不对称的组织分析:赢得2021年诺贝尔奖的简单化学发现发现

2021年诺贝尔化学奖获得了化学家本杰明名单和戴维·麦克米伦(David Macmillan)的非对称有机催化工作。该术语描述了一种加速化学反应的方法

2021年诺贝尔化学奖获得了化学家本杰明名单和戴维·麦克米伦(David Macmillan)的非对称有机催化工作。该术语描述了一种加速化学反应并创建特定类型的分子的方法。 List和Macmillan的工作彼此独立进行并于2000年出版,有助于推进药物研究,并使化学物质的生产更加有效,对环境有害。

了解不对称的有机刻分析

虽然不对称的有机刻分析听起来很复杂,但我们可以用简单的英语分解。首先,有机催化的“催化”。催化某些东西是导致发生的事情或增加发生率的速度。吃甜甜圈催化体重增加。喝咖啡催化警觉性(以及焦虑和烦恼)。催化是创造和增加事物的过程。这是催化的作用。

在化学中,催化是指通过添加另一种物质来催化化学反应的速率:催化剂。甜甜圈和咖啡是上面的催化剂。相对较少的催化剂可以提高大多数化学反应的速率和效率。因此,催化剂在数十亿美元的化学制造业中极为重要。几乎所有化学产品都经历了催化过程。

一种新型的催化剂

在发现不对称的有机刻分析之前,化学家认为只有两类催化剂:金属和酶。

绝大多数化学催化过程需要金属,通常是过渡金属。例如,用水产生氢的电解通常使用镍或铂金属作为催化剂。您的汽车上的催化转化器使用铂,钯或菱形来催化一氧化碳和碳氢化合物在燃烧废气中与氧气中的反应,形成二氧化碳和水。镍用于生产植物油。尽管金属是有效的催化剂,但它们也经常对人和环境有毒。还使用催化剂。活细胞中几乎所有的代谢过程都需要酶使反应速率保持足够高以保持活力。消化,肌肉收缩,DNA复制和发酵都取决于酶。这些过程可以在化学术语中概括为“生物催化”的例子。酶在体内产生良好的催化剂,但在实验室中很难使用。

清单和麦克米伦(Macmillan)等人建立了一种全新的催化类型,将有机刻分析增加了两个现有类别:金属催化和自然生物催化。 2014年的一项评论描述了有机催化如何帮助使药物化学更安全,更有效:

“通常,有机催化剂是空气和水分稳定的,因此,不需要惰性设备,例如真空线或手套箱。与过渡金属相比,它们易于大规模处理,毒性相对较小。此外,这些反应经常在温和的条件下进行,因此避免使用大量溶剂并最小化废物。”

理解这一诺贝尔奖的最后一部分是将“不对称”与组织分析联系起来。

添加“不对称”某些有机分子具有有趣的特性:该分子具有所谓的镜像图像,其行为可能有所不同。为了理解这一点,化学家经常以左手和右手相同的生理学为例。所有的手指都以相同的方式连接,一个手指可以放在另一个手指上,但它们并不相同。他们不能互换。

该属性称为手性,一个源自“ Kheir”的术语,它是“ Hand”的希腊语。分子的手性可能会对它对其他分子的反应产生巨大的后果。例如,沙利度胺的两种手势之一是一种有效的商业镇静剂和癌症药物。另一个导致可怕的先天缺陷。

这是在Limonene分子中发现的手性的另一个例子,其镜像产生了柠檬或橙色的气味。

手性插图。 (信用:©Johan Jarnestad/皇家瑞典科学院)

通常,手性分子以不同的方式与其他手性分子反应,具体取决于每个分子是右手还是左手。通常,将左手分子放在药品或其他有机用途上将是一种完全不同的药物,其作用与右手类似物不同。列表和Macmillan开发的器官分析可用于鼓励反应,这些反应专门产生了两个镜像之一。因此,在此应用中,它是不平衡的(或不对称)的有机刻分析。

自2000年以来,不对称的有机催化引发了越来越多的研究领域,即简单的有机分子在化学制造中如何做传统催化剂不能做的事情,在

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