诺奖官方解读|廉价环保的不对称有机催化,简化药物生产

诺奖官方解读|廉价环保的不对称有机催化,简化药物生产
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人民视觉图
北京时间10月6日17时45分许 , 德国科学家本杰明·李斯特(BenjaminList)和美国科学家戴维·麦克米伦(DavidMacMillan)荣膺2021年诺贝尔化学奖 , 表彰他们对“不对称有机催化的发展”所作出的贡献(forthedevelopmentofasymmetricorganocatalysis) 。
以下为诺贝尔奖委员会对于此次获奖的官方解读:
德国科学家本杰明·李斯特(BenjaminList)和美国科学家戴维·麦克米伦(DavidMacMillan)因开发了一种新的、独创的分子构建工具——有机催化 , 而荣膺2021年诺贝尔化学奖 。 它的用途包括新药物的研究 , 还有助于使化学更环保 。
许多工业和研究领域都依赖于化学家构建新的功能性分子的能力 。 这些物质可以是在太阳能电池中捕捉光线或在电池中储存能量的任何物质 , 也可以是制造轻便跑鞋或抑制体内疾病进展的分子 。
然而 , 如果我们将自然制造化学制品的能力与我们自己的比较 , 我们仍然停留在石器时代 。 进化产生了令人难以置信的特殊工具——酶 , 可以用来构建赋予生命形状、颜色和功能的分子复合物 。
最初 , 当化学家们分离出这些化学杰作时 , 他们只是羡慕地看着它们 。 在他们自己的工具箱中 , 用于分子构造的锤子和凿子都是钝的、不可靠的 。 所以当他们复制自然产生的物质时 , 往往会产生大量不必要的副产品 。
精细化学的新工具
化学家们添加到工具箱中的每一个新工具都提高了分子结构的精确度 。 缓慢但肯定的是 , 化学已经从石头上的雕琢发展成一种更像精细工艺的学科 。 这给人类带来了巨大好处 , 其中一些工具还获得了诺贝尔化学奖 。
被授予2021年诺贝尔化学奖的发现 , 将分子结构提升到了一个全新的水平 。 它不仅使化学更加环保 , 而且使生产不对称分子更加容易 。
诺奖官方解读|廉价环保的不对称有机催化,简化药物生产
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许多分子存在于两种变体中 , 一种是另一种的镜像 。 这些对身体有完全不同的影响 。 例如 , 柠檬烯分子有一种柠檬气味 , 而它的镜像闻起来像橙子 。
在化学构造过程中 , 经常会出现这样一种情况:两个分子可以形成 , 就像我们的手一样互为镜像 。 化学家经常只想要镜像中的一个分子 , 特别是在生产药品时 , 但一直很难找到有效方法来做到这一点 。
本杰明·李斯特和戴维·麦克米伦提出的不对称有机催化概念既简单又精彩 , 事实上 , 很多人都在惊叹为什么我们没有早点想到 。
催化剂加速化学反应
19世纪 , 当化学家们开始探索不同化学物质相互作用的方式时 , 他们有了一些奇怪的发现 。 例如 , 如果他们把银和过氧化氢放在烧杯中 , 过氧化氢突然开始分解成水和氧气 , 但启动这一过程的银似乎完全不受反应的影响 。 同样 , 从发芽的谷物中获得的一种物质可以将淀粉分解为葡萄糖 。
1835年 , 瑞典著名化学家JacobBerzelius发现了其中一个规律 , 在瑞典皇家科学院的年度报告中 , 他描述了物理学和化学的最新进展 , 并写道有一种新的“力量”可以“引起化学活动” 。 他列举了几个例子来说明只有一种物质的存在才会引发化学反应 , 表示这种现象比之前认为的要普遍得多 。 他认为这种物质具有催化力 , 并把这种现象本身称为催化 。
催化剂可以生产塑料、香水和美味的食物
自JacobBerzelius时代以来 , 大量的水流过了化学家的吸液管 。 他们已经发现了多种催化剂 , 可以分解分子 , 或将分子连接在一起 。 多亏了这些技术 , 现在可以创造出我们日常生活中使用的数千种不同物质 , 如药品、塑料、香水和食品调味料 。 事实上 , 据估计 , 在某种程度上 , 全球35%的GDP涉及化学催化 。