2021 諾貝爾化學獎出爐:大熱 mRNA 陪跑,給了這個或將改變制藥和電池技術的研究

馬斯克口中的「醫學的未來」——mRNA(信使核糖核酸),在今天下午的諾貝爾化學獎爭奪戰中落敗。

感到遺憾的,不止馬斯克及其他 mRNA 的擁躉,還有我提前准備好的 mRNA 稿件。

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▲mRNA 在新冠疫苗研製中發揮了重要作用. 圖片來自:news.mit.edu

今年的諾貝爾化學獎,轉身擁抱了德國化學家班傑明·利斯特(Benjamin List),和美國蘇格蘭裔化學家大衛·麥克米倫(David W.C. MacMillan),總獎金為 1000 萬瑞典克朗(約合 732 萬元人民幣)。

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被幸運女神眷顧的理由,是他們研究的「不對稱有機催化方法」,在科學界產生了深遠的影響。

有機催化上一次獲得諾貝爾化學獎,還是在 2001 年。時隔 20 年再次拿下諾獎,無疑讓研究有機化學,尤其是有機催化的研究者感到興奮。

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▲ 2001 年的諾貝爾化學獎獲得者. 圖片來自:slideplayer

這兩位獲得諾貝爾化學獎的科學家,均是有機催化不對稱合成(organocatalytic asymmetric synthesis)的奠基者。2000 年,他們彼此獨立地研發了不對稱有機催化。

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其中,利斯特出生於 1968 年。1993 年畢業於柏林自由大學,進入法蘭克福大學攻讀博士學位。之後進入美國 Scripps 研究所做博士後研究,並留所任助理教授。

2003 年起,利斯特入職馬克斯•普朗克煤炭研究所,並在兩年後升為教授。他主要從事有機催化與合成,目前已發表 SCI 論文 200 多篇,是位學術大拿。

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▲班傑明·利斯特(Benjamin List). 圖片來自:icredd

麥克米倫和利斯特同年出生,今年 53 歲。先後在格拉斯哥大學、加州大學、哈佛大學、普林斯頓大學研究、教授化學。

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▲大衛·麥克米倫(David W.C. MacMillan). 圖片來自:princeton

化學家構建分子能力的高低,往往決定了許多研究領域和行業的發展。構建分子必不可少的是催化劑,它可以控制和加速化學反應。

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▲ 圖片來自:nobelprize

比如汽車中的催化劑,可以將廢氣中的有毒物質轉化成無害分子。人體里有很多以酶的形式存在的催化劑,它們造出生命所需的分子。

作為化學家的基本工具,研究者長期以來認為,催化劑只有兩種類型可以使用。一是金屬,二是酶。

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▲ 圖片來自:.lanphan

但利斯特和麥克米倫開發了一種新的、巧妙的分子構建工具:不對稱有機催化。

利斯特測試了一種叫做脯氨酸的胺基酸,將其當做催化劑,觀察是否能夠催化化學反應,結果顯然出乎意料的好。

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麥克米倫這邊因為金屬催化劑容易被水破壞,於是便想利用簡單的有機分子,開發出一種更持久的催化劑。其中一種,被證明在不對稱催化方面非常優秀。

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諾貝爾化學委員會主席約翰·奧奎斯特(Johan Åqvist)表示:

這種催化的概念簡單又巧妙。事實上,許多人都在想,為什麼我們沒有更早地想到它。

二人研究的不對稱有機催化劑,既便宜又環保,將分子構造推向了一個新的高度。

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▲圖片來自:AFP

得益於有機催化劑,化學多了一分「綠色」,生產不對稱分子更加容易。尤其在生產新藥、製造太陽能電池等領域,有機催化劑正使其利益最大化。

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▲圖片來自:biomall

美國史丹福大學結構生物學教授羅傑·科恩伯格說過,化學是所有科學的女王(queen of all sciences)。

我們的日常生活,處處受益著化學的研究成果。只是化學的名詞往往看起來高深莫測,顯得距離感很強。

1907 年,諾貝爾化學獎頒給了德國的愛德華·比希納,以表彰其在「生物化學研究中的工作和發現無細胞發酵」。

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▲ 圖片來自:kegerator

看起來很晦澀,但實際上他的研究成果,支撐著製糖、釀酒等基本的生產生活。

德國的弗里茨·哈伯,因對從單質合成氨的研究,獲得了 1918 年的諾貝爾化學獎。

聽起來同樣難懂,但他的研究讓化肥走進千家萬戶,大大加速了世界農業的發展。

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▲ 圖片來自:gardeningknowhow

再如 1950 年獲得諾貝爾化學獎的德國科學家迪爾斯和阿爾德,他們「發現並發展了雙烯合成法」。

這個方法,早已廣泛地應用預工業生產。殺蟲劑、潤滑油、合成橡膠、塑料等等,均離不開這一發現。

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▲ 圖片來自:WHYY

此時你正在閱讀文章使用的手機、平板電腦、筆記本電腦,身體里的鋰離子電池,也是 2019 年諾貝爾化學獎獎賞的化學研究成果。

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▲鋰離子電池發明者之一約翰·古迪納夫. 圖片來自:University of Texas at Austin

據估計,全球 35% 的 GDP 在某種程度上都涉及化學催化。

此次獲得諾貝爾化學獎的不對稱有機催化,雖然目前還未廣泛地應用於工業生產中,但它指明了這樣一個方向:簡單、廉價,環保又高效。

來源:愛范兒