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丁奎嶺院士系統(tǒng)闡述今年的化學(xué)諾獎(jiǎng)——華人學(xué)者貢獻(xiàn)如何？合成化學(xué)的下一個(gè)突破在哪里？
來(lái)源：返樸 丁奎嶺、李存璞 2021-10-29
導(dǎo)讀：2001年，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給不對(duì)稱(chēng)催化氫化、氧化反應(yīng)工作。這是諾貝爾獎(jiǎng)第一次頒給不對(duì)稱(chēng)催化領(lǐng)域。2021年，時(shí)隔20年后，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)又一次頒發(fā)給了不對(duì)稱(chēng)催化的相關(guān)工作。有意思的是，這兩次獲獎(jiǎng)的工作在得獎(jiǎng)時(shí)，獲獎(jiǎng)?wù)叨家艳D(zhuǎn)而去研究新的方向。那么今年的化學(xué)獎(jiǎng)發(fā)得有道理嗎？不對(duì)稱(chēng)催化領(lǐng)域?yàn)楹稳绱耸荜P(guān)注？對(duì)未來(lái)化學(xué)學(xué)科的發(fā)展又有何指導(dǎo)意義？華人科學(xué)家在這個(gè)領(lǐng)域的成就如何？為此，我們專(zhuān)訪了不對(duì)稱(chēng)合成領(lǐng)域的著名專(zhuān)家丁奎嶺院士進(jìn)行深入評(píng)述。
受訪人 | 丁奎嶺（有機(jī)化學(xué)家、中科院院士）
采訪人 | 李存璞（重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院副教授）
Q1 ：繼2001年之后，諾貝爾獎(jiǎng)化學(xué)獎(jiǎng)時(shí)隔20年又一次頒發(fā)給了有機(jī)方向的不對(duì)稱(chēng)合成，與20年前的不對(duì)稱(chēng)加氫/氧化相比，2021年不對(duì)稱(chēng)催化再次獲得諾獎(jiǎng)是否真的又有顯著突破？
A：毫無(wú)疑問(wèn)，這是化學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重大突破。想要理解和認(rèn)識(shí)這次獲獎(jiǎng)工作的意義，需要先了解手性現(xiàn)象。手性是自然界存在的一種普遍現(xiàn)象：如果某物體與其鏡像不能重合，我們就稱(chēng)它為“手性的”。比如我們的左手和右手，無(wú)論如何都無(wú)法疊合在一起，卻互為鏡像。宏觀世界如此，在分子世界里同樣也存在這樣的現(xiàn)象。當(dāng)一個(gè)分子與其鏡像結(jié)構(gòu)不能重合時(shí)，這樣的分子被稱(chēng)為手性分子，它們之間被稱(chēng)為互為對(duì)映異構(gòu)關(guān)系。在維持生命的過(guò)程中，手性分子無(wú)處不在，比如生命體三大基礎(chǔ)物質(zhì)——核酸、蛋白質(zhì)、糖類(lèi)，都是手性的。組成蛋白質(zhì)的氨基酸幾乎都是左手性（圖源自網(wǎng)絡(luò)）由于生命體本身就是手性環(huán)境，醫(yī)藥、農(nóng)藥等的藥效作用多與生命體內(nèi)靶向生物大分子間的手性匹配相關(guān)，如同手和手套的關(guān)系——左手戴在左手套里、右手戴在右手套里才能匹配，否則就會(huì)無(wú)法起效甚至適得其反。二十世紀(jì)五、六十年代，歐洲的“反應(yīng)?！?/span>（藥品名：沙利度胺，Thalidomide）事件就是一個(gè)典型的例子：當(dāng)時(shí)，大量處于早孕期的孕婦服用具有鎮(zhèn)靜作用的“反應(yīng)?！眮?lái)應(yīng)對(duì)妊娠反應(yīng)，僅僅4年時(shí)間，世界范圍內(nèi)誕生了1.2萬(wàn)多名患有短肢畸形的“海豹嬰兒”。