2021諾貝爾化學獎》德、美學者李斯特、麥克米蘭以「不對稱有機催化」獲殊榮

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2021年諾貝爾化學獎6日在瑞典首都斯德哥爾摩揭曉,由德國科學家李斯特、美國科學家麥克米蘭共享殊榮,得獎理由是「研發不對稱有機催化」。有機催化(organocatalysis)是一種高精確度的工具,可用於分子建構,對藥學研究做出重大貢獻,也有助於讓化學相關產業對環境更友善,對人類福祉頗有裨益。

李斯特(Benjamin List)麥克米蘭(David MacMillan)現年都是53歲。李斯特目前是德國馬克斯・普朗克煤炭研究所Max-Planck-Institut für Kohlenforschung)所長,麥克米蘭則是美國普林斯頓大學(Princeton University)教授。兩人將獲頒金質獎章、證書,並均分1000萬瑞典克朗(新台幣3330萬元)獎金。

金屬與酶之外的第三種催化作用:不對稱有機催化

瑞典皇家科學院指出,許多科學與產業領域都倚賴化學家建構分子的能力,例如研發新材料、新電池、新藥物。建構分子則有賴於催化劑,它們控制化學反應的速率,且本身不會成為反應產物。過去學者認定催化劑只有2種:金屬與酶(酵素),但李斯特與麥克米蘭在2000年各自研發出第三種催化作用:不對稱有機催化(asymmetric organocatalysis)。

諾貝爾化學獎委員會主席艾克維斯特(Johan Åqvist)表示:「不對稱有機催化的概念既巧妙又單純,甚至讓許多人感到詫異:我們為什麼沒有早一點想到。」

有機催化劑(organic catalyst)有一個由碳原子組成的穩定架構,搭配較具活性的化學物質,包括常見的元素如氧、氮、硫、磷等,因此這類催化劑較不傷害環境,成本也較低。

金屬催化劑與麥克米蘭的有機催化劑(瑞典皇家科學院)
金屬催化劑與麥克米蘭的有機催化劑(瑞典皇家科學院)

金屬催化劑與麥克米蘭的有機催化劑(瑞典皇家科學院)

從治療疾病的新藥到新型太陽能電池

而有機催化劑之所以能夠廣泛運用,關鍵就在於它們具有「不對稱催化」的能力。分子建構過程中,經常會出現兩種互為鏡像(mirror image,左旋與右旋,就像左手與右手)的可能性,而不對稱催化可以幫助化學家做選擇。

雖然2020年才問世,但有機催化的發展突飛猛進,而李斯特與麥克米蘭至今仍是這個領域的領導者,顯示有機催化能夠驅動多種化學反應,供各行各業——從治療疾病的新藥到新型太陽能電池——的研究人員運用,因此造福全人類。

兩種互為鏡像的分子,左旋檸烯(S-Limonene)與右旋檸烯(R-Limonene)(瑞典皇家科學院)
兩種互為鏡像的分子,左旋檸烯(S-Limonene)與右旋檸烯(R-Limonene)(瑞典皇家科學院)

兩種互為鏡像的分子,左旋檸烯(S-Limonene)與右旋檸烯(R-Limonene)(瑞典皇家科學院)

諾貝爾(Alfred Nobel)本人即是一位化學家。諾貝爾化學獎自1901年以來共頒發113次,有8年從缺。歷屆共187人獲獎,英國科學家桑格(Frederick Sanger)是唯一的兩度獲獎者(1958、1980),女性得主僅有7位,包括偉大的居禮夫人(Marie Curie)及其女兒伊函(Irène Joliot-Curie)。華裔得主有2位,分別是1986年的李遠哲(化學反應動力學)與2008年的錢永健(綠色螢光蛋白應用

今年諾貝爾獎頒獎典禮將於12月10日諾貝爾(Alfred Nobel)忌辰當天登場,除了和平獎典禮在挪威首都奧斯陸(Oslo)舉行,其他5大獎項將在斯德哥爾摩(Stockholm)頒發,不過因為新冠肺炎疫情影響,各獎項得主將留在自己的國家領取獎章、證書與獎金,同時線上出席斯德哥爾摩市政廳(Stockholm City Hall)的典禮。

2021年諾貝爾獎得主公布時程(台灣時間)

生理學或醫學獎:朱利雅斯(David Julius)、帕塔普蒂安(Ardem Patapoutian)

物理學獎:真鍋淑郎(Syukuro Manbe)、哈塞爾曼(Klaus Hasselmann)、帕里西(Giorgio Parisi)

化學獎:李斯特(Benjamin List)、麥克米蘭(David MacMillan)

文學獎:10月7日晚間7時

和平獎:10月8日下午5時

經濟學獎:10月11日下午5時45分

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