2001年诺贝尔化学奖简介(陈浩)
手性催化开创药物和材料合成的新领域—2001年诺贝尔化学奖简介
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日本 科学家野 依 良治对 这一反应 又进 行 了更为
其后 野 依 良治 又 发现 了应 用 更 广泛 的催 化剂 ， 他用 其他 过 渡 金 属 如 钌—— Ｒ （ 成 功 地替 换 了 ｕ Ⅱ） 金属 铑—— Ｒｌ Ｉ） ｕ Ｉ）一Ｂ￣ Ｐ能使 很 多 官 ｝ （ 。Ｒ （Ｉ ＩＡ 能 团氢 化 ， 这些反 应 对合 成 对 映异 构 体 具有 极 高 的 生产价值 。野 依 良治用 Ｒ ．ＩＡ ｕＢＮ Ｐ作 为 催化 剂 生产 了（ ） ， 一ｐｏａ ｄ ｌ如 图 ３所示 ） Ｒ 一１２ ｒｐｎ ｉ （ ｏ 。它也 可作为 在工业 上用 于合成 抗菌 素等 类似 的药 品 。
摩宣 布 ， 本年 度 的诺 贝 尔化 学 奖 奖 金 的一 半 授予 美 国科 学家威廉 · 尔斯 （ ｌａ ． ｎ ｗｅ ） 日本 科 诺 Ｗｉｉ Ｓ Ｋ ｏ ｌ 与 ｌｍ ｓ 学 家野依 良治 （ ｏ ｏｏ１， ｊ Ｎ ｙｒ 以表 彰他 们 在 “ ｉ ） 手性 催 化 氢化反应 ” 领域 所做 出的 贡献 ； 金 另 一半授 予美 奖
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互为手性 的 分 子是 一 对 对 映 异构 体 ， 药 理 领 在 域， 异构体 中的一种 可能具 有疗 效 ， 另 一种可 能 不 而 但 无效甚 至有 害 ， （ 葡 萄 糖 在 动 物代 谢 中能 起 如 ＋）
2001年诺贝尔化学奖简介
2001年诺贝尔化学奖简介瑞典皇家科学院于2001年10月10日宣布，将2001年诺贝尔化学奖奖金的一半授予美国科学家威廉·诺尔斯与日本科学家野依良治，以表彰他们在“手性催化氢化反应”领域所作出的贡献；奖金另一半授予美国科学家巴里·夏普莱斯，以表彰他在“手性催化氧化反应”领域所取得的成就。
威廉·诺尔斯的贡献是，他发现可以使用过渡金属来对手性分子进行氢化反应，以获得具有所需镜像形态的最终产品。
他的研究成果很快便转化成工业产品，如治疗帕金森氏症的药L-DOPA就是根据诺尔斯的研究成果制造出来的。
而野依良治的贡献是进一步完善了用于氢化反应的手性催化剂的工艺。
巴里·夏普莱斯的成就是开发出了用于氧化反应的手性催化剂。
许多分子具有两种形态，这两种形态互为镜像，我们可以将这两种形态比喻成人的左手和右手，因此具有这样形态的分子被称为“手性分子”或“手征性分子”。
在自然状态下，其中一种镜像形态通常居支配地位。
但是，手性分子所具有的两种形态，在毒性等方面往往存在很大差别。
比如，在人体细胞中，手性分子的一种形态可能对人体合适有用，但另一种却可能有害。
药物中常常含有手性分子，这些手性分子两种镜像形态之间的差别甚至关系到人的生与死，如20世纪60年代就曾因此造成过酞胺哌啶酮（一种孕妇使用的镇定剂，已被禁用）灾难，导致1.2万名婴儿的生理缺陷。
因此，能够独立地获得手性分子的两种不同镜像形态极为重要。
而今年诺贝尔化学奖三名得主所作出的重要贡献就在于开发出可以催化重要反应的分子，从而能保证只获得手性分子的一种镜像形态。
这种催化剂分子本身也是一种手性分子，只需一个这样的催化剂分子，往往就可以产生数百万个具有所需镜像形态的分子。
据瑞典皇家科学院评价说，这三位获奖者为合成具有新特性的分子和物质开创了一个全新的研究领域。
现在，像抗生素、消炎药和心脏病药物等许多药物，都是根据他们的研究成果制造出来的。
基础研究与工业生产的“亲密接触”—2001年诺贝尔化学奖简介
的是另 一个 对 映体有 时还对 人 体有害 。例如 ： ，－ Ｓ Ｓ构型 的乙醇 丁胺是抗 结核 的 良药 ， 而其对 映
体 ．， 一 型却可导 致失 明 。另一个 有名 的例 子是 “ Ｒ．构 Ｒ 畸形 胎 儿悲 剧 ” —从 １５ — ９９年到 １６ ９ ３年 ， 世界范 围 内由于 孕妇服用 反应停 （ 除妊 娠反 应 ） 消 而诞 生 了 ｌ ２千 多 名 畸形 婴儿 。化学 家 万
