編者按：習(xí)近平總書記指出，“科學(xué)普及是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的重要基礎(chǔ)性工作。”為助力高水平科技自立自強(qiáng)，中國(guó)科協(xié)科普部聯(lián)合光明網(wǎng)推出“院士高端科普”欄目，邀請(qǐng)各領(lǐng)域院士就我國(guó)當(dāng)下熱點(diǎn)科技問(wèn)題給予權(quán)威解答，服務(wù)引導(dǎo)更多科技工作者提升科研科普能力，促進(jìn)全民科學(xué)素質(zhì)提升，為科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)貢獻(xiàn)科普力量。#千萬(wàn)IP創(chuàng)科普

在化學(xué)世界里，有一類特殊的化合物，它們有兩個(gè)鏡像異構(gòu)體，像人類的左右手，互為鏡像卻無(wú)法重疊，這就是手性化合物。就像左手戴不上右手的手套，這對(duì)“孿生兄弟”雖模樣相似，性質(zhì)卻可能天差地別，而這種差別在藥物領(lǐng)域尤為明顯。

在我們常用的藥物里，超過(guò)一半是手性藥，這些藥使用的是手性化合物單一鏡像異構(gòu)體。手性化合物的兩個(gè)鏡像異構(gòu)體通常具有不同的生理活性，會(huì)對(duì)身體產(chǎn)生完全不同的影響。比如，左手構(gòu)型能治病，右手構(gòu)型或許毫無(wú)作用，甚至危害健康。

在傳統(tǒng)催化中，手性分子的兩個(gè)鏡像異構(gòu)體總是等比例出現(xiàn)，人們不得不費(fèi)盡周折，將其分離，這就是化學(xué)拆分。化學(xué)拆分既費(fèi)時(shí)，又浪費(fèi)原料。不對(duì)稱催化則是通過(guò)使用手性催化劑來(lái)實(shí)現(xiàn)不對(duì)稱合成，其神奇之處在于手性催化劑能像一臺(tái)精準(zhǔn)的“機(jī)器”，能選擇性地合成我們需要的單一鏡像異構(gòu)體。這種精準(zhǔn)、高效地創(chuàng)造手性分子是科學(xué)家一直以來(lái)的夢(mèng)想和追求。

經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，不對(duì)稱催化取得了輝煌的成就，第一個(gè)突破就是發(fā)現(xiàn)了手性金屬催化劑，它就像給研究裝上了“加速器”，讓不對(duì)稱催化的研究速度大幅提升，也使科學(xué)家們找到了很多高效的手性催化劑。

但由于手性金屬催化劑經(jīng)常要用到貴金屬，而貴金屬在地球上的儲(chǔ)量是固定的，隨著綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的需求越來(lái)越迫切，科學(xué)家又找到了不使用金屬的手性有機(jī)小分子催化劑。這兩項(xiàng)工作都獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。最近，科學(xué)家們又把目光投向了生物催化劑，就是通過(guò)向“酶”學(xué)習(xí)或者改造“酶”，找到新的手性催化劑。

20世紀(jì)90年代，我選擇回國(guó)，目的就是希望做出中國(guó)人自己的手性催化劑。20多年來(lái)，我和我的團(tuán)隊(duì)專注于一件事，那就是尋找更高效高選擇性的手性催化劑。比如，別人使用1%的催化劑，我們能否使用千分之一甚至萬(wàn)分之一的催化劑；別人合成單一鏡像異構(gòu)體做到了90%的選擇性，我們能否做到99%的選擇性。

我們把研究過(guò)程比作“搭積木”，以骨架為基礎(chǔ)，通過(guò)調(diào)控電子效應(yīng)和立體效應(yīng)，不斷修飾、優(yōu)化。失敗是常態(tài)，設(shè)計(jì)出的催化劑經(jīng)常是無(wú)活性或者無(wú)選擇性，那就推倒重來(lái)，再設(shè)計(jì)、再試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)多年潛心鉆研，我們終于設(shè)計(jì)合成了一類新型手性螺環(huán)配體。在此基礎(chǔ)上，我們又發(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，這類手性螺環(huán)催化劑被國(guó)際同行稱為“周氏催化劑”。如今，已經(jīng)應(yīng)用于數(shù)百個(gè)不對(duì)稱合成反應(yīng)和許多手性藥物的合成。

常有人問(wèn)我“從0到1”的跨越是不是很辛苦，但我從未這樣想過(guò)。化學(xué)是創(chuàng)造新物質(zhì)的科學(xué)，而創(chuàng)造的價(jià)值，在于被他人、被社會(huì)所用。能為科學(xué)進(jìn)步添磚加瓦是何等幸福的事情，何來(lái)“辛苦”？

真正的科研不是為了發(fā)文章，而是解決真問(wèn)題。如果只想著發(fā)文章，幾十年下來(lái)可能只留下一堆論文，卻沒(méi)有解決一個(gè)真正的科學(xué)問(wèn)題，沒(méi)有創(chuàng)造出為他人所用的物質(zhì)、方法或者理論。依我看，這是浪費(fèi)了自己的才華。衡量科研價(jià)值的關(guān)鍵，是創(chuàng)造的東西是否被他人采用，是否推動(dòng)了科學(xué)的進(jìn)步。

當(dāng)然，在解決科學(xué)問(wèn)題的過(guò)程中，自然會(huì)產(chǎn)出文章。即使是所謂“失敗”的研究，也會(huì)產(chǎn)生論文。比如合成復(fù)雜的天然產(chǎn)物往往需要幾十步反應(yīng)，過(guò)程中失敗是常態(tài)，可能在20步時(shí)走不下去了，也可能在30步時(shí)卡殼。但這些“失敗”里蘊(yùn)藏著價(jià)值，哪怕只走了20步，只要關(guān)注的是重要科學(xué)問(wèn)題，合成出了從未有人做過(guò)的中間體，這也是值得發(fā)表的階段性成果。

如今，我國(guó)化學(xué)研究的水平已經(jīng)進(jìn)入了世界先進(jìn)行列，但最冒尖的原始創(chuàng)新還比較少，這是我們今后必須要突破的難題。在不對(duì)稱催化領(lǐng)域，還沒(méi)有一種催化劑能夠“包打天下”，仍有更多高效、高選擇性的手性催化劑等待發(fā)掘。

（本文系未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)十周年慶典期間光明網(wǎng)采訪周其林院士的內(nèi)容，記者蔡琳、宋雅娟采訪整理）

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