之后的研究發(fā)現(xiàn)，沙利度胺分子中，包含了一對(duì)互為鏡像的對(duì)映異構(gòu)分子，而只有其中一種分子（右旋異構(gòu)體）具有鎮(zhèn)靜作用，而它的鏡像分子（左旋異構(gòu)體）卻有致畸作用。對(duì)這些互為鏡像關(guān)系的分子不加區(qū)分地作為藥物使用，是“海豹嬰兒”事件的罪魁禍?zhǔn)?。因此，如何高效獲得單一手性的分子成為化學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。同時(shí)合成獲得一對(duì)鏡像異構(gòu)體分子較為容易，但需要對(duì)其進(jìn)行手性拆分——即獲得其中有效分子、去除無(wú)效鏡像分子才可以使用。這意味著總有50%的產(chǎn)物被浪費(fèi)，而分離過(guò)程還需要額外的能量、原料消耗，產(chǎn)生大量額外的環(huán)境與成本壓力。因此，利用不對(duì)稱(chēng)催化反應(yīng)直接合成單一鏡像異構(gòu)體分子就變得格外有意義。目前有三類(lèi)比較重要的不對(duì)稱(chēng)催化體系，即不對(duì)稱(chēng)酶催化、不對(duì)稱(chēng)金屬催化，以及2000年后快速發(fā)展起來(lái)的不對(duì)稱(chēng)有機(jī)小分子催化。其中1975年和2018年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)都蘊(yùn)含了生物酶催化方面的研究成果，2001諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予三位化學(xué)家就是表彰他們?cè)诓粚?duì)稱(chēng)金屬催化方面的研究工作，而今年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予德國(guó)科學(xué)家本杰明·利斯特 (Benjamin List) 和美國(guó)科學(xué)家戴維·麥克米倫（David W. C. MacMillan），以表彰他們?cè)凇安粚?duì)稱(chēng)有機(jī)催化”研究領(lǐng)域方面的杰出貢獻(xiàn)。酶催化來(lái)自于生命體本身。酶催化可以實(shí)現(xiàn)非常精準(zhǔn)的合成，但底物適用范圍較窄，所以我們需要新技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)手性分子的高效合成。2018年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)給了用合成生物學(xué)方法對(duì)酶進(jìn)行改造的工作，但該方法仍然較為復(fù)雜。不對(duì)稱(chēng)金屬催化可以高效地合成手性分子，2001年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)即頒發(fā)給了不對(duì)稱(chēng)金屬催化氧化與還原的相關(guān)工作，但金屬催化的問(wèn)題是，金屬的殘留對(duì)藥物可能生產(chǎn)負(fù)面作用，會(huì)影響藥物的質(zhì)量控制和使用效果。第三類(lèi)催化就是獲得了今年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的有機(jī)小分子催化，即用簡(jiǎn)單小分子（如手性氨基酸等）實(shí)現(xiàn)酶的催化效果，而不再需要酶（酶的化學(xué)本質(zhì)大多數(shù)是由很多氨基酸組成的多肽或蛋白質(zhì)）。有機(jī)小分子催化在方法上的突破性、領(lǐng)域的重要性都值得此次獲獎(jiǎng)，這是大家近年來(lái)一直關(guān)注并期待的結(jié)果。Q2 ：今年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)公布以后，學(xué)術(shù)界內(nèi)部出現(xiàn)了爭(zhēng)議：比如認(rèn)為此次獲獎(jiǎng)的兩位科學(xué)家的工作，無(wú)論是羥醛縮合還是環(huán)加成，主要采用氨基酸、亞胺促進(jìn)平面碳碳雙鍵或碳氧雙鍵的選擇性加成，相比其他如基于氫鍵的活化、酸催化的親電反應(yīng)和基于有機(jī)堿的親核反應(yīng)并無(wú)特別突出之處，您對(duì)此有何看法？