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不对称催化合成的著名化学药物化学化学成就 10日，瑞典皇家科学院宣布，几千年前的诺贝尔化学奖（2001年）授予了三位不对称的化学合成先驱：威廉斯诺夫斯基（williams.知识，1987年退休）、日本名古屋大学的野英志教授（63岁）和美国图勒斯研究所（tsri）k.barrysharpfrschules（60岁）。他们的研究成果使化学家们能够有效地操纵化学反应, 使之只生成两种可能的“孪生”对映体产物中的一种。 奖金的一半用于奖励夏普莱斯教授在手性催化氧化反应方面的贡献, 另一半由野依良治教授和诺尔斯博士分享。 三位获奖者开拓性地研究了那些通常要生成等量混合的两种互为镜像 (手性结构) 对称产物的反应。他们开发了使这些化学反应向着只生成其中的一种手性分子的一系列化学剪裁技术。现在, 这些化学技术被广泛应用于工业生产, 特别是高纯药物分子, 如抗菌素、抗生素、消炎药、治疗心脏病的药物以及神经传导阻滞剂等的工业合成中。 已经知道, 互为手性的两种分子通常具有不同的生物学性质。许多药物的有效成分只有一种形式, 即左旋形式是有活性的。因此, 对于药物生产来说, 获得高纯度的左旋形式是关键。尤其对那些有一定毒副作用, 那怕是很轻的、但必须持续服用较长时间的药物, 这一点就更显重要了。例如, 早期用于减轻妇女妊娠反应的药物反应停 (酞胺哌啶酮) 由于未能分离出其对映体中的右旋分子而导致许多胎儿畸形。 诺尔斯在1968年使用一种手性催化剂进行烯烃的加氢反应时发现, 所得到的对映体产物中有一种手性分子多出了15%。随后, 他们研究出了左旋-多巴 (L-Dopa, 一种用于治疗帕金森氏病的手性药物分子) 的工业合成技术。野依通过研究多种催化剂进一步拓展了诺尔斯的工作;有些催化剂可以催化多种有机分子的加氢反应。野依的一些催化剂能使某些化学反应高产率地生成很纯的产物分子, 并已在抗菌素的批量生产中得到应用。夏普莱斯在80年代开发了一系列选择氧化的催化剂, 其中一种可以使醇类分子发生不对称氧化反应的催化剂已被许多化学家视为在过去数十年中最重要的发现之一。应用此催化剂所获得的产物之一的缩水甘油 (glycidol) , 在β-神经传导阻滞剂的生产中得到了应用。 今年是诺贝尔奖设立100周年, 此次的诺贝尔奖具有划时代的意义。瑞典皇家科学院诺贝尔奖评选委员会的发言人称:“他们的发现将研究的前沿推到了医药、化学和生物学领域。这是一种始于33年前的突破, 而且发展越来越快。”英国剑桥大学的化学家、英国皇家化学学会主席Ley评价说:“夏普莱斯和野依的工作改变了我们对化学合成的思想。他们的贡献对于农业企业和制药工业的规模发展具有根本性影响”。 此次的诺贝尔化学奖似乎要在新世纪初向化学界传递这样一个信息:在化学向其它相关学科渗透、化学识别越来越精细、化学合成看似越来越复杂的未来, 催化剂的选择对于高效、规模的化学合成反应依然至关重要。 下面就三位获奖化学家分别作一简单介绍。 其他不对称过渡金属酶催化材料 威廉·S·诺尔斯生于1917年, 1942年在美国哥伦比亚大学获博士学位, 就职于孟山都公司, 1987年退休。他的重要成就在于开创了手性不对称催化化学研究新领域。诺尔斯60年代初就提出了催化不对称加氢的思想。1968年, 他的工作在圣路易斯 (美国密苏里州) 孟山都生物技术公司取得了突破性进展:利用一种手性的过渡金属络合物催化剂可以将潜手性的烯烃底物转变为手性产物, 并使其中的一种对映体过量。虽然最初得到的对映体过量百分数 (ee) 不是很高, 但他的研究工作开创性地证明了催化不对称加氢是可行的。在后来的工作中, 他与合作者开发出了含有手性双膦配体 (DIPHOS) 的均相铑络合物催化剂, 使得具有潜手性的烯烃分子能有选择地发生不对称加氢反应生成一种单一手性产物。这项成果为孟山都公司赢得了一项高选择性 (95%) 制造一种用于治疗帕金森氏病的药物, 俗称L-Dopa (即左旋-二羟基苯丙氨酸或3, 4-二羟基苯丙氨酸) 的工业催化生产技术, 这是第一个利用不对称过渡金属催化剂进行催化手性合成的工业技术。该技术以手性双膦配体铑络合物为催化剂, 使乙酰氨基肉桂酸发生选择性不对称加氢反应生成L-Dopa。在以往的合成中总是要生成等量的L-Dopa 和它的右旋对映体R-Dopa。R-Dopa对帕金森氏病是非活性的, 在人体中会产生有害的副作用, 在作为药物使用前必须将其分离出去, 这就使得L-Dopa的生产成本昂贵。 诺尔斯的工作不仅降低了L-Dopa的生产成本, 而且节省了大量的原料或减少了有害副产物的排放, 也可称之为绿色化学成果。L-Dopa的令人惊奇的成功合成, 对于其它各种不对称催化反应的研究和开发起到了很大的推动作用。诺尔斯的代表性著作见文献。 使用金属催