李伟

近日，2021年诺贝尔奖揭晓，7位科学家分享了化学、物理学和生理学或医学三个自然科学类奖项。“诺奖科技”并不只是象牙塔中的科研成果和理论模型，它们已经被应用于多个领域，影响着我们的日常生活。

2021年诺贝尔化学奖被授予美国科学家戴维·麦克米伦和德国科学家本杰明·李斯特，以表彰他们在“有机催化”方面所作出的贡献。

金属是化工领域常用的催化剂，它们有一种特殊的能力——在化学反应过程中暂时将电子提供给反应物。这有助于松开原子之间的连接，分子的牢固结构被打破，从而生成新的物质。不过，很多金属催化剂对氧气和水非常敏感。为了使它们发挥作用，往往需要创造没有氧气和水分的环境，而这在大型工业体系中很难实现。另外，有些金屬催化剂属于有毒重金属，会对环境造成危害。

戴维·麦克米伦设计出一些简单的有机分子，让它们替代金属充当催化剂，提供电子促进化学反应，生成新的物质。麦克米伦测试了几种有机分子驱动化学反应的能力。正如他所预期的，这一方法非常奏效。

除了金属，另一种有效的催化剂是酶。生物体含有成千上万种酶，驱动着各种各样的化学反应。很多酶都是“催化专家”，而且会“接力”工作——当一种酶完成一个阶段的反应后，另一种酶就会接手，继续推进反应。酶可以以惊人的精确度构建复杂的分子，创造人类所需的各种物质，如叶绿素、抗菌素等。

一种酶由数百种氨基酸组成，在它作为催化剂时，通常只有少数氨基酸参与化学反应。……