人体 内的不 同生理活性 、 药物 作用 、 代谢 过程 和药 物 动 力学 情 况 ， 以考虑 是 否 以单 一对 映 体形 式供药 。欧共 体也 对此采取 了相应 的措施 。 在“ 不对 称合成 技术 ” 发展 起来 之 前 ， 人们 只能 先 制取 外 消旋 体 ， 后再通 过 拆 分得 到 光 然 学纯 品 ， 费钱 又容 易污染环 境。上述 ３ 获 奖者开 创 的催化 不对 称反 应 技术使 我 们 能够 方 既 位 便地制取较 纯净 的 、 主要 由我 们想 要 的对 映体 组成 的化工 产 品和药物 ， 这是 化学合 成方法 的一 次 重 大 突破 。
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维普资讯
ｌ 催化 不 对 称 氢 化 反 应 的 “ 荒 者 ” — 威 廉 · 尔 斯 拓 — 诺 威 廉 · 尔 斯 于 １１ 诺 ９ ７年 出 生 于 美 国 １４ ９ ２年 ， 获 得 美 国哥 伦 比亚 大 他 学博 士 学 位 。 １６ ９ ６年 ， 尔 金 森 等 人 发 现 了可 用 于 均 相 催 化 氢 化 的 威 尔 金 威 森催 化 剂 — — 三 （ 苯 基 膦 ） 化 铑 在 此 前 后 ， 勒 等 人 先 后 发 现 了 手 性 三 氯 霍 膦 的制 备 方 法 。在 此 基 础 上 ，９ ８年 ， 时 在 孟 山 都 公 司 （ 路 易 斯 ） 作 １６ 当 圣 工 的诺 尔 斯 用 （一） 甲基 正 丙 基 苯 基 膦 替 代 威 尔 金 森 催 化 剂 中 的 三 苯 基 膦 ， 一 并
历届诺贝尔化学学奖
历届诺贝尔化学学奖
一、1901年范特霍夫荷兰人（1852–1911）
一八八五年，范特霍夫又发表了使他获得诺贝尔化学奖的另一项研究成果《气体体系或稀溶液中的化学平衡》。
此外，他对史塔斯佛特盐矿所发现的盐类三氯化钾和氯化镁的水化物进行了研免利用该盐矿形成的沉积物来探索海洋沉积物的起源。
二、1902年埃米尔·费雷德国人（1852–1919）
埃米尔·费雷，德国化学家，是一九O二年诺贝尔化学奖金获得者。
他的研究为有机化学广泛应用于现代工业奠定了基础，后曾被人们誉为”实验室砷明。
”
三、1903年阿列纽斯瑞典人（1859–1927）
在生物化学领域，阿列纽所也进行了创造性的研究工作。
他发表了《免疫化学》、《生物化学定量定律》等著作，并运用物理化学规律阐述了毒素和抗毒素的反应。
2001诺贝尔化学奖 不对称催化合成工艺化
2001诺贝尔化学奖不对称催化合成工艺化2001年诺贝尔化学奖授予了日本的知名有机化学家诹访春树和美国的科学家沃尔克曼·N·姆努耶尔，以表彰他们在不对称催化合成工艺方面的重要贡献。
他们的研究对于化学合成领域产生了深远的影响，并为合成药物、农药、杀菌剂等的制备提供了新的方法和概念。
本文将重点介绍他们的研究成果以及其在药物合成领域的应用。
不对称催化合成是一种将手性（具有空间对称性）导入化合物的方法。
手性是指分子或物质的空间结构无法通过旋转或平移重叠，即无法与其镜像重合。
手性对于化学和生物学非常重要，因为许多天然产物和生物活性分子都是手性的，而且具有相同原子组成但结构上互为镜像的分子可能有完全不同的性质。
在过去，合成手性化合物主要使用手性光学旋光仪式（旋光性与镜像性对称）。
但是，光学旋光方法只能用于手性化合物的分析，不能用于手性化合物的合成。
因此，开发一种可实现不对称催化合成的新方法，成为有机合成领域的一个重大挑战。
诹访春树在20世纪70年代末提出了一个革命性的概念，即手性催化剂可以促进手性化合物的合成，这是解决不对称合成的关键。
他开创了金属配合物催化剂的设计和合成研究，并提出了“双兴体”概念，通过合理设计金属配合物的结构，可以使催化剂固定在手性的主体结构上，从而实现了高度选择性的不对称催化反应。
与此同时，在美国，沃尔克曼·N·姆努耶尔也在20世纪80年代初开展了类似的研究。
他发现氮氧双键的不对称催化反应可以合成手性分子，并解释了其中的反应机制。
他的工作在合成领域迅速引起了广泛的关注，并被应用于合成许多具有重要生物活性的化合物。
两位科学家的研究成果为不对称催化合成提供了新的途径和方法。
他们的工作不仅在实验室条件下取得了成功，还为合成药物、杀虫剂和化妆品等领域的工业生产提供了重要的技术支持。
