2001年诺贝尔化学奖简介(陈浩)

图14 离子液体中的不对称氢化反应
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烯烃的不对称环氧化反应
催化剂
环氧化反应
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• 2001年诺贝尔化学奖简介 讲解结束！谢谢！
• 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。
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
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• 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
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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
Biblioteka Baidu
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不对称催化氢化反应
• 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。
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，
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。
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• 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。
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• 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。
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 斯还发现了不对称催化氧化反 应中的手性放大及非线性效 应等新概念，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
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
• 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
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• 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。