A：合成化學(xué)的核心，可以被總結(jié)成兩件事情：一個(gè)是連接（connection），連接兩個(gè)結(jié)構(gòu)片段形成新分子實(shí)體；另一個(gè)是功能（function），賦予分子特定的功能。碳-碳鍵的形成本身就是合成化學(xué)最重要的問(wèn)題之一，因?yàn)橄噍^形成碳-雜原子鍵，碳-碳鍵是組成有機(jī)骨架的基本結(jié)構(gòu)。而這次獲獎(jiǎng)的成果，也并非簡(jiǎn)單的平面加成，而是在三維空間進(jìn)行控制，從而得到單一對(duì)映異構(gòu)體的手性分子，因此有其獲獎(jiǎng)的必然性。這種有機(jī)小分子不對(duì)稱(chēng)催化的方式，比酸、有機(jī)堿之類(lèi)的傳統(tǒng)方法，更為新穎與實(shí)用，避免了復(fù)雜酶和金屬催化劑的使用。當(dāng)然獲獎(jiǎng)也有一定的偶然性，比如，如果能加上氫鍵催化的工作一起獲獎(jiǎng)，其實(shí)也是可以的。氫鍵催化沒(méi)有得獎(jiǎng)還是有些可惜的，美國(guó)哈佛大學(xué)的Eric N. Jacobsen早在1998年，在做組合不對(duì)稱(chēng)催化的時(shí)候就意外發(fā)現(xiàn)氫鍵催化的例子，當(dāng)以不加金屬的催化作為對(duì)照實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)效果更好，隨后氫鍵活化、手性磷酸催化也成為有機(jī)催化的熱點(diǎn)，而氫鍵催化體系的靈感與這次獲獎(jiǎng)的工作類(lèi)似，也來(lái)自于生物催化體系的啟發(fā)。因此，化學(xué)催化與生物催化是一個(gè)相互促進(jìn)的過(guò)程。下載化學(xué)加APP，閱讀更有效率。Q3 ：二位獲獎(jiǎng)?wù)吣壳暗难芯抗ぷ饕惨呀?jīng)不再集中于他們的獲獎(jiǎng)?lì)I(lǐng)域，從這個(gè)角度看上去，此次獲獎(jiǎng)工作是被發(fā)現(xiàn)者已經(jīng)放棄的一個(gè)研究領(lǐng)域，您如何看待此事？
A：我們可以再往前追溯一個(gè)例子，來(lái)思考真正的科學(xué)家是如何開(kāi)展研究的。2001年由于不對(duì)稱(chēng)氧化工作而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的K. Barry Sharpless，其實(shí)他在1997年的時(shí)候就已經(jīng)基本不再進(jìn)行不對(duì)稱(chēng)氧化方面的相關(guān)研究，而是開(kāi)始了點(diǎn)擊化學(xué)的相關(guān)探索，以至于近年來(lái)預(yù)測(cè)Sharpless會(huì)因?yàn)椤包c(diǎn)擊化學(xué)”第二次獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。這是為什么？科學(xué)研究本身就是探索未知，它應(yīng)該是一種興趣和解決真正科學(xué)問(wèn)題所驅(qū)動(dòng)的，在做研究的時(shí)候真正的科學(xué)家往往不太在意最后是不是能夠獲獎(jiǎng)，而更多的是去針對(duì)領(lǐng)域中存在的挑戰(zhàn)性問(wèn)題、或者學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界的需求、或者是純粹個(gè)人興趣來(lái)驅(qū)動(dòng)。比如這次獲獎(jiǎng)的Benjamin List教授，雖然他成功利用脯氨酸實(shí)現(xiàn)了縮合反應(yīng)，但與真正的酶催化相比，效率還是低的。因此，后來(lái)List的主要研究精力集中在如何提高效率方面，從而轉(zhuǎn)向了手性質(zhì)子酸的相關(guān)研究，并實(shí)現(xiàn)了百萬(wàn)級(jí)別的催化轉(zhuǎn)換數(shù)。