第三種催化劑

楊先碧

催化劑是我們熟知的可以加速化學反應的物質，目前比較常用的催化劑是金屬催化劑和酶。近年來，化學家開發出第三種催化劑，即有機催化劑。2021年的諾貝爾化學獎頒給了第三種催化劑應用的倡導者——德國科學家本杰明·利斯特和美國科學家大衛·麥克米倫，他們的突出貢獻是推動了不對稱有機催化領域的發展。

分子結構圖

不少化學反應不僅艱難，而且緩慢。比如，把氮氣和氫氣混合在一起，要讓它們自動合成氨氣，那是一件很難的事情。工業上要合成氨氣，需要500℃的高溫，還需要20～50兆帕的高壓。光有高溫高壓的條件還不夠，還需要鐵來做催化劑。這就是第一種催化劑——金屬催化劑，是傳統化工行業用得較多的一種催化劑。

生物體內也時時刻刻進行著化學反應，這些化學反應涉及生物高分子，要求更高，因此很少采用金屬催化劑，它們所用的是第二種催化劑——酶。酶在本質上也是生物大分子，可能是蛋白質，也可能是RNA（核糖核酸）。比如，人體消化系統內的淀粉酶是一種蛋白質，它可以分解米飯、面條等食物中的淀粉，使之轉化為人體所需的能量。

由于酶的作用，生物體內的化學反應在極為溫和的條件下也能高效和特異地進行。隨著人們對酶及相關反應的了解越來越深入，有機化工、制藥等行業越來越多地利用酶做催化劑。但是，人們遇到了一些難題，比如一些藥物的合成過程中出現了手性分子的問題，這些手性分子可能給患者帶來嚴重的不良反應。……