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本亚明·利斯特:开发有机催化

2022-02-21李山

科学导报 2022年8期
关键词:脯氨酸催化剂研究所

李山

本亚明·利斯特1968年1月出生于德国法兰克福一个富裕的家庭,学生时代就痴迷于哲学问题。1993年在柏林自由大学获得硕士学位后,利斯特跟随导师约翰·穆尔泽教授一起来到法兰克福大学,并于1997年完成了博士学位,其博士论文的主题是“维生素B12的合成”。利斯特为自己设定了这个雄心勃勃的目标。穆尔泽教授尽管深知其难度,但却没有阻止他,只要求利斯特实现一半的目标就足够了。

维生素B12于1972年首次被合成,由苏黎世联邦理工学院的阿尔伯特·艾申莫瑟和哈佛大学的罗伯特·伍德沃德联合完成,超过100名博士生和博士后为此工作了十年。而利斯特想靠自己一个人来实现,他的目标是让分子合成更完美,步骤更少。利斯特最终实现了所有的目标,完成了“几乎不可能完成的任务”,取得了“最优秀的成绩”。这是利斯特科学生涯的第一步,并为取得进一步成就奠定了坚实的基础。

1997年到1998年,在洪堡基金会的资助下,利斯特来到美国斯克里普斯研究所做博士后。当时该研究所有一批世界著名的化学家正在研究抗体酶的催化作用,其中包括2001年荣获诺贝尔化学奖的卡尔·巴里·夏普莱斯。利斯特一头扎进了生物催化剂的研究中。

1999年,新婚燕尔的利斯特双喜临门,得到了斯克里普斯研究所的助理教授职位。他带着两名员工开始探索自己的研究领域。利斯特想设计充当催化剂的有机小分子。从已知的抗体类似物,利斯特知道酶在活性中心有一个氨基和一个酸残基。氨基酸的列表在他脑海中闪过。大学时曾学习过由脯胺酸催化的不对称羟醛反应。于是利斯特想到,如果脯氨酸以类似于酶的机制起作用,那么它是否也能催化其他反应呢?最后,利斯特拿一個玻璃烧瓶,加入一点脯氨酸和两种反应物,让所有东西在室温下搅拌过夜。这是他的第一次独立实验。第二天,他惊喜地发现原材料完全转化,实验证实了他的猜想。2000年,利斯特将他的研究成果发表在《美国化学会杂志》上,很快引起业界轰动。有机催化剂的研究热浪滚滚而来。利斯特开创性的论文很快被引用超过2200次。

2002年底,利斯特回到德国米尔海姆,在马克斯·普朗克煤炭研究所获得了一个永久职位。2005年,他成为了煤炭研究所所长和马克斯·普朗克科学促进学会的董事。

在米尔海姆,利斯特迅速成为“有机催化”领域国际知名的化学家之一,发表SCI论文400多篇,在业界同行内有着崇高的声望。他的研究兴趣集中于有机催化与合成,他是不对称有机催化领域的开创者之一,发展了一种新型不对称催化模式:手性抗衡阴离子导向的不对称催化。这些方法近年来迅速发展,发挥着重要作用,例如使药物制造更加环保。而以这种方式获得的知识也提供了关于分子最初是如何形成的线索,这对探索生命起源也很重要。

从2000年开始,利斯特荣获了包括莱布尼茨奖在内的数十个奖项,2021年的诺贝尔化学奖在这长长的列表上添加了最重要的一项。诺贝尔奖评委会在颁奖词中表示:“建造分子是一门艰难的艺术。利斯特和麦克米伦因开发一种精确的分子构建新工具——有机催化而获奖。这对药物研究产生了巨大影响,使化学更加环保。”

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