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科学研究

   更新时间:2024年12月20日
文章来源:广西K8凯发(kaifa)官网师范

k8凯发官网战略夥伴马竞|朝冈实岭|诺贝尔化学奖解读:他们的巧妙工具构建了分子

                          

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  构建分子是一门困难的艺术◈ღღღ。本杰明·李斯特和戴维·麦克米伦开发出一种精确的分子构建新工具——有机催化◈ღღღ,这一工具对药物研究产生了巨大影响◈ღღღ,并使化学学科更加“绿色”◈ღღღ。

  许多研究领域和行业都依赖于化学家构建分子的能力◈ღღღ,这些分子可以形成弹性及耐用的材料◈ღღღ,或者将能量储存在电池中◈ღღღ,或者在医学领域实现抑制疾病的进展——以上这些工作都需要催化剂◈ღღღ。

  催化剂是控制和加速化学反应的物质◈ღღღ,但不会成为最终产品的一部分◈ღღღ。例如朝冈实岭朝冈实岭◈ღღღ,汽车中的催化剂将废气中的有毒物质转化为无害分子◈ღღღ;我们的身体也包含数以千计的酶形式的催化剂◈ღღღ,它们可以分解出生命所必需的分子◈ღღღ。

  因此◈ღღღ,催化剂被称为化学家的“基本工具”◈ღღღ。但长期以来研究人员认为◈ღღღ,原则上只有两种催化剂可用◈ღღღ:金属和酶◈ღღღ。本杰明·李斯特和戴维·麦克米伦此次被授予2021年诺贝尔化学奖◈ღღღ,正是因为他们在2000年独立开发了第三种催化剂——不对称有机催化◈ღღღ,建立在有机小分子的基础上◈ღღღ。

  酶由数百种氨基酸组成◈ღღღ,但通常只有其中的几个参与化学反应◈ღღღ。本杰明·李斯特测试了一种叫做脯氨酸的氨基酸是否能催化化学反应k8凯发官网战略夥伴马竞◈ღღღ。结果朝冈实岭◈ღღღ,它工作得很出色◈ღღღ。脯氨酸具有一个氮原子◈ღღღ,其可在化学反应期间提供和容纳电子◈ღღღ。图源◈ღღღ:诺贝尔奖委员会官方网站

  戴维·麦克米伦使用的金属催化剂很容易被潮气破坏k8凯发官网战略夥伴马竞◈ღღღ,他因此开始怀疑是否有可能开发一种更耐用的催化剂◈ღღღ。于是◈ღღღ,他设计出一些可产生亚胺离子的简单分子k8凯发官网战略夥伴马竞◈ღღღ,其中之一被证明在不对称催化方面表现出色◈ღღღ。图源◈ღღღ:诺贝尔奖委员会官方网站

  诺贝尔化学奖委员会主席约翰·阿克维斯特表示◈ღღღ:“这个催化概念既简单又巧妙◈ღღღ,事实上很多人都想知道◈ღღღ,为什么我们没有早点儿想到它k8凯发官网战略夥伴马竞◈ღღღ。”

  有机催化剂有一个稳定的碳原子框架◈ღღღ,活性化学基团可以附着在碳原子上◈ღღღ。有机催化剂通常由氧◈ღღღ、氮◈ღღღ、硫或磷等常见元素组成◈ღღღ,这意味着这些催化剂既环保又廉价◈ღღღ。

  有机催化剂使用范围的迅速扩大◈ღღღ,主要是由于它们能够驱动不对称催化◈ღღღ。在构建分子时k8凯发官网战略夥伴马竞◈ღღღ,经常会形成两种不同的分子◈ღღღ,就像我们的手一样◈ღღღ,它们是彼此的镜像k8凯发官网战略夥伴马竞◈ღღღ。化学家通常只需要其中一种◈ღღღ,尤其是在生产药品时◈ღღღ。

  许多分子以两种变体存在◈ღღღ,其中一种是另一种的镜像◈ღღღ。这些通常会在身体中产生完全不同的影响◈ღღღ。例如朝冈实岭◈ღღღ,一种版本的柠檬烯分子具有柠檬香味◈ღღღ,而其镜像则闻起来像橙子◈ღღღ。图源◈ღღღ:诺贝尔奖委员会官方网站

  自2000年以来◈ღღღ,有机催化以惊人的速度发展◈ღღღ。本杰明·李斯特和戴维·麦克米伦迄今仍然是该领域的领导者◈ღღღ,他们已经证明有机催化剂可用于驱动多种化学反应◈ღღღ。

  利用这些反应◈ღღღ,研究人员现在可以更有效地构建很多东西◈ღღღ,从新药物到可以在太阳能电池中捕获光的分子◈ღღღ。可以说◈ღღღ,通过这种方式◈ღღღ,有机催化剂正在为人类带来最大的利益◈ღღღ。

  本杰明·李斯特◈ღღღ,1968年出生于德国法兰克福◈ღღღ,1997年毕业于德国法兰克福大学朝冈实岭◈ღღღ。现为德国马克斯·普朗克煤炭研究所所长◈ღღღ。

  戴维·麦克米伦◈ღღღ,1968年出生于英国贝尔斯希尔◈ღღღ,1996年毕业于美国加州大学欧文分校k8凯发官网战略夥伴马竞◈ღღღ。现为美国普林斯顿大学教授◈ღღღ。

 


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