「解讀」有機合成大勝利！諾貝爾化學獎終於頒給了化學家

2021年諾貝爾化學獎剛剛揭曉！因在“

不對稱有機催化發展

”領域做出的貢獻，德國科學家

本亞明·利斯特（Benjamin List）

和美國科學家

戴維·麥克米倫（David W.C. MacMillan）

共享了這一榮譽。

圖 | Nobel Prize

他們發展了第三種催化劑

催化劑是合成化學家的基本工具

。長期以來，化學家認為只有金屬和酶可以用作催化劑。利斯特和麥克米倫提出和發展了

第三種催化劑：有機催化劑

。它被稱為不對稱有機催化，建立在小有機分子上。

有機催化劑有一個穩定的碳原子骨架，更活潑的化學基團可以附著在上面。這些通常含有常見元素，如氧、氮、硫或磷。這意味著這些催化劑既環保又生產成本低廉。

1。1萬人同時線上圍觀了諾獎頒獎直播 | 圖源：諾獎直播

有機催化劑應用的迅速擴充套件，主要是由於它們能夠驅動

不對稱催化

。在構建分子時，經常會出現可以形成兩種

不同映象分子

的情況。就像我們的手一樣，它們是彼此的映象，被稱為手性，也就是不對稱性。化學家通常只需要其中一種分子，尤其是在生產藥品時。因此，不對稱有機催化才如此重要。

開啟化學家的思考新模式

中科院院士、中科院上海有機化學研究所學術委員會主任

馬大為

在接受WLF採訪時介紹，兩位獲獎科學家的研究非常前沿，透過不對稱有機催

化的方式，將化石能源中的無機物，

合成出天然產物

。

這種方法在許多領域，例如小分子藥物合成方面，有廣泛的應用前景。

華東師範大學化學與分子工程學院教授、WLF青科委員會委員

姜雪峰

在接受WLF採訪時，稱這是

“有機合成的大勝利

”：“（獲得諾貝爾獎）令我們整個有機合成界都非常地激動，這個是大家盼望了很多年，一個實至名歸的獎了。”

利斯特催化體系圖解 | 圖源：Nobel Prize

姜雪峰介紹說，兩位科學家獲得諾獎，最重要的是

打開了不對成合成催化的思維

：“不光可以用金屬和配體的搭配去建立立體專一結構的分子，也可以用生命體裡產生的一些有機小分子來建立立體分子，也就是說用分子來導引催化做分子。這樣一來，化學家就有另外一種思考模式。”

姜雪峰進一步解釋說，

利斯特和巴巴斯（Carlos F. Barbas III，已故化學家）首先發現了有機小分子脯氨酸能用作催化劑。

科學家早就清楚酶可以用作催化劑，但是酶太大了，真正起作用的可能只是一小部分，這一模型是否可以簡化？

“利斯特就在研究：酶裡面到底哪一部分起作用，最終找到了脯氨酸。他發現這個氨基酸中的氨可以和羰基類的結構縮合形成亞胺烯胺活性中間體，在旁邊手性羧酸的誘導下，形成各種化學鍵的時候，會非常高選擇性地建立起手性，也就是不對稱性。那就打開了一扇窗，告訴人們做很多化學轉換的時候，不光可以用金屬催化反應，還可以用有機體裡面的有機小分子進行催化反應。”姜雪峰介紹說。

麥克米倫催化體系圖解 | 圖源：Nobel Prize

麥克米倫也建立了他自己的麥克米倫催化體系，

同樣是透過氨基酸的衍生建立起了手性胺。他們是這個領域裡的早期開拓性人物，奠定了用有機小分子去催化建立手性的理念，並且實現多種不同的化學轉換的方式，包括麥克米倫現在的光催化單電子轉移組合催化和利斯特的手性膦酸催化。

姜雪峰介紹說，手性之所以如此重要，是因為不同手性的分子會擁有截然不同的性質。例如味精的主要成分穀氨酸鈉是鮮味的，但如果氨基的手性反轉之後，就從原來的鮮味變成苦味，這也是我們湯煮久了發苦的原因。

兩位科學家的研究，可以根據需求決定分子的手性，因此應用範圍非常廣泛。藥物、食品，包括有機光電材料都有廣泛應用。

附：科學家介紹

Benjamin Liste

本亞明·利斯特

1968年生於德國法蘭克福，1997年在歌德大學獲博士學位，現任德國馬克思·普朗克學會煤炭研究所所長。

David W。C。 MacMillan

戴維·麥克米倫

1968年出生於英國貝爾希爾，1996年在美國加利福尼亞大學獲博士學位，現任美國普林斯頓大學化學系教授。

撰稿 羽 華

排版 開 心