中国化学家在2021年诺贝尔化学奖领域的贡献
2021-12-23高文超姜雪峰
自然杂志 2021年6期
关键词:催化剂
高文超,姜雪峰
①太原理工大学 生物医学工程学院,太原 030024;②华东师范大学 化学与分子工程学院,上海 200062
2021年诺贝尔化学奖冲出大家热议的mRNA技术、自由基化学、点击化学、金属有机框架材料等一众化学相关交叉领域,重新回归核心合成化学,回归有机化学,颁给了有机小分子催化,既在意料之外,又在情理之中。
长期以来,化学家对催化剂的认识主要分为两类:金属和酶。从2000年到2020年,有机化学领域共获得过四次诺贝尔奖项:2001年的不对称金属催化、2005年的烯烃复分解、2010年的钯催化交叉偶联,以及2018年的酶的定向进化。前三次均是配体与金属的催化组合,而酶催化的研究是生物学和化学交叉研究的新兴领域。除了如上两类催化剂,2021年诺贝尔化学奖又让我们进一步认识和肯定了第三类催化剂——有机小分子,这类分子也能够以催化用量实现手性中心的建立。多数有机金属络合物催化剂对水和空气比较敏感,反应条件也会比较强烈,金属的有限与配体的制备使催化剂的成本较高。相较于有机金属配合物催化剂,有机小分子催化剂最大的优点在于:催化反应时反应条件简单温和,环境友好,催化剂相对稳定[1]。
自然界中存在着形形色色的手性小分子,从组成生命体的氨基酸、肽、糖到核苷酸,再到具有独特生物活性的奎宁、吗啡、柠檬烯、薄荷醇等;化学实验室中也在不断创造出具有手性诱导能力的小分子,如联二萘酚。有机小分子作为催化剂用于催化不对称反应最早可以追溯到20世纪初德国化学家报道的奎宁催化的氢氰酸和苯甲醛的不对称加成反应[2],但这些反应长期未受到化学家的关注。……
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