这些诺贝尔奖获奖化学家如何改变分子操纵

瑞典科学院将2021年诺贝尔化学奖授予本杰明名单和戴维·麦克米伦(David MacMillan)。化学家分别在德国和英国出生和长大,更容易

瑞典科学院将2021年诺贝尔化学奖授予本杰明名单和戴维·麦克米伦(David MacMillan)。化学家分别在德国和英国长大,开发了一种更轻松,更安全,更可持续的方式来引起和操纵化学反应,为全球研究项目提供了帮助。

类似于生理学家戴维·朱利叶斯(David Julius)和阿德姆·帕特普(Ardem Patapoutian),他们因其在人类感官的研究中赢得了今年的诺贝尔医学奖,列表博士和麦克米伦博士彼此独立地工作,并在单独的发现中独立地发表了他们的发现。学术期刊大约在同一时间。

List博士和Macmillan博士在其文章中提出的方法(两者都在2000年出版)现在称为不对称的器官分析。尽管这将暂时详细解释,但不对称的有机催化是指使用有机分子作为催化剂引起化学反应的过程,这一作用以前是由金属和酶填充的。

尽管List博士和Macmillan博士的工作对全球研究项目产生了巨大影响,但公众几乎没有注意到其意义。但是,通过具有更精确的测量工具,实验室和制药公司能够大规模生产化学声学药物。正如美国国立卫生研究院总监乔恩·洛尔奇(Jon Lorsch)所说,分子工程突然变得像木工。

本杰明清单:用氨基酸催化

至少与List博士和Macmillan博士的工作有关的分子操作的历史始于1835年,始于瑞典。这是化学家雅各布·贝尔泽里乌斯(Jacob Berzelius)发现您可以通过在混合物中添加特定物质来开始,加快,减速甚至结束化学反应的那一年。关于建筑和破裂化合物的研究很快就开始了,最终使塑料和药品在全球范围内生产。几十年来,研究人员认为只能通过金属或酶开始反应,这些材料是昂贵,劳动力密集,生物危害和环境不友好的材料。

这是List博士和Macmillan博士进来的地方。在Scripps研究所工作(目前是Patapoutian博士目前被雇用的地方),并与该研究所已故的创始人Carlos F. Barbas III一起工作,List博士偶然发现讨论的研究论文讨论了脯氨酸(一种简单而有机氨基酸)是否可以用作化学反应的催化剂。当List博士试图重复对碳原子的实验时,反应发生并成功。

一旦很明显,少量的碳水化合物和氨基酸就可以催化化学反应,即使不是稍微好,凌乱的金属和繁琐的酶,化学世界将永远不会再相同。有机分子之所以称呼,是因为它们构成了所有生物体,它们提供了许多优势,使研究人员的生活更加轻松,并确保了普通人群的安全。

戴维·麦克米伦(David MacMillan):使用有机分子作为催化剂,更可持续的替代品已与金属和酶相对。诺贝尔化学委员会的佩尔尼拉·维顿·斯塔夫谢德(Pernilla Wittung-Stafshede)说:“获奖者开发了一种真正优雅的工具。”据《纽约时报》报道,列表博士和麦克米伦博士对分子操作进行了如此易于访问,从而导致了学术上的淘金热,每月有更多的人(和金钱)将帽子扔给帽子。

当被问及不对称的组织分析为他们的工作做出了什么时,知名的研究人员热情地回答。诺贝尔委员会的一位成员彼得·桑菲(Peter Somfai)使用了棋盘的类比。他说:“您可以以不同的方式考虑游戏。”美国化学学会主席H.N. Cheng表示同意,说List博士和Macmillan博士“开设了董事会。现在,您可以玩游戏。”

“为什么没有人提出这个简单,绿色和廉价的概念,以造成不对称的催化?”诺贝尔委员会写道。 “这个问题有很多答案。一个是简单的想法通常是最难想象的。”

有机化合物不仅易于使用,而且在环境上也很干净且相对毫无疑问。麦克米伦(Macmillan)博士发表屡获殊荣的研究前两年,他正在哈佛大学学习金属的不对称催化。在许多方面,他在哈佛的时光是他研究组织分析的动力。麦克米兰博士开始考虑一种更好的方法,看到了多么昂贵的金属,更不用说维护它的困难了。

麦克米伦(Macmillan)博士改用加利福尼亚大学(University of California),将他的不对称器官分析作为金属和酶的耐用替代品。这是可能的,仅仅是因为有机化合物可以暂时容纳金属等电子。但是,他们既不需要开采也不经过精心存储。绝对确定的道路

不对称的组织分析更精确,因此更安全。您无需成为经验丰富的化学家就知道化学很困难。每个在高中或大学上介绍课程的学生都知道,这项工作的挑战性 – 即在最小的水平上修补物质 – 可以是如何挑战的。它需要毫不妥协的精度。

在List博士和Macmillan博士取得突破之前,化学家根本无法以绝对确定性的方式操纵分子。这是因为许多有机分子有两个不同的版本:所谓的左手和右手版本。这两个版本或多或少是彼此的镜像图像,除了对其结构进行了重要的修改。

尽管这些修改很小,但它们可能会产生明显的影响。最好的情况是分子柠檬烯,左手和右手的版本分别闻起来像橙色和柠檬。最坏的情况是沙利度胺,一侧可以保护您免受皮肤疾病的侵害,而另一种则导致未出生的儿童严重出生缺陷。

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