「有機催化」助製藥環保 德美學者獲化學獎
2021年度諾貝爾化學獎昨(6日)出爐，由德國科學家利斯特(Benjamin List)和美國科學家麥克米倫(David MacMillan)獲得，表彰兩人研發「不對稱有機催化」(asymmetric organocatalysis)貢獻。這種構建分子新工具不但更環保，亦為藥物研究帶來深遠影響。
「不對稱有機催化」製鏡像分子
利斯特現為德國馬克斯普朗克煤炭研究所部門主管，麥克米倫出生於英國，現為美國普林斯頓大學教授，同樣53歲。許多研究領域和工業都依賴化學家構建分子，用途包括製造有彈性且耐用物料、將能量儲存在電池、抑制疾病惡化等，而構建分子的過程需要催化劑，控制及加快化學反應。科學家一直以為，催化劑原則上只有金屬和酶兩大類，直至2001年，利斯特和麥克米倫分別研發第三種催化作用「不對稱有機催化」。
有機催化劑具有穩定的碳原子框架，通常含有常見元素，如氧、氮、硫或磷，意味這類催化劑不但環保，生產成本亦較低。「不對稱有機催化」的技術更有助製造不對稱分子，即有些化學物質以鏡像的形態出現兩個版本，科學家很多時只想要其中一邊，尤其是生產藥物，但一直難以找到有效率的方法實現這點。諾貝爾委員會成員紹姆福伊(Peter Somfai)以檸烯(limonene)為例，該分子連鏡像共有兩個版本，其中一個版本嗅起來是檸檬味，另一版本是橙味，「我們為疾病服用的藥物亦可能如此，因此能夠只製作我們所需的生理效果的藥物鏡像就變得很重要」。
新催化劑具穩定框架 環保低成本
當年利斯特正研究催化性抗體，他以胺基酸之一的「脯胺酸」(proline)嘗試催化羥醛反應，原本不抱希望，結果卻出乎意料，實驗除了證明脯胺酸是有效的催化劑，更可推動不對稱催化。麥克米倫原本則研究以金屬改善不對稱催化，但金屬講求沒有氧和濕度的環境，實際難以應用，於是他着手研究有機分子，更發現部分有機分子在不對稱催化上表現出色。他起用「有機催化」這個術語，盼讓其他科學家知道有更多有機催化劑值得探討。兩人在2000年先後發表研究，瑞典皇家科學院形容，這個領域往後發展就有如「淘金潮」，例如2011年，研究人員以有機催化合成「士的寧」(strychnine)，過程效率較50年代提高了7000倍。
(路透社/法新社/BBC)
