钱江晚报·小时新闻记者陈伟斌

北京时间10月6日晚，2021年诺贝尔化学奖揭晓，本亚明·利斯特（BenjaminList）和戴维·麦克米伦（DavidW.C.MacMillan）获得这一奖项，以奖励他们“对于有机小分子不对称催化的重要贡献”。

每年此时，当诺贝尔奖的获奖者及获奖理由被公布后，作为一个文科生，我都是崩溃的。那些仅能勉强看懂文字表意的表述，以及几乎从未听闻的专业术语，促使我不得不把搜索引擎当作救命稻草。

不过当访遍手头的专家资源和阅览了大量科普文章后，我也时常会恍（jia）然（zhuang）大悟：原来，这原理这么简单。

当然，现实总是在教育我：造次了。

不过确实，我们从今年的诺贝尔化学奖里，看到了跳脱传统观念的重要性：最简单的想法，往往也最难想象。

从官方的表述中，我们可以简单了解一下本亚明·利斯特和戴维·麦克米伦的杰出贡献——开发了一种新的、巧妙的分子构建工具：有机催化。它的用途包括了研究新药、使化学更环保，并使生产不对称分子变得更加容易。

是的，人类文明发展至今，早已有能力构建和生产分子了。而且许多研究领域和行业都依赖于构建分子的能力，比如将能量储存在电池中、更好的吸收光，或研发抑制疾病进展的药物……

不过在我们大多数人脑海中，分子都还只是比较粗浅的认知：小，却复杂。

但正是这又小又复杂的分子，却对人类的生存发展起到了极为重要的作用。因为人类太需要改变一些物质的固有存在，不仅从宏观认知上，更从微观构架中。当人类可以更好的控制微观世界，也就给自己的生存发展提供更多优化选项。

现实世界里，真要合成一款适合人类并能被应用到具体研发中去的分子，其步骤和要求，非常严苛。特别是在分子构建过程中，存在明显的“手性特征”，即在构建分子时，经常会形成两种对称的分子，就像我们左右手一样，看上去简直是镜像般对称的存在。但在实际应用中，我们却通常只需要其中一种，尤其是在生产药品时，因为另一种往往会是无效甚至有害的。

有机催化剂有一个稳定的碳原子骨架，更活泼的化学基团可以附着在其上。它们通常包含常见的元素，如氧、氮、硫或磷。这意味着这些催化剂既环保又成本低廉。通过这种方式，有机催化剂正在为人类带来最大的利益。

那么我们要如何更好的构建分子，从而不仅可以利用“有益的手”，同时也区分或同化“有害的手”呢？在过去，要做到这一点，很难。所以，科学家们也一直在寻找更好的方式，来构建有利于人类的分子结构。

本亚明·利斯特和戴维·麦克米伦给我们带来的，就是通往更多优化选项的有效捷径，或者说是一种高效工具——通过用催化剂催化这种方式，让被构建的分子从“对称”变为“不对称”，也就是将“有害的手”被转化为“有益的手”。

催化剂是化学家的基本工具。说到催化剂，大家都会想到中学科学课程上的一些知识，即金属和酶，因为它们往往被认为是最基础也最普遍的催化物。

但问题是，将某些金属作为催化物，都需要有无氧无水等苛刻的场景要求，而且一些作为催化剂的金属昂贵复杂还会产生污染，所以一直以来都算不上是最好的选择。并且其步骤繁杂，相比之下效果亦有限，根本不适合工业化操作，也就难以对人类产生切实的利好。

那么酶呢？其实它是“不对称催化”的专家。可实际上，酶通常是由数百个氨基酸构成的大分子，除了这些氨基酸外，酶还有相当一部分结构中含有帮助驱动化学过程的金属。但许多酶并不依靠金属的帮助来催化化学反应，恰恰相反，反应是靠这些酶中的一个或几个单独的氨基酸驱动的。

可是不知为什么，大家一直沉浸在金属和酶的世界中难以自拔，即便其实此前已有人通过实验证明了那些现象，却一直没有引发绝大多数科学家的进一步关注。

这也给予了本次两位诺奖获得者以机遇——他们跳脱出了传统认知，跳进了一条新的“生产线”。他们通过实验发现，即便是单个氨基酸（本亚明·利斯特证明了脯氨酸是一种有效的催化剂，而且证明这种氨基酸可以驱动不对称催化；戴维·麦克米伦则发现了亚胺正离子的有效作用）或类似的其它简单分子，也能起到相同的催化作用，甚至能更好更有效的提升催化效率。

于是，本亚明·利斯特和戴维·麦克米伦抛弃了传统思路，找到了另一条捷径。

2000年，他们彼此独立地开发了第三种类型的催化作用——不对称有机催化，这建立在小有机分子的基础上，意味着人类可以借助他们的发现，将大分子的酶简化成小分子的催化核心，即绕过一切不必要的步骤，直接拿着钥匙径直走到催化的大门前。

“有机催化”的能耐，也便随着他们的这一发现而进一步展现在人类面前。

并且，据深圳湾实验室研究员陈杰安在接受《知识分子》采访时表示，“有机催化”一般而言对水、氧不敏感，使用、存储及放大的技术难度较低，且可依据催化机理将反应的普适类型做迭代设计，具有较高的可预测性；此外，其核心骨架一般来源于天然存在的生源途径，一般亦具备光学纯属性，衍生应用的成本较低，可方便构建催化剂库；而且小分子一般较为低毒，具有天然的环境友好属性，分离难度及成本较低，特别满足药物化学家的使用需求。

这种高效率的催化方式，不仅让催化变得更为廉价，还使得催化反应的效率比以前的方法高了7000倍。这7000倍的意义更在于，科学家们可以通过这种方式，构建更多分子，并且步骤更少效率更高，浪费也更少。

对此，就连诺贝尔化学委员会主席约翰·奥奎斯特都表示：“这种催化的概念既简单又巧妙，事实上许多人都在想，为什么我们没有更早地想到它。”

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