“深受鼓舞?！辈痪们?，得知2021年諾貝爾化學(xué)獎頒發(fā)給從事不對稱催化工作的兩位學(xué)者時，南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授,、中國科學(xué)院院士周其林抬高了聲調(diào),，“希望有更多聰明的年輕人從事這個領(lǐng)域研究?！?/p>

  作為今年諾獎得主的同行,，周其林在不對稱催化領(lǐng)域深耕20年，發(fā)展出一類高效手性螺環(huán)催化劑,，是迄今為止最高效的手性分子催化劑,，被國內(nèi)外同行稱為“周氏催化劑”。

  回顧科研生涯,，周其林始終如一堅持“做別人沒有做過的事情”,。“做基礎(chǔ)研究,，我們科學(xué)家要有前瞻性,，做的是明天‘不被卡脖子’的工作?！苯邮懿稍L時,，周其林說,。

周其林和學(xué)生討論實驗 ■ 資料圖

從0到1 創(chuàng)“周氏催化劑”

  人的左右手相互為鏡像但又不能重疊的現(xiàn)象早就被人類發(fā)現(xiàn)，被稱為“手性”,。在創(chuàng)造新物質(zhì)的化學(xué)領(lǐng)域,，一個化學(xué)反應(yīng)往往會產(chǎn)生具有同樣分子式的手性化合物，但左旋和右旋的對映異構(gòu)體卻具有截然不同的性質(zhì),。不同手性的分子雖然差之毫厘,，性質(zhì)卻謬以千里。

  過去40年以來,，手性催化劑由于缺少獨特結(jié)構(gòu)的“基本骨架”,，真正高效并且獲得廣泛應(yīng)用的催化劑就更少了。于是,，周其林瞄準(zhǔn)了這一重大,、前沿的科學(xué)問題，帶領(lǐng)團(tuán)隊發(fā)展了一類全新的“基本骨架”——手性螺環(huán)配體骨架,，并以此發(fā)展理想的手性催化劑,。

  經(jīng)過多年潛心致研，他們終于實現(xiàn)從0到1的跨越,，設(shè)計合成出一種新型手性螺環(huán)銥催化劑,。其在酮的不對稱催化氫化反應(yīng)中表現(xiàn)出超高活性，催化劑的轉(zhuǎn)化數(shù)達(dá)到4550000,。在此之前,，文獻(xiàn)報道的最高活性手性催化劑的轉(zhuǎn)化數(shù)為2400000。

  2011年7月12日,，他們在國際化學(xué)權(quán)威期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》發(fā)表了這項研究成果,，并把中國長城的照片作為當(dāng)期的封面?！爸袊苏f不到長城非好漢,，我們終于爬到了長城頂上?！敝芷淞终f,。

  此后，周其林課題組在此基礎(chǔ)上發(fā)展了一系列選擇性好,、效率高,、適應(yīng)性強(qiáng)的手性螺環(huán)催化劑，引領(lǐng)了全球手性催化研究,，被國際同行譽(yù)為“周氏催化劑”,。2020年初，周其林站上國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會的領(lǐng)獎臺,，獲得2019年度國家自然科學(xué)一等獎,。 

20年一劍 攀登科學(xué)高峰

　　最高活性手性催化劑的成功合成是周其林科學(xué)人生的重要里程碑,，實際上他為之付出了超過20年的努力。1987年,，他在中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所獲得博士學(xué)位后,，先后在華東理工大學(xué)，德國,、瑞士和美國從事博士后研究,。

  “在國外做博后時就已經(jīng)開始思考，好的催化劑都是外國人做的,，我們中國人也要做出自己的催化劑?！敝芷淞终f,。

  看準(zhǔn)“螺環(huán)”結(jié)構(gòu)催化劑，則離不開周其林在學(xué)術(shù)上一以貫之的堅持和積累,。20世紀(jì)90年代初,，他在上海福州路的外文書店偶然中買到一套打折處理的影印版《有機(jī)化合物字典》，書中收錄了成千上萬種化合物的結(jié)構(gòu)讓他如獲珍寶,?！拔乙豢跉獍岩惶讜鴰资径及峄亓宿k公室，一有時間就翻開看,，一邊看一邊想什么樣的結(jié)構(gòu)適合做手性催化劑,。”他說,。