以盐酸Beraprost为例，这是一种广泛用于治疗肺动脉高压的药物。
在诹访春树等人的研究中，他们使用手性催化剂成功合成了盐酸Beraprost的手性前体，然后通过进一步的化学转化将其转化为最终药物。
2001年诺贝尔化学奖简介[方案]
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2001年諾貝爾化學獎簡介蔡蘊明譯自諾貝爾獎委員會公佈給大眾之新聞稿：http://www.nobel.se/chemistry/laureates/2001/public.html今年的諾貝爾化學獎是由三位科學家共同獲得，一位是曾在美國聖路易的孟山都(Monsanto)公司工作的諾爾斯(William S. Knowles)，另一位是日本名古屋大學的野依良治(Ryoji Noyori)，以及美國聖荷拉的斯克里普斯(Scripps)研究所的夏普勒斯(K. Barry Sharpless)。
得獎的原因主要是由於他們在催化性的不對稱合成上的貢獻，他們的成就對於學術的研究，新藥物及材料的發展是非常重要的，並且應用在許多藥物以及具生物活性的化合物之工業合成上。
以下簡介這個研究領域的一些背景資料，以及三位得獎者在這方面的貢獻。
鏡像的催化反應掌性的分子今年的諾貝爾化學獎，是與掌性(chiral)的分子如何用在加速以及控制重要的化學反應有關。
許多的生化分子就好像人的手一般，具有鏡像的性質，中文有時亦稱之為手性，而英文的chiral就是從希臘文的“手”演變而來的。
拿一個常見的胺基酸─丙胺酸(alanine)為例(圖一)，它具有兩種可能的結構，一個稱為(S)-丙胺酸，另一個則稱為(R)-丙胺酸，二者呈鏡像的關係，就好像兩隻手掌的關係一樣，這兩個分子不論我們如何在空間中旋轉它們，它們的結構都無法完全重合在一起，就如同左手與右手互為鏡像，但兩隻手沒有辦法完全重合，任何人都可以輕易區別左手和右手的，顯然的在圖一中的兩個結構在三度空間中的位置安排是不一樣的，其主要的原因在於中心位置的碳原子上接有四個不同的基團，H、CH3、NH2、COOH，而且這四個基團位於一個正四面體的四個角落，圖一中NH2及COOH與碳之間的鍵結以一個實線代表其位於紙面上，而粗黑的鍵代表是伸出紙面的，而虛線則是代表該鍵是伸入紙背的，這是化學家在紙上常用的表示方式。
20011诺贝尔化学奖简述
2011年诺贝尔化学奖简述**（**学院，省市，邮编）摘要：瑞典皇家科学院于2011年10月5日宜布, 以色列科学家达尼埃尔·舍特曼因发现准晶体独享2011年诺贝尔化学奖"。
准晶体是一种介于晶体和非晶体之间的固体，具有完全有序的结构，然而又不具有晶体所应有的平移对称性，因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。
准晶体的发现彻底改变了化学家们对固体物质的看法，导致了晶体学与凝聚态物质结构理论的一次革命，极大推动了相关学科的完善和发展。
本文将简述获奖者的经历和准晶体的发现、基本性质及发展现状，同时还会介绍中国科学家的研究成果。
关键词：诺贝尔化学奖；准晶体；研究；基本性质2011年诺贝尔化学奖10月5日在瑞典首都斯德哥尔摩揭晓，以色列科学家丹尼尔·舍特曼获得此一殊荣，独享了2011年诺贝尔化学奖奖金1000万瑞典克朗。
瑞典皇家科学院表示，舍特曼的贡献在于在1982年发现了准晶体。
诺贝尔化学奖评选委员会在发表的声明中说，从原子级别观察准晶体形态，会发现原子排列具有规律，符合数学法则，但不以重复形态出现。
获奖者的发现改变了科学家对固体物质结构的认识[1]。
准晶体是一种无平移周期性但有严格长程准周期位置序的独特晶体，被称为准周期晶体，即准晶。
它的出现极大挑战了经典晶体学的基本理论，对凝聚态物理产生了深远的影响。
同时，由于准晶体独特的结构和性能，它受到材料、物理、化学及数学等多个领域科学家的广泛关注，极大推动了相关科学的发展。
目前，准晶研究仍然是凝聚态物理领域的重要科学前沿。
事实上，科学界早就将准晶的发现［2］与C60“巴基球”（1985年［3］）及高温超导现象（1986年［4］）一起并列为20世纪80年代凝聚态科学领域的三大突破。
高温超导及C60“巴基球”的发现者也已凭借其杰出的开创性工作分别获得1987年度诺贝尔物理奖和1996年度诺贝尔化学奖。
