2021年10月6日 周三 晴

不对称有机催化 第三类新型模式

说到化学,以及我对化学的无知,我总是感到这是一门很神奇的学问。比如说,人们常常提到一个跟化学有关的词“催化”(catalysis),在我的脑子里,就是加速物质的化学反应过程,通常用一种叫做催化剂的东西来实现,也就是日常生活中人们常见的化肥。

诺贝尔化学奖得主:德国科学家利斯特和美国科学家麦克米兰

其实早在古代殷商时期,中国人在制酒过程中,用发霉和发芽的麦芽来酿酒,就是一种催化剂。我们现在用来做馒头面包或者米酒的起发酵作用的酵母都是催化剂。

另外,还有一个很热门的化学的词汇“有机”,跟化学元素碳C有关,比如说“有机食品”。人们简单的理解就是不使用化学合成物(如农药、化肥、增加剂等)生产出来的食品。现在的食品,譬如鸡蛋、牛奶、蔬菜、瓜果,一沾上有机两个字,就比其它同类的食品要贵。

如果把这两个词组合在一起,“有机催化”,顾名思义,是不是可以理解为催化作用是通过“有机”物质进行的?有机催化比较科学严谨的定义是指只含碳、氢、硫和其他非金属元素的“有机催化剂”对化学反应的催化作用。

“不对称”(Asymmetric)这个词,日常生活中,主要指物理方面,比如体积和重量,视觉上下左右的比例等等。跟化学有什么关系呢?如果让人们把不对称和有机催化组成一个词,大概几乎就没有多少人猜得出这个词的意思了。不过,世界上还是有少数人在研究这个大多数人不知所云的问题。

今天,诺贝尔化学奖颁发了,大奖由德国科学家利斯特(Benjamin List)和美国科学家麦克米兰(David MacMillan)共同获的,表彰他们在“不对称有机催化”研究方面所作出的贡献。

对于他们研究的到底是什么,讲了多半也听不懂,不过,还是听一下吧。

诺奖委员会指出,这两名科学家的贡献,为合成分子提供了一种巧妙的工具。在化学领域,分子合成永远不是一件容易的事。但两位教授的创新发明,带来了一种极为精准的合成新工具,对医药研究和绿色化学有极为重要的意义。

长期以来,研究人员认为催化剂只有两大类:金属和酶。两位教授在2000年开发了第三类催化剂。依靠小的有机分子,这种被称为不对称有机催化的新型催化模式诞生了。

有机催化C-H不对称图

看完这些,有些明白了吧(或者更为糊涂)?不过,我感兴趣的还是这些研究能给人类带来些什么好处。

根据瑞典皇家科学院发布的声明:“有机催化剂可用于驱动许多不同的化学反应。现在研究人员可以利用这些反应,更有效率地建构从新药到太阳能电池光捕捉分子等任何东西。”新催化剂不但更环保,而且生产成本也更低廉,对制造诸如新的药物、塑料、香水和香料等至关重要。

非常感谢这些科学家们在各个领域里的研究和探索,让人类在发现自然的过程中,将这些知识应用到人类生活的各个方面,提高我们的生活质量和水平。比如,新药可以减轻人类的病痛;太阳能不仅可以让人类利用太阳这个无穷无尽的能源,还可以减少其它污染环境能源的使用,让人类居住的环境更加清洁。