這次獲獎(jiǎng)的另一個(gè)科學(xué)家，David MacMillan教授，我也與他多次交往，他后來(lái)逐漸轉(zhuǎn)向了單電子轉(zhuǎn)移、SOMO活化等策略研究，近年來(lái)進(jìn)行光促進(jìn)有機(jī)反應(yīng)的探索，也是來(lái)自于興趣和企業(yè)需求的驅(qū)動(dòng)，他長(zhǎng)期與Merck公司合作。所以真正的科學(xué)研究不是說(shuō)一定要在某一個(gè)局部領(lǐng)域一直堅(jiān)持，而是圍繞解決實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行不斷的開(kāi)拓和突破。Benjamin List（左）和David W.C. MacMillan（右）| 諾獎(jiǎng)官網(wǎng)Q4 ：碳?xì)滏I活化，比如甲烷分子的直接活化被譽(yù)為“有機(jī)化學(xué)的圣杯”。為什么這么說(shuō)？
A：所謂圣杯包含兩點(diǎn)含義：一是領(lǐng)域重要，二是要有挑戰(zhàn)性。而碳?xì)滏I活化恰恰是這兩點(diǎn)兼具的一個(gè)挑戰(zhàn)。在有機(jī)分子的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，無(wú)論是C-C鍵還是C-雜原子鍵的形成，大體上都是用比如鹵代物、金屬試劑，通過(guò)官能團(tuán)轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但自然界有機(jī)分子中最多的是碳?xì)滏I，如何把碳?xì)滏I直接轉(zhuǎn)化為有功能的分子，是合成科學(xué)中最重要的焦點(diǎn)。從種類(lèi)上而言，C-H鍵繁多，有飽和的、不飽和的包括芳香體系上的，是有機(jī)化合物中最基本的組成，對(duì)各種各樣的C-H鍵如果能夠?qū)崿F(xiàn)“指哪打哪”的轉(zhuǎn)化，就可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)功能分子的精準(zhǔn)合成，因此是非常重要的研究領(lǐng)域。但C-H鍵能量高、種類(lèi)多，這就意味著實(shí)現(xiàn)高效、高選擇性地將甲烷之類(lèi)分子精準(zhǔn)地官能團(tuán)化是極其具有挑戰(zhàn)性的，目前的轉(zhuǎn)化效率、選擇性還沒(méi)有令人滿意。Q5 ：時(shí)常有報(bào)道聲稱(chēng)已經(jīng)破解了碳?xì)滏I活化這一圣杯難題，這些工作未能獲得諾獎(jiǎng)的原因是什么？這座有機(jī)化學(xué)的圣杯是否已經(jīng)被真正破解？
A：高效的碳?xì)滏I活化當(dāng)然值得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。目前已經(jīng)有一些方法可以實(shí)現(xiàn)碳?xì)滏I的活化，但從效率上或者選擇性上，可能還沒(méi)有更多的具有廣泛影響力的突破性進(jìn)展，但科學(xué)家探索的腳步始終都沒(méi)有停止，比如華人科學(xué)家余金權(quán)教授的工作，始終走在該領(lǐng)域的前列。如果有一天工業(yè)上越來(lái)越多的化學(xué)合成過(guò)程可以通過(guò)碳?xì)滏I活化得以實(shí)現(xiàn)，那么諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)是自然而然的。Q6 ：華人在不對(duì)稱(chēng)催化領(lǐng)域有諾獎(jiǎng)級(jí)別的工作嗎？我國(guó)的不對(duì)稱(chēng)合成相關(guān)研究在國(guó)際同行中處于什么地位？有何研究特色？
