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今年諾貝爾化學獎的意義, 要從一段慘劇開始講起!

2021年10月6日,北京時間17:45分,2021年的諾貝爾化學獎公佈,獲獎者是大衛。麥克米蘭和本傑明。李斯特,獲獎理由是在不對稱有機催化方面的發展。在講什麼是不對稱催化前,我們先講一段故事,這是一段慘劇。

今年諾貝爾化學獎的意義, 要從一段慘劇開始講起!

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從一段歷史上的慘劇講起

1957年,德國格倫南蘇製藥廠開發了一種藥叫反應停,它可以緩解婦女妊娠期精神緊張的狀態,減緩孕婦想嘔吐的感覺,還有安眠的功能,此後被廣泛應用。

但是隨後人們發現這些婦女當中,很多人生出來的孩子都是畸形兒。這些孩子沒有手,或者手比正常人的短,就像海豹一樣,十分可怕。而經過調查之後,人們發現,導致孩子變畸形的原因正是反應停這種藥。

可是在反應停的研發實驗當中,它被證明有很好的療效,而且並沒有發現致畸作用。為什麼在實際使用中,反應停的致畸作用就這麼明顯呢?隨著科學家對於反應停的進一步研究,“手性”這個概念開始被重視,“不對稱催化”的研究大門也漸漸被開啟。

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什麼是手性?

當你照鏡子的時候,你和鏡子中的你看起來一模一樣,但是你和鏡子中的你在空間上卻不能重合。這個世界上有很多東西都像照鏡子一樣,看起來一模一樣,但是卻不能重合,比如你的左手和右手。

在化學世界中,很多分子也是這樣的,兩個分子看起來就像照鏡子一樣,原子和原子的連線是相同的,但是空間上就是不重合,這樣的分子我們就叫它“手性分子”,因為它們就像你的左右手一樣。

這樣的兩個分子,它們大部分的性質是差不多的,但是也會有一些差異。比如說我們如果把一束偏振光射入這些分子中,偏振光的偏振角會發生變化。對於手性分子而言,“左手”分子和“右手”分子它們讓光轉向的角度是相反的。

除了物理性質之外,“左手”分子和“右手”分子的化學性質可能完全不一樣。而導致反應停事件的主角就是因為這樣的“左手”分子和“右手”分子的化學性質不同而導致的。

經過調查發現,反應停的分子的確是有減緩不良症狀的功能,而且沒有副作用;但是反應停的映象分子,雖然看起來和反應停一模一樣,但是卻有很強的致畸作用。而在合成反應停過程中,左手和右手分子被同時合成出來。

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什麼是不對稱催化

由於手性分子看起來一模一樣,實際很多時候,它們的化學反應也很像。所以我們在合成這種分子的時候,其實“左手”分子和“右手”都有可能被合成出來,而且得到的“左手”和“右手”的量其實是一樣的。因此這樣的反應是一個對稱的反應。

而我們的生物體是很奇怪的是一個不對稱的環境。例如我們體內的葡萄糖、氨基酸,我們只能找到“左手”分子,而找不到“右手”分子。在藥物開發中,我們往往只想要“左手”分子,而不想要“右手”分子。因此我們往往需要加入催化劑來實現,這樣的催化反應就叫做不對稱催化。生物體中的很多酶都是不對稱催化劑,而這次兩位獲獎者,就是因為開創了不對稱催化方法而獲獎。

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