勝天菩薩: 矢志追求“不可能完成的任务” ——诺贝尔化学奖得主本亚明·利斯特的开挂人生

2021-10-13 01:00:00 来源: 科技日报 作者: 李 山
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本报驻德国记者 李 山

    10月6日,德国马克斯·普朗克煤炭研究所所长本亚明·利斯特教授与美国科学家戴维·麦克米伦一起荣获2021年诺贝尔化学奖。出身研究世家的利斯特有着开挂一般的人生经历,博士论文完成了“几乎不可能完成的任务”;成为助理教授后首个独立自主的实验便开创了一个新的研究领域;而全家在泰国海啸中幸免于难更是让他深悟人生中什么才是最重要的。


本亚明·利斯特在米尔海姆自己的实验室。
图片来源:诺贝尔奖委员会官网

  令人难以置信的时刻

  当接到诺贝尔奖委员会的通知电话时,在阿姆斯特丹度假的利斯特和妻子正坐在一家咖啡馆里。前一天晚上他们在音乐厅听了古斯塔夫·马勒的第五交响曲。利斯特说:“当我们正要点餐时,我在显示屏上看到来电显示是瑞典的区号。我和妻子相视一笑并开玩笑地说:‘(诺奖)电话来了’——这是个笑话。但后来确实是(诺奖的)电话。这是一个令人难以置信的时刻。”

  诺贝尔奖评委会在颁奖词中表示:“建造分子是一门艰难的艺术。利斯特和麦克米伦因开发一种精确的分子构建新工具——有机催化而获奖。这对药物研究产生了巨大影响,使化学更加环保。”

  利斯特共同创立了有机催化领域,并在其中开发出新的催化概念。他发现天然氨基酸中的脯氨酸可以作为一种有效的催化剂,从而使有机催化成为可能。它们的优点是不需要昂贵的金属化合物,这些金属化合物通常对健康和环境有害。它们有助于实现更可持续和资源效率更高的化学反应,因为几乎80%的化学产品都是在催化剂的帮助下制造的。

  马克斯·普朗克科学促进学会主席马丁·施特拉特曼教授说:“我很高兴诺贝尔化学奖今天颁给本亚明·利斯特。他开启了催化研究的新篇章,具有巨大的应用潜力。他第一次成功开发出具有高立体选择性的有机催化剂——这是很少有的突破。”德国国家科学院院长杰拉尔德·豪格教授说:“今年,诺贝尔化学奖表彰了不对称有机催化领域的开创性科学发现,这些发现在药物制造等方面发挥着重要作用。”

  以为化学能回答一切

  本亚明·利斯特1968年1月出生于德国法兰克福一个富裕的家庭。科学研究的基因或许早就植根于这个家庭中。利斯特的曾曾祖父雅各布·福尔哈德(1834—1910)是著名的化学家,发现了Volhard-Erdmann环化反应;曾祖父弗朗茨·沃尔哈德以肾病学家的身份而闻名;而获得了1995年诺贝尔奖的发育生物学家克里斯蒂安·纽斯莱因-沃尔哈德是利斯特的姨妈。

  学生时代的利斯特痴迷于哲学问题,例如世界是由什么构成的?人是由什么构成的?他曾天真地以为化学能回答这些问题。高中毕业后,他没有马上申请大学,而是和两个朋友去印度旅行了3个月。后来在母亲的敦促下,才决定到柏林学习化学。

  挑战合成维生素B12

  1993年在柏林自由大学获得硕士学位后,利斯特跟随导师约翰·穆尔泽教授一起来到法兰克福大学,并于1997年完成了博士学位,其博士论文的主题是“维生素B12的合成”。利斯特为自己设定了这个雄心勃勃的目标。穆尔泽教授尽管深知其难度,但却没有阻止他,只要求利斯特实现一半的目标就足够了。

  维生素B12于1972年首次被合成,由苏黎世联邦理工学院的阿尔伯特·艾申莫瑟和哈佛大学的罗伯特·伍德沃德联合完成,超过100名博士生和博士后为此工作了十年。而利斯特想靠自己一个人来实现,他的目标是让分子合成更完美,步骤更少。利斯特最终实现了所有的目标,完成了“几乎不可能完成的任务”,取得了“最优秀的成绩”。这是利斯特科学生涯的第一步,并为取得进一步成就奠定了坚实的基础。

  探索自己的研究领域

  1997年到1998年,在洪堡基金会的资助下,利斯特来到美国斯克里普斯研究所做博士后。当时该研究所有一批世界著名的化学家正在研究抗体酶的催化作用,其中包括2001年荣获诺贝尔化学奖的卡尔·巴里·夏普莱斯。利斯特一头扎进了生物催化剂的研究中。

  1999年,新婚燕尔的利斯特双喜临门,得到了斯克里普斯研究所的助理教授职位。他带着两名员工开始探索自己的研究领域。利斯特想设计充当催化剂的有机小分子。从已知的抗体类似物,利斯特知道酶在活性中心有一个氨基和一个酸残基。氨基酸的列表在他脑海中闪过。大学时曾学习过由脯胺酸催化的不对称羟醛反应。于是利斯特想到,如果脯氨酸以类似于酶的机制起作用,那么它是否也能催化其他反应呢?

  最后,利斯特拿一个玻璃烧瓶,加入一点脯氨酸和两种反应物,让所有东西在室温下搅拌过夜。这是他的第一次独立实验。第二天,他惊喜地发现原材料完全转化,实验证实了他的猜想。2000年,利斯特将他的研究成果发表在《美国化学会杂志》上,很快引起业界轰动。有机催化剂的研究热浪滚滚而来。利斯特开创性的论文很快被引用超过2200次。

  深悟人生最重要的事

  2002年底,利斯特回到德国米尔海姆,在马克斯·普朗克煤炭研究所获得了一个永久职位。2005年,他成为了煤炭研究所所长和马克斯·普朗克科学促进学会的董事。

  在米尔海姆,利斯特迅速成为“有机催化”领域国际知名的化学家之一,发表SCI论文400多篇,在业界同行内有着崇高的声望。他的研究兴趣集中于有机催化与合成,他是不对称有机催化领域的开创者之一,发展了一种新型不对称催化模式:手性抗衡阴离子导向的不对称催化。这些方法近年来迅速发展,发挥着重要作用,例如使药物制造更加环保。而以这种方式获得的知识也提供了关于分子最初是如何形成的线索,这对探索生命起源也很重要。

  从2000年开始,利斯特荣获了包括莱布尼茨奖在内的数十个奖项,2021年的诺贝尔化学奖在这长长的列表上添加了最重要的一项。

  利斯特是一个快乐、开放的人。2004年利斯特一家四口在泰国遭遇海啸,尽管被卷入水中受了重伤,他仍然奇迹般幸免于难,失散的孩子也在医院重逢,这使他深悟什么才是真正重要的。他坚持内心的自由,不受阻碍地走自己的路。他还会在办公室练习瑜伽,以轻松、积极的魅力营造创造性的工作氛围。他的名言之一:“创造力不是源于专注和紧张。只有当你放松时,你的思想才能流动。”

责任编辑: 宋子嫣
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