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他们的巧妙工具构建了分子

来源:科技日报2021-10-08 09:54

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  左:本亚明·利斯特,1968年出生于德国法兰克福,现为德国马克斯·普朗克煤炭研究所所长。

  右:戴维·麦克米伦,1968年出生于英国贝尔斯希尔,现为美国普林斯顿大学教授。

  北京时间2021年10月6日,诺贝尔奖委员会公布了化学奖的获奖名单,本亚明·利斯特和戴维·麦克米伦因为在“发展不对称有机催化”方面作出的卓越贡献而获奖。

  构建分子是一门困难的艺术。利斯特和麦克米伦开发出一种精确的分子构建新工具——有机催化剂,这一工具对药物研究产生了巨大影响,并使化学学科更加“绿色”。

  化学家的“基本工具”

  许多研究领域和行业都依赖于化学家构建分子的能力,这些分子可以形成弹性及耐用的材料,或者将能量储存在电池中,或者在医学领域实现抑制疾病发展——以上这些工作都需要催化剂。

  催化剂是控制和加速化学反应的物质,但不会成为最终产品的一部分。例如,汽车中的催化剂将废气中的有毒物质转化为无害分子;我们的身体也包含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。

  因此,催化剂被称为化学家的“基本工具”。但长期以来研究人员认为,原则上只有两种催化剂可用:金属和酶。利斯特和麦克米伦此次被授予2021年诺贝尔化学奖,正是因为他们在2000年独立开发了第三种催化剂——不对称有机催化,建立在有机小分子的基础上。

  简单又巧妙 环保又廉价

  诺贝尔化学奖委员会主席约翰·阿克维斯特表示:“这个催化概念既简单又巧妙,事实上很多人都想知道,为什么我们没有早点儿想到它。”

  有机催化剂有一个稳定的碳原子框架,活性化学基团可以附着在碳原子上。有机催化剂通常由氧、氮、硫或磷等常见元素组成,这意味着这些催化剂既环保又廉价。

  有机催化剂使用范围的迅速扩大,主要是由于它们能够驱动不对称催化。在构建分子时,经常会形成两种不同的分子,就像我们的手一样,它们是彼此的镜像。化学家通常只需要其中一种,尤其是在生产药品时。

  自2000年以来,有机催化以惊人的速度发展。利斯特和麦克米伦迄今仍然是该领域的领导者,他们已经证明有机催化剂可用于驱动多种化学反应。

  利用这些反应,研究人员现在可以更有效地构建很多东西,从新药物到可在太阳能电池中捕获光的分子。可以说,通过这种方式,有机催化剂正在为人类带来最大的利益。

  (记者 张梦然)

[ 责编:赵宇豪 ]
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