如今，准晶体的发现者舍特曼教授最终在2011年度诺贝尔化学奖中登顶，实属实至名归。
历届诺贝尔化学奖获得者的名单
历届诺贝尔化学奖获得者的名单自1901年起，瑞典皇家科学院每年都会颁发诺贝尔化学奖，以表彰对化学领域做出卓越贡献的科学家。
至今已经有109位科学家获得了这一殊荣。
以下是历届诺贝尔化学奖获得者的名单。
1901年：雅各布斯·范特霍夫范特霍夫因为他对于热力学第一定律的贡献而获得了首届诺贝尔化学奖。
1902年：埃米尔·亨利·菲舍尔菲舍尔因为他对化学反应动力学的研究而获得了第二届诺贝尔化学奖。
1903年：斯文·奥古斯特·阿雷尼乌斯阿雷尼乌斯因为他对于化学反应速率理论的贡献而获得了第三届诺贝尔化学奖。
1904年：威廉·拉姆齐拉姆齐因为他对于原子核的研究而获得了第四届诺贝尔化学奖。
1905年：亨里克·圣克莱尔·德维特德维特因为他对于化学平衡的研究而获得了第五届诺贝尔化学奖。
1906年：奥托·瓦勒拉瓦勒拉因为他对于细胞内能量转换的研究而获得了第六届诺贝尔化学奖。
1907年：爱德华·比勒比勒因为他对于有机合成反应的研究而获得了第七届诺贝尔化学奖。
1908年：恩斯特·菲舍尔菲舍尔因为他对于糖类结构的研究而获得了第八届诺贝尔化学奖。
1909年：威廉·奥古斯特·诺夫利希诺夫利希因为他对于气体化学的研究而获得了第九届诺贝尔化学奖。
1910年：奥托·狄德里希·魏尔魏尔因为他对于生物化学研究的贡献而获得了第十届诺贝尔化学奖。
1911年：玛丽·居里居里因为她研究了镭和钋的性质而获得了第十一届诺贝尔化学奖。
1912年：维克托·麦耶麦耶因为他研究了酶的性质而获得了第十二届诺贝尔化学奖。
1913年：阿尔弗雷德·维尔纳·冯·豪斯曼豪斯曼因为他对于生物色素的研究而获得了第十三届诺贝尔化学奖。
1914年：沃尔特·诺瓦克诺瓦克因为他发明了热解反应而获得了第十四届诺贝尔化学奖。
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图14 离子液体中的不对称氢化反应
BACK
烯烃的不对称环氧化反应
催化剂
环氧化反应
BACK
• 2001年诺贝尔化学奖简介 讲解结束！谢谢！
领域的又一个里程碑。
• 此后，夏普雷斯又把不对称
氧化反应拓展到不对称双 羟基化反应。目前，不对称 环氧化反应和双羟基化反 应己成为世界上应用最为广泛
的化学反应。近年来，夏普雷 斯还发现了在理论和实际上 都具有重要意义。
诺尔斯发明
不对称催化氢化反应
BACK
• 野依良治 • (日本有机化学家)
• 1938年9月出生于日本兵库县芦屋市， • 1961年在日本京都大学工学院化学专业毕 业后留校作助教， • 1968年到名古屋大学理学院作副教授。 • 1967年获京都大学博士学位。 • 1969到1970年在美国哈佛大学留学， • 1972年33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。 • 2000年起任日本名古屋大学物质科学研究 中心主任。
• 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 《化学通讯》上，但这是这一研究领 域获得突破的原始刨新性工作，它开
创了均相不对称催化合成手 性分子的先河。以这一反应为基
础，20世纪70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 业合成治疗帕金森病的L-多巴这一手 性药物。
讲解人：陈浩
• 瑞典皇家科学院2001年10月10日宣 布，本年度诺贝尔化学奖授予三位 科学家，他们是:
美国孟山都公司的威廉 S．诺尔斯
（William S.Knowles)
日本名古屋大学的野依良治
（Ryoji Noyori)
美国斯克里普斯研究所的夏普雷斯
（K.BarrySharpless)
以表彰他们在不对称催化反应研究 领域取得的突出贡献。
出来的生物活性往往是不 同的，甚至是截然相反的。
• －个典型的例子是20世纪50年代末 期发生在欧洲的“反应停”事件， 孕妇因服用酞胺哌啶酮（俗称“反 应停”）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 种不同构型的光学异构体
