2001年诺贝尔化学奖简介

1、 瑞典皇家科学院瑞典皇家科学院20012001年年1010月月1010日宣日宣布，本年度诺贝尔化学奖授予三位布，本年度诺贝尔化学奖授予三位科学家，他们是科学家，他们是: : 美国孟山都公司的美国孟山都公司的威廉威廉 s诺尔斯诺尔斯（william s.knowles) 日本名古屋大学的日本名古屋大学的野依良治野依良治（ryoji noyori) 美国斯克里普斯研究所的美国斯克里普斯研究所的夏普雷斯夏普雷斯（k.barrysharpless) 以表彰他们在以表彰他们在不对称催化反应不对称催化反应研究研究领域领域取得的突出贡献。取得的突出贡献。 这三位科学家的成就在于找到了有机这三位科学家的成就在

2、于找到了有机合成反应中的合成反应中的高效手性催化剂高效手性催化剂和和立体选择性反应的方法立体选择性反应的方法，可可以高效、方便地合成手性分以高效、方便地合成手性分子的单一异构体。子的单一异构体。他们在发展不他们在发展不对称催化反应方法的同时也促进了化对称催化反应方法的同时也促进了化学工业和制药工业的进展，以满足人学工业和制药工业的进展，以满足人们的健康需求。们的健康需求。 不对称催化反应的产物是手性分子不对称催化反应的产物是手性分子 手性是自然界的普遍特征。手性是自然界的普遍特征。 构成自然界物质中的一些手性活性构成自然界物质中的一些手性活性分子虽然从分子虽然从原子组成原子组成来看是来看是一一

3、模一样模一样，但其但其空间结构完全空间结构完全不同不同，它们它们构成了实物和镜构成了实物和镜像的关系像的关系，和人照镜子一样，也和人照镜子一样，也可以比作左右手可以比作左右手的关系，所以叫的关系，所以叫手性分子手性分子。 在生命的产生和演变过程中，自然在生命的产生和演变过程中，自然界往往对一种手性有所偏爱，如自界往往对一种手性有所偏爱，如自然界存在的糖为然界存在的糖为d-d-构型，氨基酸为构型，氨基酸为l-l-构型，蛋白质和构型，蛋白质和dnadna的螺旋构象的螺旋构象又都是右旋的。所以，手性药物、又都是右旋的。所以，手性药物、农药等化合物农药等化合物两个异构体表现两个异构体表现出来的生物活性

4、往往是不出来的生物活性往往是不同的，甚至是截然相反的。同的，甚至是截然相反的。 个典型的例子是个典型的例子是2020世纪世纪5050年代末年代末期发生在欧洲的期发生在欧洲的“反应停反应停”事件，事件，孕妇因服用酞胺哌啶酮（俗称孕妇因服用酞胺哌啶酮（俗称“反反应停应停”）而导致海豹畸形儿的惨剧。）而导致海豹畸形儿的惨剧。 后来研究发现，反应停药物包含两后来研究发现，反应停药物包含两种不同构型的光学异构体种不同构型的光学异构体 1. 1.一种异构体起到了镇静的作用一种异构体起到了镇静的作用 2. 2.另外一种异构体则有致畸作用。另外一种异构体则有致畸作用。 因此，如何合成手性分子的单一光因此，如何

5、合成手性分子的单一光学异构体就成了化学研究领域的热学异构体就成了化学研究领域的热门话题，同时也是化学家面临的巨门话题，同时也是化学家面临的巨大挑战。大挑战。 早在早在2020世纪世纪3030年代，就有报道把年代，就有报道把金属负载在蚕丝上，然后催化氢金属负载在蚕丝上，然后催化氢化合成了具有一定光学活性的产化合成了具有一定光学活性的产物，但此后相当一段时间内没有物，但此后相当一段时间内没有取得任何进展。直到取得任何进展。直到19681968年，美年，美国孟山都公司的国孟山都公司的诺尔斯诺尔斯应用手应用手性膦配体与金属铑形成的络合物为催性膦配体与金属铑形成的络合物为催化剂，在世界上第一个发明了化剂

6、，在世界上第一个发明了不对称不对称催化氢化反应催化氢化反应。 虽然当时取得的结果并不是十分完美，虽然当时取得的结果并不是十分完美，研究结果也只发表在英国化学会的研究结果也只发表在英国化学会的化学通讯化学通讯上，但这是这一研究领上，但这是这一研究领域获得突破的原始刨新性工作，它域获得突破的原始刨新性工作，它开开创了均相不对称催化合成手创了均相不对称催化合成手性分子的先河性分子的先河。以这一反应为基以这一反应为基础，础，2020世纪世纪7070年代初诺尔斯就在孟山年代初诺尔斯就在孟山都公司利用不对称氢化方法实现了工都公司利用不对称氢化方法实现了工业合成治疗帕金森病的业合成治疗帕金森病的l-l-多巴

7、这一手多巴这一手性药物。性药物。 这不仅仅成为了世界上第一例手性这不仅仅成为了世界上第一例手性合成工业化的例子，而且更重要的合成工业化的例子，而且更重要的是成为了不对称催化合成手性分子是成为了不对称催化合成手性分子的一面旗帜，极大地促进了这个研的一面旗帜，极大地促进了这个研究领域的发展。究领域的发展。 此后，日本的此后，日本的野依良治野依良治对其工作进对其工作进行了创造性的发展。发明了行了创造性的发展。发明了以手性以手性双膦双膦binap为代表的配体分子，为代表的配体分子，通过通过与合适的金属配位形成了与合适的金属配位形成了一系列新颖高效的手性催化一系列新颖高效的手性催化剂剂，用于用于不对称催

