无数人重复的实验成就了今年的诺贝尔化学奖,为何偏偏他俩获奖?

2021-10-07 07:35 来源:文汇报 原文链接:点击获取

10月6日,2021年度诺贝尔化学奖揭晓:授予德国科学家本杰明·利斯特和美国科学家大卫·麦克米伦,以表彰他们对“不对称有机催化发展”的贡献,这对药物研究产生了巨大影响,并使化学更加绿色。

“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更早地想到它,”诺贝尔化学委员会主席约翰·奥克维斯特的一句话,道出了这两位新科诺奖得主的最大特点——坚持独特与原创,不走与别人雷同的路。

不对称有机催化,构建分子的巧妙工具

构建分子是一门艰难的艺术。许多研究领域和行业都依赖于化学家构建分子的能力,这些分子可以形成性能特异的材料、构建高性能电池,或是新药。而所有这些分子的构建通常都需要催化剂。

长期以来,研究人员总是认为,手性催化原则上只有两类催化剂可用:金属和酶。但本杰明和大卫在2000年独立开发了第三种催化剂——建立在有机小分子上,从此有了一个新名词“不对称有机催化”。

中科院上海有机所研究员左智伟曾在大卫的实验室做博士后,他曾听大卫提起过这一新发现的初衷:上世纪九十年代,金属催化剂已经非常成熟,然而这些催化剂价格高昂,而且为了去除微量残余重金属,带来很多生产、环保、健康上的成本。于是,大卫就想另辟蹊径,找到一种不用金属的、价格低廉又环保的催化剂。

几乎与大卫同时,本杰明也在做着类似的探索,最终两人同时为有机催化踢出了临门一脚,开启了自2000年以来该领域的蓬勃发展。事实证明,有机催化不怕水、不怕氧气,还操作简单、价格便宜,深受工业界的欢迎。

著名有机化学家、上海交通大学常务副校长丁奎岭告诉记者,有机催化剂可用于驱动多种化学反应,尤其在药物领域,“在构建分子时,经常会出现手性分子,就像我们的左右手一样,看起来一模一样,却无法重合。但在制药时,一般只有其中一种有效,而另一种甚至会有毒副作用,不对称有机催化为我们获得优质高效的好药,做出了很大的贡献”。

“直到现在,他们两位仍是有机催化领域的领导者。”他介绍,本杰明一直致力于提升有机催化的效率,而大卫则在光催化领域有了新的开拓——这同样也是诺奖级工作。

跳出思维定势,别人的重复实验成了他们的诺奖工作

“这种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更早地想到它。”诺贝尔化学委员会主席约翰·奥克维斯特的这句话,可能是这两位诺奖得主对世人最大的启迪。

其实,本杰明与大卫获得诺奖的最基本工作,已经在过去几十年被无数人重复过无数次,用脯氨酸来做实验,可以说是每个学习有机化学的研究生必须掌握的技能。但是,谁又想到,从习以为常的简单重复中,会隐藏着开拓一个新领域的发现?

“氨基酸必须作为酶的一部分,才能催化化学反应吗?单个氨基酸,或类似的其他简单分子,是否也能起到相同的作用?在他们之前,谁也没想过。”丁奎岭说,这种跳出思维定势、不走寻常路的创新思维,的确值得所有科研工作者细心揣摩与学习。

华东师范大学化学与分子工程学院教授周剑曾于2005年至2008年在本杰明的实验室攻读博士后。“他从不加班,最欣赏的就是用轻松悠闲的态度去攻克科学难题。”在他眼中,本杰明喜欢学生在喝酒踢球、开会交流中,充分地自由探索,“他希望我我们集中精力去思考最前沿、最顶尖,同时也是自己喜欢的化学问题”。

而大卫对于原创的追求,更加极致。在左智伟眼中,这位导师对研究工作的要求非常严格,至今只发了不到百篇论文,“有很多工作其实已经足以在国际一流期刊上发表,但他要是觉得这些工作没有足够原创性、对后续研究没有足够启发性、不能产生重要影响,他宁可不发”。

作者:许琦敏

编辑:许琦敏

责任编辑:任荃

图片来源:诺奖官网、受访者供图

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