来源：界面新闻

编辑 |谢欣

瑞典皇家科学院于北京时间10月6日宣布，将2021年诺贝尔化学奖授予本杰明·利斯特（Benjamin List）和大卫-W.C.麦克米伦（David W.C. MacMillan），“以表彰不对称有机催化的发展”的贡献。总奖金为1000万瑞典克朗（约合732万元人民币）。

评委会表示在颁奖词中表示：“建造分子是一门艰难的艺术。本杰明-利斯特和麦克米伦因其开发了一种精确的分子构建新工具：有机催化，而获得2021年诺贝尔化学奖。这对医药研究产生了巨大影响，并使化学变得更加环保。”

自1901年以来。诺贝尔化学奖已颁奖111次，共有185人获奖，其中化学领域得奖63次，生物领域得奖27次，物理领域得奖19次，农学领域得奖1次。由于生物医药技术的蓬勃发展，近年来诺贝尔化学奖已多次由生物学家获得，而今年这一荣誉终于由回到了化学家手中。

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)。

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“对药物研究产生了巨大影响，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。

以前，在化工生产过程中，需要对每个中间产品进行分离纯化，否则副产品的体积会太大。这导致一些物质在化学构造的每个步骤中都会丢失。有机催化剂的宽容度要高得多，因为相对而言，生产过程中的几个步骤可以连续执行。这称为级联反应，可以显着减少化学制造中的浪费。有机催化剂有一个稳定的碳原子骨架，更活泼的化学基团可以附着在上面。这些通常含有常见元素，如氧、氮、硫或磷。这意味着这些催化剂既环保又生产成本低廉。

以阿加莎·克里斯蒂的小说中提到的著名毒药马钱子碱（番木鳖碱、士的宁）为例，1952年人类首次合成士的宁时，需要29种不同的化学反应，并且最终只有0.0009%的初始材料形成了士的宁。剩下全部被浪费。但从2011年起，研究人员能够使用有机催化和级联反应在12步反应中构建士的宁，生产过程的效率提高了7000倍。

此外，有机催化剂应用的迅速扩展主要是由于它们能够驱动不对称催化。在构建分子时，经常会出现两种不同的分子可以形成的情况，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。

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。