• 1.一种异构体起到了镇静的作用 • 2.另外一种异构体则有致畸作用。
BACK
• K-巴里-夏普雷斯 • (美国有机化学家)
• 来自美国加利福尼亚Scripps研究 学院。 • 1941年出生于美国宾西法尼亚州 费城。 • 1968年获斯坦福大学博士学位。 • 1990年起，任美国Scripps研究学 院化学教授。
BACK
• 反应停（酞胺哌啶酮）
• 功能主治：为一种镇静剂，对 于各型麻风反应如发热、结节 红斑、神经痛、关节痛、淋巴 结肿大等，有一定疗效，对结 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 张，防止孕妇恶心，并且有安 眠作用。
不对称催化反应
（合成手性物质） 拓展
野依良治发展 不对称环氧化反应 不对称双羟基化反应
夏普雷斯发现并发展
OVER
• 威廉· 诺尔斯 S· • (美国有机化学家)
• 来自美国密苏里州圣路易斯。 • 1917年出生(美国公民)。 • 1942年获哥仑比亚大学博士学位， 曾任职于美国圣路易斯Monsanto 公司， • 1986年退休
• 因此，如何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 门话题，同时也是化学家面临的巨 大挑战。
• 早在20世纪30年代，就有报道把 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 物，但此后相当一段时间内没有 取得任何进展。直到1968年，美 国孟山都公司的诺尔斯应用手
性麟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不对称 催化氢化反应。
• 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 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 究领域的发展。
• 此后，日本的野依良治对其工作进 行了创造性的发展。发明了以手性 双膦BINAP为代表的配体分子， 通过与合适的金属配位形成了
一系列新颖高效的手性催化 剂，用于不对称催化氢化反应，
BACK
BACK
新型不对称催化反应
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
图12 (1R, 4R)-异柠檬烯的羰基化反应
生物催化的不对称合成
不对称还 原反应
水解反应
H
金属催化剂与酶联合不对称催化反应
CALB-假丝酵母脂酶
图13 手性醇的酰基化反应
BACK
不对称催化氢化反应
得到了高达100%的立体选择性，以及 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 用性，将不对称催化氢化反应
提高到一个很高的程度。
• 夏普雷斯则是从另一个侧面 发展了不对称催化反应。早
在20世纪80年代初，利用C2对称的 天然手性分子酒石酸与四氯化钦形 成的络合物为催化剂，实现了烯烃 的不对称环氧化反应，并在此后的 将近10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 善，使之成为不对称合成研究
模一样，但其空间结构完全 不同，它们构成了实物和镜 像的关系，和人照镜子一样，也 可以比作左右手的关系，所以叫
手性分子。
• 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 然界存在的糖为D-构型，氨基酸为 L-构型，蛋白质和DNA的螺旋构象 又都是右旋的。所以，手性药物、 农药等化合物两个异构体表现
• 这三位科学家的成就在于找到了有机 合成反应中的高效手性催化剂和
立体选择性反应的方法，可 以高效、方便地合成手性分 子的单一异构体。他们在发展不
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 们的健康需求。
• 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。 • 构成自然界物质中的一些手性活性 分子虽然从原子组成来看是一