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周其林：《手性分子合成》

来源： 名家讲堂 日期：2026-04-07 点击：792 属于：大咖观点

作者：周其林（中国科学院院士，南开大学教授、博士生导师）

大多数药物的活性成分是手性分子，手性分子的两个镜像异构体可能具有明显不同的生物活性，对人体的作用也截然不同。如何实现对手性分子的控制合成，成为摆在科学家面前的一道难题。导致反应停悲剧的原因正是对手性分子缺少认识。2010年3月，东京工业大学综合研究所的Takumi Ito等对沙利度胺（反应停）的致畸分子机制的研究论文发表在《科学》上，指出了沙利度胺的致畸机制。论文指出，人体存在CRBN和DDB1两种多肽，能产生与四肢发育相关的信号分子。沙利度胺会与其直接或间接地结合，该蛋白因此失去了作用，导致四肢发育畸形。研究人员还以鸡和斑马鱼为模型，进行体内实验。结果显示，斑马鱼胸鳍和听囊发育异常，同时与四肢发育相关的信号分子表达显著下降。
沙利度胺是典型的手性药物，其右旋异构体具有镇静作用，而左旋异构体正是引发致畸性的罪魁祸首。也就是说，药物中有大约50%是“杂质”，就是这些杂质最终酿成了世界性的悲剧。现在全世界都对手性药非常重视，在“反应停事件”之后的手性药物分子，必须进行严格的分离。“左旋异构体有药效就做左旋异构体，右旋异构体有效就做右旋异构体。”“手性药物近年来维持着高速增长。”周其林介绍说，“2015年是4000亿美元的市场，现在每年都有10%左右的增长，包括很多人吃的降血脂药立普妥，以及抗癌药紫杉醇。
为了得到具有特定手性的分子，在药物的生产过程中，可以先通过普通方法合成左右手性混合的初级产品，然后进行手性拆分。但这种方法浪费严重，直接通过不对称催化获得特定手性的分子的方法更加可行。
要进一步提高手性分子合成的效率，就要找到更加高效的手性催化剂，这正是周其林团队从事的研究方向之一。他们发现了一类全新的手性螺环催化剂，对多种合成反应都有很高的催化效率和选择性，提高了合成分子的效率。作为不对称催化的关键，手性催化剂决定了反应的效率和选择性。虽然已出现了许多手性催化剂，但真正对多种反应都有效、能够称得上“优势手性催化剂”的仍然是凤毛麟角。手性螺环催化剂对多种合成反应都有很高的催化效率和选择性，成为名副其实的“优势手性催化剂”。在酮化合物的不对称氢化中，手性螺环铱催化剂给出了高达450万的转化数，是目前“最高效的分子催化剂”；在杂原子—氢键插入反应中，手性螺环铜和铁催化剂“打破半个多世纪的沉寂”，实现了这类重要反应的高对映选择性转化。

作者介绍：

周其林：有机化学家，中国科学院院士、英国皇家化学会会士，南开大学教授、博士生导师，教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，国家杰出青年基金获得者。1982年毕业于兰州大学化学系，同年考入中科院上海有机化学研究所，1987年获博士学位。1996年至1999年分别任华东理工大学副教授、教授、博士生导师。1999年任南开大学化学学院教授。周其林院士主要从事金属有机化学、有机合成方法学、不对称催化、生物活性化合物和手性药物合成等研究。发展了一类全新的手性螺环催化剂，这类催化剂在许多不对称合成反应中都表现出优异的催化效率和对映选择性，在国际上产生了重要影响，并成功用于多种手性药物的生产。承担和完成国家自然科学基金、国家自然科学重点基金、国家杰出青年基金、国家重点基础研究发展计划（973）子项目等科研项目多项；发表研究论文240余篇，出版著作14本，申请发明专利13项。获中国化学会有机化学委员会“有机合成创造奖”中国化学会“黄耀曾金属有机化学奖”、两次天津市自然科学一等奖、日本学术振兴会讲座奖、中国侨界贡献奖（创新人才）、中国化学会“手性化学奖”、中国化学会化学贡献奖，同年荣获全国教书育人楷模称号和“未来科学大奖”——“物质科学奖”、国家自然科学一等奖 “全国先进工作者”。曾被评为“天津市劳动模范”，“天津市优秀科技工作者”和“全国优秀科技工作者”。

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