2021 诺贝尔化学奖出炉:大热 mRNA 陪跑,给了这个或将改变制药和电池技术的研究

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10-06 21:15

马斯克口中的「医学的未来」——mRNA(信使核糖核酸),在今天下午的诺贝尔化学奖争夺战中落败。

感到遗憾的,不止马斯克及其他 mRNA 的拥趸,还有我提前准备好的 mRNA 稿件。

▲mRNA 在新冠疫苗研制中发挥了重要作用. 图片来自:news.mit.edu

今年的诺贝尔化学奖,转身拥抱了德国化学家本杰明·利斯特(Benjamin List),和美国苏格兰裔化学家大卫·麦克米伦(David W.C. MacMillan),总奖金为 1000 万瑞典克朗(约合 732 万元人民币)。

被幸运女神眷顾的理由,是他们研究的「不对称有机催化方法」,在科学界产生了深远的影响。

有机催化上一次获得诺贝尔化学奖,还是在 2001 年。时隔 20 年再次拿下诺奖,无疑让研究有机化学,尤其是有机催化的研究者感到兴奋。

▲ 2001 年的诺贝尔化学奖获得者. 图片来自:slideplayer

这两位获得诺贝尔化学奖的科学家,均是有机催化不对称合成(organocatalytic asymmetric synthesis)的奠基者。2000 年,他们彼此独立地研发了不对称有机催化。

其中,利斯特出生于 1968 年。1993 年毕业于柏林自由大学,进入法兰克福大学攻读博士学位。之后进入美国 Scripps 研究所做博士后研究,并留所任助理教授。

2003 年起,利斯特入职马克斯•普朗克煤炭研究所,并在两年后升为教授。他主要从事有机催化与合成,目前已发表 SCI 论文 200 多篇,是位学术大拿。

▲本杰明·利斯特(Benjamin List). 图片来自:icredd

麦克米伦和利斯特同年出生,今年 53 岁。先后在格拉斯哥大学、加州大学、哈佛大学、普林斯顿大学研究、教授化学。

▲大卫·麦克米伦(David W.C. MacMillan). 图片来自:princeton

化学家构建分子能力的高低,往往决定了许多研究领域和行业的发展。构建分子必不可少的是催化剂,它可以控制和加速化学反应。

▲ 图片来自:nobelprize

比如汽车中的催化剂,可以将废气中的有毒物质转化成无害分子。人体里有很多以酶的形式存在的催化剂,它们造出生命所需的分子。

作为化学家的基本工具,研究者长期以来认为,催化剂只有两种类型可以使用。一是金属,二是酶。

▲ 图片来自:.lanphan

但利斯特和麦克米伦开发了一种新的、巧妙的分子构建工具:不对称有机催化。

利斯特测试了一种叫做脯氨酸的氨基酸,将其当做催化剂,观察是否能够催化化学反应,结果显然出乎意料的好。

麦克米伦这边因为金属催化剂容易被水破坏,于是便想利用简单的有机分子,开发出一种更持久的催化剂。其中一种,被证明在不对称催化方面非常优秀。

诺贝尔化学委员会主席约翰·奥奎斯特(Johan Åqvist)表示:

这种催化的概念简单又巧妙。事实上,许多人都在想,为什么我们没有更早地想到它。

二人研究的不对称有机催化剂,既便宜又环保,将分子构造推向了一个新的高度。

▲图片来自:AFP

得益于有机催化剂,化学多了一分「绿色」,生产不对称分子更加容易。尤其在生产新药、制造太阳能电池等领域,有机催化剂正使其利益最大化。

▲图片来自:biomall

美国斯坦福大学结构生物学教授罗杰·科恩伯格说过,化学是所有科学的女王(queen of all sciences)。

我们的日常生活,处处受益着化学的研究成果。只是化学的名词往往看起来高深莫测,显得距离感很强。

1907 年,诺贝尔化学奖颁给了德国的爱德华·比希纳,以表彰其在「生物化学研究中的工作和发现无细胞发酵」。

▲ 图片来自:kegerator

看起来很晦涩,但实际上他的研究成果,支撑着制糖、酿酒等基本的生产生活。

德国的弗里茨·哈伯,因对从单质合成氨的研究,获得了 1918 年的诺贝尔化学奖。

听起来同样难懂,但他的研究让化肥走进千家万户,大大加速了世界农业的发展。

▲ 图片来自:gardeningknowhow

再如 1950 年获得诺贝尔化学奖的德国科学家迪尔斯和阿尔德,他们「发现并发展了双烯合成法」。

这个方法,早已广泛地应用预工业生产。杀虫剂、润滑油、合成橡胶、塑料等等,均离不开这一发现。

▲ 图片来自:WHYY

此时你正在阅读文章使用的手机、平板电脑、笔记本电脑,身体里的锂离子电池,也是 2019 年诺贝尔化学奖奖赏的化学研究成果。

▲锂离子电池发明者之一约翰·古迪纳夫. 图片来自:University of Texas at Austin

据估计,全球 35% 的 GDP 在某种程度上都涉及化学催化。

此次获得诺贝尔化学奖的不对称有机催化,虽然目前还未广泛地应用于工业生产中,但它指明了这样一个方向:简单、廉价,环保又高效。

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