历时20年，发现手性螺环催化剂，将手性分子的合成效率提至新高度 ——访2019年度国家自然科学奖一等奖获得者周其林

　　新华网北京1月10日电 题:历时20年，发现手性螺环催化剂，将手性分子的合成效率提至新高度——访2019年度国家自然科学奖一等奖获得者周其林

　　新华网 赵秋玥

　　手性螺环催化剂是新世纪不对称催化领域最重要的发现，已被广泛应用于不对称合成反应，成为合成手性分子的重要工具。

　　2020年1月10日，中国科学院院士、南开大学教授周其林因为《高效手性螺环催化剂的发现》荣获2019年度国家自然科学奖一等奖。该项研究提出的增加配体骨架刚性提高手性催化剂效率的设计思想，对于发展新型手性催化剂具有指导意义。

　　鲜有人知的是，这项研究，周其林带领他的团队，整整攻克了20年。

　　究竟是怎样一种热爱，能够潜心20年，专攻一件事？

　　近期，新华网走进南开校园，近距离感受周其林研究团队，如何用严谨、勤奋催化出化学之美。

　　高效且应用广泛的“周氏催化剂”

　　手性是指物体与其镜像不能重叠的现象，如同人的左右手。从分子、原子等微观粒子到宏观物质世界，手性现象普遍存在。

　　据介绍，构成生命体的基本物质如蛋白石、DNA、糖等都具有手性，所以能够识别客体手性分子的对映异构体，这是手性化合物对映异构体具有不同生理活性的根本原因。

　　市售药物中，50%是手性药，在研的1200种新药中有820种是手性药，约占研发药物总数的70%。除了手性医药、农药外，手性已涉及香精香料、精细化学品和液晶材料等诸多领域。

　　据了解，不对称催化是合成手性分子的主要方法，是合成化学的前沿研究领域，其核心是手性催化剂。但是过去40年，由于缺少广谱性的手性配体基本骨架，真正高效、获得广泛应用的手性催化剂很少。

　　在周其林院士带领下，该团队经过20年探索，发现了一类全新的手性螺环配体骨架结构，在此基础上，发展了一系列手性螺环催化剂，这些手性螺环催化剂具有广谱性，在许多不对称催化反应中都表现出优于其他手性催化剂的催化活性和对映选择性。例如，手性螺环铱催化剂在多种不饱和羧酸的不对称催化氢化反应中，都保持了目前最高的催化活性和对映选择性记录，在酮的不对称氢化反应中，更是取得了450万的催化转化数，成为迄今为止最高效的手性催化剂；手性螺环铜和铁催化剂解决了金属卡宾对杂原子-氢键不对称插入反应的对映选择性低下的难题，将其发展成为具有很高选择性的反应。手性螺环催化剂的发现和应用，将手性分子的合成效率提高到一个新高度。

　　这些催化剂被国内外同行称为“周氏催化剂”，如今已成为合成化学中一个不可或缺的工具，不仅被用于200多种不对称合成反应，还被制药公司用于多种手性药物的生产。

　　对于周其林及其团队所取得的突破，提名人中国科学院院士丁奎岭在接受新华网采访中表示，周院士学术上最大的特点一是追求原创，二是严谨。“螺环骨架催化剂的发现突破了过去大家对螺环结构的认知，又带来了催化剂卓越的性能和对药物的生产所产生的价值，解决了原来的催化剂所不能解决的问题。无论从科学突破还是在科学界、产业界带来的影响，周院士获得国家自然科学奖一等奖实至名归。”

　　另一名提名人，中国科学院院士、南开大学副校长陈军评价道，手性螺环虽然是学术概念，但跟大众生活息息相关。首先，手性的领域很大，但在手性催化剂领域，是周先生团队在世界上率先提出手性螺环催化剂的设计思想，这体现了该项研究的原创性。其次，周先生团队又将这一设计思想变成事实，特别是在酮的不对称催化反应中的转化数达到450万，创造了手性催化效率记录。第三，手性螺旋催化剂具有普适性，能够大量推广，用于许多不对称催化反应，并有产业化的前景，对发明创造有很大贡献。

　　做深做透，才有可能攀登科学高峰

　　除了搞科研，教学也是周其林院士的重要工作。这里所说的教学，并非仅局限于给学生们上课。周其林不止一次对学院的教师们提出这样一个问题：我们在高校里做基础研究的最大意义是什么？

　　对此，他给出的答案是通过研究来教育和培养学生，特别是研究生。“我们最好的科研成果其实是培养了很多人才，他们有的留在高校做科研，有的进入企业成为骨干，这就是我们教育最大的收获。”

　　也正是凭借严谨、勤奋、专注、努力的学风建设，周其林团队才取得了今天的收获。