A：華人在不對(duì)稱(chēng)催化領(lǐng)域毫無(wú)疑問(wèn)是國(guó)際上重要的領(lǐng)導(dǎo)者。未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)獲得者南開(kāi)大學(xué)周其林老師、四川大學(xué)馮小明老師的工作都是在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位的，特別是不對(duì)稱(chēng)有機(jī)小分子催化方面，香港大學(xué)化學(xué)系楊丹、常州大學(xué)史一安、西湖大學(xué)鄧力、中國(guó)科大龔流柱、四川大學(xué)陳應(yīng)春、上海交大張萬(wàn)斌、上海師大的趙寶國(guó)等老師的一些工作，盡管聚焦的催化劑類(lèi)型和反應(yīng)過(guò)程不同，但在各自的方向都具有開(kāi)創(chuàng)性的特征。目前華人學(xué)者在金屬催化、手性質(zhì)子酸催化、有機(jī)堿催化、羰基催化、有機(jī)磷催化、卡賓催化等方面，應(yīng)該說(shuō)都已經(jīng)處于國(guó)際第一方陣。在不對(duì)稱(chēng)催化包括不對(duì)稱(chēng)有機(jī)催化的工業(yè)應(yīng)用方面，也有很多成功的例子，未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)獲得者上海有機(jī)所的馬大為老師、南開(kāi)大學(xué)的周其林老師、以及南方科技大學(xué)的張緒穆老師、復(fù)旦大學(xué)的陳芬兒老師、上海交大的張萬(wàn)斌老師、四川大學(xué)的秦勇老師等，都有成功工業(yè)化應(yīng)用和實(shí)施的例子，他們的成果為企業(yè)帶來(lái)更加清潔、高效的先進(jìn)技術(shù)，有些技術(shù)甚至擠走了相關(guān)行業(yè)國(guó)際巨頭。而能夠?qū)⒉粚?duì)稱(chēng)催化領(lǐng)域做到與世界頂尖同行同一級(jí)別、能夠在同一個(gè)水平上對(duì)話、并逐漸在有些領(lǐng)域占據(jù)引領(lǐng)性的地位，得益于國(guó)家持續(xù)的經(jīng)費(fèi)支持和良好的人才引進(jìn)與培養(yǎng)體系，使得我們從數(shù)量和質(zhì)量上都得以跨越。Q7 ：除了在學(xué)術(shù)界，本次諾獎(jiǎng)工作在產(chǎn)業(yè)界有何潛在應(yīng)用價(jià)值？
A：這個(gè)問(wèn)題非常好！這次獲得諾獎(jiǎng)的有機(jī)不對(duì)稱(chēng)催化現(xiàn)在還未能實(shí)現(xiàn)廣泛的工業(yè)化應(yīng)用，但對(duì)解決工業(yè)化應(yīng)用存在的問(wèn)題具有重要價(jià)值。不對(duì)稱(chēng)有機(jī)催化這個(gè)領(lǐng)域目前亟待解決的問(wèn)題，恰恰是金屬催化手性工業(yè)合成中金屬殘留的問(wèn)題。這一領(lǐng)域之所以能夠獲獎(jiǎng)，一方面是由于其工作在領(lǐng)域本身的突破性；另一方面，是這一工作有望直接解決工業(yè)應(yīng)用問(wèn)題。二位獲獎(jiǎng)?wù)叩陌l(fā)明，讓人們意識(shí)到，有機(jī)小分子同樣可以起到類(lèi)似酶的促轉(zhuǎn)化作用，催化分子的手性轉(zhuǎn)化，在科學(xué)上改變了人們的認(rèn)知。后續(xù)科學(xué)家進(jìn)行有機(jī)不對(duì)稱(chēng)催化的研究，將不再有心理障礙，類(lèi)似于扣動(dòng)了一個(gè)領(lǐng)域變革的扳機(jī)。隨著研究的推進(jìn)，這個(gè)領(lǐng)域會(huì)發(fā)展更多樣性的催化新體系，并進(jìn)一步解決其存在的催化效率短板，以實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。畢竟每一個(gè)藥物、材料結(jié)構(gòu)都是多樣性的，因此所需要的催化劑可能是不相同的，這些應(yīng)用需求會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)領(lǐng)域的發(fā)展。