  直到一種具有“C2對稱性”的分子引發(fā)了周其林的強(qiáng)烈興趣,。于是，他帶領(lǐng)團(tuán)隊提出一個個方案,，一個個去嘗試,，一做就是20年。期間,，失敗是常態(tài),，他們不斷面對一次次打擊，做出來的催化劑“對這個反應(yīng)無效,，對那個反應(yīng)也無效”,。

  回首事業(yè)剛起步的時光，周其林表示：“自然科學(xué)基金對我的職業(yè)生涯幫助最大,，1997年,，我剛剛回國后拿到一個‘面上項目’，很快又獲得國家杰出青年科學(xué)基金項目資助,?！彪S后的20年中,，他還多次獲得國家自然科學(xué)基金的支持，拿到過幾乎涵蓋所有資助類型的項目,。

  20年如一日,，周其林堅持下來了。他每天早晨8點準(zhǔn)時到實驗室,，晚上8,、9點鐘才離開，一周6個工作日,。與實驗室的學(xué)生逐一交流,，20年來基本不缺席課題組的“組會”，有時候剛下飛機(jī),，拎著行李箱就直奔實驗室,。

  周其林認(rèn)為：“做自己喜歡的事情不覺得辛苦，其實好奇心驅(qū)使的探索未知的過程其樂無窮,，所以要學(xué)會享受它,，這是我這么多年來最大的感受?！?/p>

不忘初心 胸懷人民需求

  回望初心,，周其林之所以關(guān)注手性催化劑，源自人類付出慘痛教訓(xùn)的“反應(yīng)?！笔录?。1953年，瑞士一家藥廠首先合成了沙利度胺,。此后,，另外一家德國藥廠發(fā)現(xiàn)這種藥物具有抑制孕婦晨吐、惡心的妊娠反應(yīng),，將其命名為“反應(yīng)?！薄啄旰?，醫(yī)學(xué)界發(fā)現(xiàn),，母親懷孕期間服用反應(yīng)停和產(chǎn)下海豹肢畸形患兒直接相關(guān)，全球?qū)⒔?萬名患兒深受其害,。

  周其林表示：“這是我們第一次認(rèn)識到手性分子在藥物領(lǐng)域的重要性,，我在做學(xué)生的時候就關(guān)注到這個問題，就開始思考作為化學(xué)研究者如何用專業(yè)知識為人類健康作出貢獻(xiàn),?！?/p>

  當(dāng)年入行手性催化劑的初心源自藥物，今天“周氏催化劑”最重要的應(yīng)用也回到了“初心”——系列手性螺環(huán)催化劑已被用于200多種不對稱合成反應(yīng),，還被用于多種手性藥物的生產(chǎn),。對此,，周其林感到十分欣慰。

  面向未來,，周其林的目光仍然在有機(jī)合成前沿,。近期，他與中國科學(xué)院院士,、四川大學(xué)教授馮小明聯(lián)合申請自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心項目,。

  據(jù)了解，項目計劃攻克一個新的難題：從具有惰性碳?xì)滏I的烴類化合物出發(fā),，經(jīng)過“一步反應(yīng)”合成出手性化合物,。“首先在烴類化合物中引入一個活性官能團(tuán),，這就很難,，同時還要控制手性，這就難上加難,。”周其林表示,，這將是有機(jī)合成化學(xué)的未來發(fā)展趨勢,。

  周其林期待，更多年輕人走進(jìn)不對稱催化領(lǐng)域,，共同努力,，“催化”出更多面向未來的原創(chuàng)性成果。

科學(xué)導(dǎo)報通訊員 甘曉