【手性新技术 2.】

（2. 不对称有机催化合成）

      “让化学回归化学”，这句话，是很多人在今年诺贝尔化学奖揭晓后的普遍反应。有人曾做过粗略的统计，百余年来，诺贝尔化学奖约有三分之一颁给了生物化学领域；进入21世纪以来，化学和生物学交叉领域的研究更是占到了获奖名额的三分之二……因为这个，诺贝尔化学奖也常被调侃为“诺贝尔理综奖”。2021年的诺贝尔化学奖颁给了化学中一个非常重要的研究领域 — 不对称有机催化。而这种催化方法，恰好对目前市面上的各类手性药物制备具有重要意义。

     上世纪六十年代的手性药物的反应停”事件让科学家们开始反思，有没有更好的催化方法，能让手性化合物在制备过程中，避免再出现类似的情况？于是不对称催化，应运而生。所谓“不对称催化”，指的是它可以通过技术手段，获得特定的手性分子。比如像之前事故中的“反应停”，它的有效成分在右旋异构体上，那么原则上利用不对称催化，就可以只制备含有有效成分的右旋异构体用于相应的药物。而此次获得诺贝尔化学奖的不对称有机催化，直接把过程中的分子结构提升到了一个全新的水平。

       以前，科学家们在进行不对称催化的时候，通常会用金属络合物和手性配体来催生不同的催化反应（比如2001年获得化学诺奖的三位科学家的工作）。但用金属当做催化材料，局限性是很大的。比方说，一些金属催化剂在使用的时候，要求必须在无氧、无湿的条件下。做实验的时候，这种条件很容易满足，但如果要进行大规模的工业生产，想满足这个条件就很难。再加上很多金属催化剂用的都是重金属，本身对环境危害就很大。所以，要完善不对称催化，绕不开新的催化剂。而此次诺贝尔化学奖得主——戴维·麦克米伦（David MacMillan）和本杰明·李斯特（Benjamin List.）都不约而同地发现了有机催化剂。

      有机催化剂一般都是由简单的分子组成的。以前，在化工生产中，为了保证最后产品的质量，每一个中间产物都需要经过分离和提纯。但使用有机催化剂则可以省去这些步骤，还可以结合分子间的相互作用，引发一些串联过程，大大减少化学制造中的浪费。比如，1952年人类第一次合成名为“马钱子碱”的毒素时，共需要29种不同的化学反应。而反应到最后，只有0.0009%的初始物质形成马钱子碱，效率非常低。但当科学家们利用有机催化和级联反应来制备马钱子碱时，整体步骤缩短到了12步，生产效率提高了7000倍。当然，不对称有机催化获奖，并不意味着催化领域完全被攻克了。怎么进一步提升催化效率、拓展应用范畴、发展更好的催化体系？催化模式还能不能有模式上的创新？这些都是这个方向，留给科研人员的挑战。

                                               丰都智愚河畔环境技术工作室