诺奖官方解读｜廉价环保的不对称有机催化，简化药物生产( 二 ) 人民视觉图北京时间10月6日1

实际上，在2000年之前发现的所有催化剂，要么是金属，要么是酶。金属通常是很好的催化剂，因为它们有一种特殊的能力，可以暂时容纳电子或在化学过程中将电子提供给其他分子。这有助于松开分子中原子间的键，这样一来，原本牢固的键就可以被打破，新的键就可以形成。
但一些金属催化剂存在的问题是，它们对氧气和水非常敏感。因此，为了使它们发挥作用，它们需要没有氧气和水分的环境。不过这在大型工业中很难实现，此外，许多金属催化剂是重金属，对环境有害。
生命催化剂以惊人的精确度工作
第二种催化剂“酶”由蛋白质组成。所有生物都有成千上万种不同的酶，它们驱动生命所必需的化学反应。很多酶都是不对称催化的专家，原则上总是形成镜像。他们也会并肩工作，当一个酶完成反应后，另一个酶就会取而代之。通过这种方式，它们可以以惊人的精确度构建复杂分子，如胆固醇、叶绿素，或名为“士的宁”的毒素。
由于酶是如此有效的催化剂，研究人员在20世纪90年代试图开发新的酶变体来驱动人类所需的化学反应。南加州斯克里普斯研究所的一个研究小组正在研究这个问题，由已故的卡洛斯·F·巴尔巴斯三世(CarlosF.BarbasIII)领导。本杰明·李斯特在巴尔巴斯研究小组做博士后时，一个导致今年诺贝尔化学奖发现的绝妙想法诞生了。
本杰明·李斯特跳出常规思维模式
本杰明·李斯特研究了催化抗体。通常情况下，抗体会附着在我们体内的外来病毒或细菌上，但斯克里普斯研究所的研究人员重新设计了抗体，让它们能够驱动化学反应。
在研究催化抗体的过程中，本杰明·李斯特开始思考酶是如何工作的。它们通常是由数百个氨基酸组成的巨大分子。除了这些氨基酸，相当一部分酶还含有金属，有助于推动化学过程。
但这就是关键所在，许多酶的催化化学反应不需要金属的帮助。相反，反应是由酶中的一个或几个氨基酸驱动的。
本杰明·李斯特跳出常规思维的问题是：氨基酸必须是酶的一部分才能催化化学反应吗?一个氨基酸或其他类似的简单分子能做同样的工作吗?
革命性成果
他知道，早在20世纪70年代早期，就有一项研究将一种名为脯氨酸的氨基酸用作催化剂，但在当时，那已经是25年前的事了。如果脯氨酸真的是一种有效的催化剂，还会有人继续研究它吗?
本杰明·李斯特认为，没有人继续研究这一现象的原因是它的效果不是特别好。在没有任何实际期望的情况下，他测试了脯氨酸是否能催化醛醇反应。在醛醇反应中，两个不同分子的碳原子结合在了一起。这是一个简单的尝试，令人惊讶的是，它立即起作用了。

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酶由数百种氨基酸组成，但通常只有少数氨基酸参与化学反应。本杰明·李斯特测试了一种名为脯氨酸的氨基酸是否能催化化学反应，并发现其表现出色，脯氨酸有一个氮原子，可以在化学反应中提供和容纳电子。
本杰明·李斯特明确了自己的方向
本杰明·李斯特的实验不仅证明了脯氨酸是一种高效的催化剂，而且还证明了这种氨基酸可以驱动不对称催化。在两种可能的镜像中，其中一种镜像的形成要比另一种更常见。
与之前将脯氨酸作为催化剂测试的研究人员不同，本杰明·李斯特发现脯氨酸可能具有巨大潜力。与金属和酶相比，脯氨酸是化学家梦寐以求的工具。它是一种非常简单、便宜、环保的分子。