隨著研究的深入，具體的催化機(jī)理會(huì)被進(jìn)一步闡釋?zhuān)铣尚蕰?huì)得到提升，最終將會(huì)對(duì)手性藥物、農(nóng)藥、材料等工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生巨大的影響。Q8 ：您在國(guó)際不對(duì)稱(chēng)合成領(lǐng)域有著杰出的學(xué)術(shù)聲譽(yù)，除了本次獲獎(jiǎng)的小分子不對(duì)稱(chēng)催化劑，您認(rèn)為目前有哪些方面是不對(duì)稱(chēng)合成的研究熱點(diǎn)？
A：我們做科學(xué)研究，不應(yīng)該講所謂“熱點(diǎn)”，應(yīng)該談?wù)摰氖恰皼](méi)有解決的問(wèn)題”或者“難點(diǎn)”是什么。我個(gè)人認(rèn)為目前值得深入探索的問(wèn)題包括以下幾個(gè)方面：一是效率突破問(wèn)題。這是阻礙不對(duì)稱(chēng)催化技術(shù)實(shí)現(xiàn)相關(guān)應(yīng)用的最大瓶頸?？茖W(xué)家應(yīng)當(dāng)向自然界學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)酶的超高效率，充分理解和認(rèn)識(shí)酶的高效合成機(jī)制，對(duì)催化劑和催化體系設(shè)計(jì)具有重要啟發(fā)，對(duì)效率的突破將具有重要意義。二是涉及碳?xì)滏I活化的不對(duì)稱(chēng)官能團(tuán)化。這一方法的突破，將破解有機(jī)化學(xué)的圣杯，使得合成化學(xué)、包括不對(duì)稱(chēng)合成進(jìn)入一個(gè)新的境界，為功能物質(zhì)的創(chuàng)制提供更加直接、簡(jiǎn)便、綠色、低成本的方法。三是涉及自由基中間體的不對(duì)稱(chēng)催化。這是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性和值得重視的問(wèn)題。顧名思義，“自由基”物種是非常自由活潑的，太過(guò)“自由”“活潑”帶來(lái)的是反應(yīng)控制的困難，導(dǎo)致反應(yīng)選擇性的調(diào)控難題。如何馴服自由基，也就是如何讓自由基慢下來(lái)，進(jìn)一步控制好自由基的反應(yīng)特性，從而實(shí)現(xiàn)高效、高選擇性的合成，將具有重要科學(xué)價(jià)值和應(yīng)用前景。有機(jī)小分子催化在這方面也許同樣可以發(fā)揮作用，事實(shí)上很多科學(xué)家都在努力挑戰(zhàn)這一“圣杯”。關(guān)于解決上述問(wèn)題的策略，我認(rèn)為不同學(xué)科之間交叉融合極其重要。每一種催化方法、每一類(lèi)催化劑，都有其優(yōu)勢(shì)的方面，但也有其固有弱點(diǎn)。交叉融合有機(jī)催化、金屬催化、生物催化等各自領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，能夠起到取長(zhǎng)補(bǔ)短的效果，從而實(shí)現(xiàn)催化效率與適用性的最大化，特別是與合成生物學(xué)的交叉融合，將有機(jī)會(huì)更快、更有效地實(shí)現(xiàn)合成效率的突破。Q9 ：許多人認(rèn)為生命的產(chǎn)生與不對(duì)稱(chēng)分子的誕生有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，您對(duì)此有何看法？為何生命體中伴隨著如此之多的立體化學(xué)特異性反應(yīng)，又由大量的手性分子組成？