8、化氢化反应不对称催化氢化反应，得到了高达得到了高达100%100%的立体选择性，以及的立体选择性，以及反应物与催化剂比高达几十万的活性，反应物与催化剂比高达几十万的活性，实现了不对称催化合成的高效性和实实现了不对称催化合成的高效性和实用性，用性，将不对称催化氢化反应将不对称催化氢化反应提高到一个很高的程度。提高到一个很高的程度。 夏普雷斯夏普雷斯则是从则是从另一个侧面另一个侧面发展了不对称催化反应发展了不对称催化反应。早早在在2020世纪世纪8080年代初，利用年代初，利用c2c2对称的对称的天然手性分子酒石酸与四氯化钦形天然手性分子酒石酸与四氯化钦形成的络合物为催化剂，实现了成的络合物为催化

9、剂，实现了烯烃烯烃的不对称环氧化反应的不对称环氧化反应，并在此后的，并在此后的将近将近1010年的时间里，从实验和理论年的时间里，从实验和理论两方面对这一反应进行了改进和完两方面对这一反应进行了改进和完善，使之成为善，使之成为不对称合成研究不对称合成研究领域的又一个里程碑。领域的又一个里程碑。 此后，夏普雷斯又此后，夏普雷斯又把不对称把不对称氧化反应拓展到不对称双氧化反应拓展到不对称双羟基化反应羟基化反应。目前目前，不对称不对称环氧化反应环氧化反应和和双羟基化反双羟基化反应应已成为世界上应用最为广泛已成为世界上应用最为广泛的化学反应。近年来，夏普雷的化学反应。近年来，夏普雷斯还发现了不对称催化

10、氧化反斯还发现了不对称催化氧化反应中的应中的手性放大手性放大及及非线性效非线性效应应等新概念，在理论和实际上等新概念，在理论和实际上都具有重要意义。都具有重要意义。不对称催化氢化反应不对称催化氢化反应不对称催化反应不对称催化反应不对称环氧化反应不对称环氧化反应不对称双羟基化反应不对称双羟基化反应诺尔斯诺尔斯发明发明野依良治野依良治发展发展夏普雷斯夏普雷斯发现并发展发现并发展拓展拓展（合成手性物质）（合成手性物质）over 威廉威廉s诺尔斯诺尔斯 (美国有机化学家美国有机化学家) 来自美国密苏里州圣路易斯。来自美国密苏里州圣路易斯。 19171917年出生年出生( (美国公民美国公民) )。 1

11、9421942年获哥仑比亚大学博士学位，年获哥仑比亚大学博士学位，曾任职于美国圣路易斯曾任职于美国圣路易斯monsantomonsanto公司，公司， 19861986年退休年退休back 野依良治野依良治 (日本有机化学家日本有机化学家) 19381938年年9 9月出生于日本兵库县芦屋市，月出生于日本兵库县芦屋市， 19611961年在日本京都大学工学院化学专业毕年在日本京都大学工学院化学专业毕业后留校作助教，业后留校作助教， 19681968年到名古屋大学理学院作副教授。年到名古屋大学理学院作副教授。 19671967年获京都大学博士学位。年获京都大学博士学位。 19691969到到19

12、701970年在美国哈佛大学留学，年在美国哈佛大学留学， 19721972年年3333岁时成为名古屋大学教授，并担岁时成为名古屋大学教授，并担任该校研究生院理学研究科主任至今。任该校研究生院理学研究科主任至今。 20002000年起任日本名古屋大学物质科学研究年起任日本名古屋大学物质科学研究中心主任。中心主任。back k-巴里巴里-夏普雷斯夏普雷斯 (美国有机化学家美国有机化学家) 来自美国加利福尼亚来自美国加利福尼亚scrippsscripps研究研究学院。学院。 19411941年出生于美国宾西法尼亚州年出生于美国宾西法尼亚州费城。费城。 19681968年获斯坦福大学博士学位。年获斯坦

13、福大学博士学位。 19901990年起，任美国年起，任美国scrippsscripps研究学研究学院化学教授。院化学教授。back 反应停（酞胺哌啶酮）反应停（酞胺哌啶酮） 功能主治：为一种镇静剂，对功能主治：为一种镇静剂，对于各型麻风反应如发热、结节于各型麻风反应如发热、结节红斑、神经痛、关节痛、淋巴红斑、神经痛、关节痛、淋巴结肿大等，有一定疗效，对结结肿大等，有一定疗效，对结核样型的麻风反应疗效稍差。核样型的麻风反应疗效稍差。 据说它能在妊娠期控制精神紧据说它能在妊娠期控制精神紧张，防止孕妇恶心，并且有安张，防止孕妇恶心，并且有安眠作用。眠作用。back图11 (1r, 2s, 5r)-异薄荷醇的环羰基化反应新型不对称催化反应新型不对称催化反应图12 (1r, 4r)-异柠檬烯的羰基化反应