诺贝尔化学奖|手性药物曾致2万新生儿畸形,本次诺奖新技术为这类药物制备保驾


诺贝尔化学奖|手性药物曾致2万新生儿畸形,本次诺奖新技术为这类药物制备保驾
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诺贝尔化学奖|手性药物曾致2万新生儿畸形,本次诺奖新技术为这类药物制备保驾
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诺贝尔化学奖|手性药物曾致2万新生儿畸形,本次诺奖新技术为这类药物制备保驾
“让化学回归化学” , 这句话 , 是很多人在今年诺贝尔化学奖揭晓后的普遍反应 。
有人曾做过粗略的统计 , 百余年来 , 诺贝尔化学奖约有三分之一颁给了生物化学领域;进入21世纪以来 , 化学和生物学交叉领域的研究更是占到了获奖名额的三分之二……因为这个 , 诺贝尔化学奖也常被调侃为“诺贝尔理综奖” 。
但今年不一样 。
今年的诺贝尔化学奖颁给了化学中一个非常重要的研究领域——不对称有机催化 。 而这种催化方法 , 恰好对目前市面上的各类手性药物制备具有重要意义 。
诺贝尔奖委员会官方网站直播截图
一场悲剧下的反思【诺贝尔化学奖|手性药物曾致2万新生儿畸形,本次诺奖新技术为这类药物制备保驾】手性药物的主要成分 , 大多是手性化合物 。 而这类化合物最主要的特点 , 就是“手性” 。
“手性”指的是一个物体不能与其镜像相重合的现象 。 就像人的双手 , 即便再相像 , 左手也不能与互成镜像的右手重合 。 而当“手性”被用在化学医药领域中 , 指的则是一个手性分子与其镜像不重合 。
一般来说 , 这种现象是由不对称碳引起的 。 而互为镜像的双方 , 也往往因为分子不同 , 对人体产生完全不同的影响 。 所以 , 在手性药物的制备中 , 需要重点培养哪种手性分子 , 并且尽可能避免其镜像的影响 , 是非常重要的一个环节 。
上个世纪50年代左右 , 一种手性药物就因为没有处理好这个问题 , 而酿下大祸 。
氨基酸的手性示意图
出事的这批药是沙利度胺 , 也是俗称的“反应停” , 一种非常典型的手性药物 , 声称可以无任何副作用地帮助孕妇缓解妊娠反应 。
从成分来说 , “反应停”的确可以起到缓解妊娠反应的作用 , 因为其右旋异构体确实有非常好的镇静效果 。 但同样存在于其中的左旋异构体对人体健康却威胁很大 。 因为当时的药物制备技术无法避免这个问题 , 所以当时人们吃下的药里 , 有几乎一半都是对人体有害的成分 。
“反应停”上市4年后 , 澳大利亚的一名医生发现 , 自己经手的几名海豹肢畸形儿的病因 , 直接指向了孩子母亲在怀孕期间服用“反应停” 。 这名医生把自己的观点发表在《柳叶刀》 。
力克·胡哲就是海豹肢患者
随着“反应停”下架 , 更详细的数据被公布了出来——在“反应停”大行其道的短短4年里 , 至少已经有近2万名海豹肢畸形儿出生 , 其中4000名左右的婴儿都是不到1岁就夭折了 。
走向诺贝尔奖“反应停”事件让科学家们开始反思 , 有没有更好的催化方法 , 能让手性化合物在制备过程中 , 避免再出现类似的情况?不对称催化 , 应运而生 。
所谓“不对称催化” , 指的是它可以通过技术手段 , 获得特定的手性分子 。 比如像之前事故中的“反应停” , 它的有效成分在右旋异构体上 , 那么原则上 , 利用不对称催化 , 就可以只制备含有有效成分的右旋异构体用于相应的药物 。
而此次获得诺贝尔化学奖的不对称有机催化 , 直接把过程中的分子结构提升到了一个全新的水平 。
以前 , 科学家们在进行不对称催化的时候 , 通常会用金属络合物和手性配体来催生不同的催化反应 。 但用金属当做催化材料 , 局限性是很大的 。
比方说 , 一些金属催化剂在使用的时候 , 要求必须在无氧、无湿的条件下 。 做实验的时候 , 这种条件很容易满足 , 但如果要进行大规模的工业生产 , 想满足这个条件就很难 。 再加上很多金属催化剂用的都是重金属 , 本身对环境危害就很大 。 所以 , 要完善不对称催化 , 绕不开新的催化剂 。
而此次诺贝尔化学奖得主——戴维·麦克米伦和本杰明·李斯特都不约而同地发现了有机催化剂 。
有机催化剂一般都是由简单的分子组成的 。 以前 , 在化工生产中 , 为了保证最后产品的质量 , 每一个中间产物都需要经过分离和提纯 。 但使用有机催化剂则可以省去这些步骤 , 还可以结合分子间的相互作用 , 引发一些串联过程 , 大大减少化学制造中的浪费 。