A：這是一個(gè)非常大的科學(xué)問(wèn)題，也是Science在2021年最新公布的125個(gè)最前沿科學(xué)問(wèn)題中的一個(gè)。生命與手性是密切關(guān)聯(lián)的。在沒(méi)有生命之前，手性是如何產(chǎn)生的？是來(lái)自宇宙，還是來(lái)自地球？為什么生命體是單一手性的？不同學(xué)科的科學(xué)家在過(guò)去幾十年一直在探索?，F(xiàn)在各種解釋也很多。有物理學(xué)家認(rèn)為，兩種異構(gòu)體在電磁場(chǎng)中性質(zhì)稍有差別，現(xiàn)在的生命體是自然選擇的結(jié)果?；瘜W(xué)家也有自己的解釋?zhuān)阂环N說(shuō)法是比如偏振光可能促進(jìn)了某種異構(gòu)體的過(guò)量。另一種說(shuō)法則與結(jié)晶有關(guān)，比如非手性分子可以結(jié)晶為手性晶體，石英、氯酸鈉等就是手性晶體，如果結(jié)晶過(guò)程再產(chǎn)生對(duì)稱(chēng)破缺，就可能提供手性環(huán)境進(jìn)行手性誘導(dǎo)。非手性有機(jī)分子形成的手性晶體在結(jié)晶狀態(tài)下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，如果產(chǎn)物中有手性中心，就可能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)的高度對(duì)映選擇性，實(shí)現(xiàn)手性的“無(wú)中生有”。有了最早的手性分子以后，最后又是怎么發(fā)展成生命體的單一手性的，這其中又涉及到手性誘導(dǎo)、傳遞、放大等科學(xué)問(wèn)題，比如東京理科大學(xué)Soai教授，就發(fā)現(xiàn)在特定的不對(duì)稱(chēng)催化發(fā)應(yīng)中，產(chǎn)物同時(shí)又是催化劑的配體，可以實(shí)現(xiàn)自催化，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，單一手性產(chǎn)物的比例越來(lái)越高，最后可以誘導(dǎo)出接近100%的單一對(duì)映體產(chǎn)物。因此，手性的起源對(duì)物理學(xué)家、化學(xué)家、生物學(xué)家都是科學(xué)上的難題，值得去持續(xù)深入地探索。Q10：未來(lái)科學(xué)家是否有可能從簡(jiǎn)單的有機(jī)物出發(fā)，創(chuàng)造出全新的生命體？
A：人工合成簡(jiǎn)單的生命體“細(xì)胞”已經(jīng)成功，但還是比較初級(jí)的、簡(jiǎn)單的生命物質(zhì)。未來(lái)科學(xué)家一定會(huì)朝著合成具有功能的生命體的目標(biāo)去挑戰(zhàn)。當(dāng)然，這其中還涉及到倫理問(wèn)題需要去明晰界限?？梢宰尯铣傻纳w為人類(lèi)服務(wù)，比如合成細(xì)胞可以用于制造藥物、材料、能源分子等，這個(gè)夢(mèng)想肯定會(huì)實(shí)現(xiàn)的。需要強(qiáng)調(diào)科學(xué)研究的目的是造福人類(lèi)，讓人類(lèi)的生活更美好。下載化學(xué)加APP，閱讀更有效率。Q11 ：對(duì)許多青年學(xué)子而言，有機(jī)化學(xué)往往意味著高毒性和日復(fù)一日辛苦的重復(fù)工作，以及論文產(chǎn)出效率低。作為杰出的有機(jī)化學(xué)家，您對(duì)有志于從事有機(jī)化學(xué)研究的青年學(xué)子有何希冀？
A：不僅僅是有機(jī)化學(xué)，科學(xué)研究的每一個(gè)領(lǐng)域都是非常辛苦的。有機(jī)合成化學(xué)通過(guò)合成創(chuàng)造價(jià)值，通過(guò)創(chuàng)造的分子影響、改變世界，這是一個(gè)極具創(chuàng)造性的學(xué)科，也是能夠成就偉大夢(mèng)想的學(xué)科，對(duì)人類(lèi)、對(duì)社會(huì)都有著重要的價(jià)值，當(dāng)然在研究過(guò)程中，自然也就實(shí)現(xiàn)了個(gè)人價(jià)值。對(duì)于有偉大夢(mèng)想的青年學(xué)子，在夢(mèng)想的支撐下，科學(xué)研究將會(huì)是一個(gè)非常享受的過(guò)程，從這個(gè)角度去思考，所有這些辛苦自然也都是值得的。希望更多的青年學(xué)者，既能夠做到仰望星空，胸懷通過(guò)創(chuàng)造、發(fā)現(xiàn)、發(fā)明以及影響和改變世界的夢(mèng)想，同時(shí)又能做到腳踏實(shí)地，不畏艱苦地去實(shí)踐和攀登，就一定能夠達(dá)到科學(xué)的高峰，用自己的智慧創(chuàng)造人生的價(jià)值。Q12 ：隨著人工智能、逆合成大數(shù)據(jù)的發(fā)展，許多有機(jī)合成工作可以被機(jī)器所取代。那么有機(jī)化學(xué)家的研究會(huì)產(chǎn)生怎樣的改變？
