本杰明·利斯特和大卫·麦克米伦获2021年诺贝尔化学奖
北京时间10月6日下午,2021年诺贝尔化学奖揭晓。2021 年诺贝尔化学奖由本杰明·利斯特(Benjamin List )和大卫-W.C.麦克米伦(David W.C. MacMillan)获得,主要原因是他们在 “不对称有机催化”做出了突出贡献。
本杰明·利斯特(Benjamin List )为德国马普煤炭研究所所长,其于1997年在法兰克福大学获得博士学位,之后在美国Scripps研究所做博士后研究并留所仼助理教授。2003年起,Benjamin List教授入职马克斯·普朗克煤炭研究所,并于2005年升为教授。Benjamin List教授主要从事有机催化与合成,是不对称有机催化领域的开创者之一,发展了一种新型不对称催化模式:手性抗衡阴离子导向的不对称催化(ACDC)。
大卫-W.C.麦克米伦(David W.C. MacMillan)为普林斯顿大学化学系教授。普林斯顿大学官网显示,David W.C. MacMillan的研究主要集中在有机合成和催化领域。David W.C. MacMillan在简介中表示,其目标是开发可在广泛的化学过程中实施的通用策略,其注重药物、农药和天然产品中普遍存在的部分的合成,目的为简化现有的合成路线,促进发现新的生物活性支架。
不对称有机催化是一种全新的化学分子构建工具,诺奖委员会称这项成果将“对药物研究产生巨大影响,并使化学更加绿色。”
化学家可以通过将小的化学构件连接在一起来创造新分子,但控制不可见的物质使它们以所需的方式结合是很困难的。而无论是制造电池还是药物,都需要使用催化剂来构建其所需的分子物质,如汽车中的催化剂将废气中的有毒物质转化为无害分子。人类的身体中包含着数以千计的酶形式的催化剂,它们可以分解出生命所必需的分子。
在催化剂的帮助下,日常生活中使用的数千种不同的物质例如药品、塑料、香水和食品调味剂被制造出来。据估计,全球GDP的35%均以某种方式涉及化学催化。
因此,催化剂可以称得上是化学家们的基本工具,但长期以来研究人员都认为,原则上只有金属和酶两种催化剂可用。但是一些金属催化剂对氧气和水非常敏感,因此需要没有氧气和水分的环境才能发挥作用。这在大型工业中难以实现的。此外,许多金属催化剂都是重金属,对环境有害。
但Benjamin List和David MacMillan在2000年独立开发了第三种催化剂。它建立在小有机分子上并被称为不对称有机催化。
在不对称催化被发现之前,许多药物都包含一个分子的两个镜像。其中一个是活跃的,而另一个有时会产生不良影响。一个灾难性的例子是1960年代的沙利度胺“海豹儿”事件,沙利度胺的一个镜像导致数千个发育中的胚胎婴儿严重畸形。
而使用有机催化,研究人员现在可以相对简单地制造大量不同的不对称分子。例如,它们可以人工生产潜在的治疗物质,否则只能从稀有植物或深海生物中少量分离。该方法还用于简化现有药物的生产。案例包括治疗焦虑和抑郁的药物帕罗西汀,以及知名的流感抗病毒药物奥司他韦。