A：人工智能、大數(shù)據(jù)的發(fā)展，對(duì)未來(lái)有機(jī)化學(xué)的發(fā)展、對(duì)有機(jī)化學(xué)家的工作是非常有幫助的。對(duì)于工業(yè)界、制造業(yè)，可能更會(huì)有顯著的作用。但如果要實(shí)現(xiàn)真正意義上的創(chuàng)造，這種基于已有方法和知識(shí)的知識(shí)輸出策略，我個(gè)人認(rèn)為可能較難產(chǎn)生真正具有創(chuàng)造性的發(fā)現(xiàn)。真正的原始創(chuàng)新需要人類(lèi)的智慧去發(fā)現(xiàn)、發(fā)明。因?yàn)樵S多偉大的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明是需要超越已有知識(shí)的，有時(shí)是意外和偶然的，它往往會(huì)完全突破傳統(tǒng)的思維范式。當(dāng)沒(méi)有已有知識(shí)來(lái)指導(dǎo)的時(shí)候，人工智能、大數(shù)據(jù)只能是人類(lèi)的助手。創(chuàng)造、發(fā)現(xiàn)是人類(lèi)主觀能動(dòng)性的體現(xiàn)。舉個(gè)例子，組合化學(xué)提出的時(shí)候，人們認(rèn)為其對(duì)藥物發(fā)現(xiàn)、藥物合成會(huì)帶來(lái)顛覆和變革，但這么多年過(guò)去了，組合化學(xué)在新藥的發(fā)現(xiàn)發(fā)展中的貢獻(xiàn)仍然不大；類(lèi)似地，在組合化學(xué)基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的材料基因組也提出來(lái)很多年了，在美國(guó)似乎也已經(jīng)冷了下來(lái)。我想根本的原因在于機(jī)器很難替代科學(xué)家的創(chuàng)造性。因此，真正的有價(jià)值的原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)，一定來(lái)源于人類(lèi)的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性，這也是為什么在未來(lái)科學(xué)發(fā)展中，科學(xué)家和人才是最重要的資源的原因。
受訪人簡(jiǎn)介
丁奎嶺，有機(jī)化學(xué)家，中科院院士?，F(xiàn)任上海交通大學(xué)黨委常委、常務(wù)副校長(zhǎng)，第十三屆全國(guó)政協(xié)委員。他主要從事基于有機(jī)金屬催化的不對(duì)稱(chēng)反應(yīng)和綠色化學(xué)研究，提出并成功實(shí)踐了手性催化劑設(shè)計(jì)的新概念和新方法，發(fā)展了具有特色骨架的新型手性配體與催化劑。先后獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、首屆日本國(guó)際有機(jī)化學(xué)基金會(huì)（IOCF）吉田獎(jiǎng)（Yoshida Prize）和德國(guó)洪堡研究獎(jiǎng)（Humboldt Research Award）等國(guó)內(nèi)外諸多獎(jiǎng)項(xiàng)。
參考資料：https://mp.weixin.qq.com/s/dWOh6685T7eqLZ6qDBiQZg
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