诺奖得主本亚明·利斯特在复旦畅谈有机催化与科学精神

诺奖得主本亚明·利斯特在复旦畅谈有机催化与科学精神

  财π新闻 2026年10月12日,第十六期浦江科学大师讲坛在复旦大学相辉堂正式举行。2021年诺贝尔化学奖得主、德国马克斯·普朗克煤炭研究所主任本亚明·利斯特受邀来到现场,面向上海市高校及中学师生代表作主旨报告。上海市政协副主席钱锋出席本次活动,并为利斯特颁授主讲科学家纪念证书。现场还有复旦大学副校长汪源源主持讲坛环节,复旦大学校长助理、中国科学院院士彭慧胜主持问答环节,上海市政协科技和教育委员会、市科委、市科协、市科技党委以及复旦大学各职能部门和院系的相关负责人一同出席,共同参与这场面向下一代科研工作者的科学交流活动。

不对称有机催化领域的突破与价值

  本亚明·利斯特是不对称有机催化领域的奠基人之一,2021年他与美国科学家戴维·麦克米伦因共同开发不对称有机催化,一同获得了当年的诺贝尔化学奖。在本次讲坛的分享中,他详细介绍了这一技术的核心意义,传统的不对称催化长期以来主要依赖金属催化剂或者酶,而有机催化为化学合成领域提供了一种全新的选择,能够引导反应优先生成所需的手性分子,不仅让不对称合成的操作门槛大幅降低,也让整个化学合成过程更加环保。

  在利斯特的表述中,催化是所有科学中最为迷人的一部分,从原理上来说,一个催化剂分子可以反复参与反应,促使成千上万个产物分子生成,这正是催化自带的“魔法”属性。他进一步指出,催化更是推动人类现代社会发展的重要技术之一,地球的未来很大程度上取决于催化剂。在能源领域,通过三元催化技术,汽油燃烧产生的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物可被主要转化为二氧化碳、水和氮气;通过催化反应,煤炭可转化为汽油,通过催化裂解烷烃,还可制造出更小的碳氢化合物,为飞机、汽车、轮船等各类交通工具提供燃料。

  在农业领域,哈伯-博世法从大气中提取氨用于化肥制作,氨产量每年可达15亿吨规模,养活了世界上无数的人口。在材料领域,齐格勒-纳塔催化剂推动了塑料、橡胶制品的大规模生产,支撑起现代材料产业的运转。自1900年以来,先后有9个诺贝尔化学奖都颁给了与金属催化有关的技术,足以证明催化领域的科研价值与应用潜力。

面向下一代科研工作者的三个核心关键词

  原本利斯特计划在本次讲坛上介绍最新的限域催化相关研究进展,得知台下坐着许多中学生后,他临时调整了分享方向,将讲座主题定为“催化美丽世界给下一代的三个信息”,围绕追寻热爱、尝试不同、目标远大三个关键词展开分享,鼓励在场的年轻科研爱好者探索少有人涉足的领域,以此取得革命性的科学发现。

  利斯特对化学的热爱始于青少年时期,那时他相信,既然世界包括人体都是由分子、原子组成的,那么化学家或许能够了解关于这个世界的一切。当时中学还没有开设化学课,充满好奇心的他决定自己动手,13岁时就在朋友家的地下室里建起了化学实验室,他和朋友以制作洗涤剂的名义从药店买来材料,实际制作的却是火药。一次不小心失火,药店药剂师看到楼里冒出的烟雾,此后拒绝再卖给他们任何材料。后来他了解到,“有机化学之父”尤斯图斯·冯·李比希在做学徒时也发生过类似的事情,与前人相似的经历,以及对化学的强烈兴趣,让这次失败的体验并没有改变利斯特想成为化学家的愿望。

  在攻读化学博士学位期间,利斯特的研究方向是维生素B12合成,他坦言那三年的研究非常艰难,维生素B12是一种非常复杂的小分子,合成难度很大,三年间他每天夜以继日地研究,如果不是因为始终追寻着自己对化学的热爱,他很难坚持下去。1997年,利斯特开始在美国斯克利普斯研究所做博士后,研究抗体催化剂的机制,他发现了一个颠覆认知的事实:一种酶催化羟醛缩合反应,活性位点里没有金属,只有一个氨基和一个酸性基团。一百多年来,化学界都认为催化剂需要金属,利斯特看见了新的可能,决定尝试用氨基酸,他找到了脯氨酸,一种人体自身就能合成、无毒、存在于所有植物中的简单分子,它不仅能催化羟醛反应,而且其催化机制与酶相同,这项技术后来被用于合成抗HIV药物达芦那韦。

  利斯特提醒在场的年轻科研人员,想要取得革命性发现,往往需要和主流研究方向背道而驰,这就难免要承受孤独,还可能受到他人的批评和质疑,如果立志做出颠覆性的研究成果,就必须做好直面这份孤独的心理准备。不过他也同时表示,并非所有人都一定要追求颠覆性突破,就算不选择逆势而行,同样可以拥有精彩且充实的科研生涯,他完全尊重这样的选择。

关于科学美感与前沿技术的深度分享

  讲坛活动结束后,利斯特接受了专访,在访谈中他指出,自然界分子与催化反应具备极致美感,身处自然界,山川湖海、万物生灵的美所有人都能感受得到,生物学家、物理学家,甚至数学家在深入研究自然的时候,不管是推导数学公式、研究星体运行,还是解析自然界的分子,都会不断感受到美。他提到,当化学家看到分子的X射线晶体结构时,就能直观感受到这种美,化学家通常用二维示意图来画分子,但分子本身是微小的三维物体,如果得到一块有机材料的单晶,它像钻石一样晶莹透亮,对它进行X射线照射,通过衍射图谱,就能精确解析出分子完整的三维结构,就在那一瞬间,美就展现在眼前,十分奇妙,这种美感直击人心,不需要再多做解释。

  谈及当下广受关注的人工智能技术,利斯特明确表示,目前大语言模型无法产生脱离现有知识的新概念,顶尖科研成果必须坚持独立思考与刻苦钻研。他认为现在人人都在谈论AI,但催化才是人类最重要的技术,催化剂就像魔法,能把一种物质变成另一种,一个分子理论上可以催化出几百万吨产物,相关技术的应用已经深刻改变了人类的生活。

  此外,利斯特还特别强调多元文化背景的实验室能实现优势互补,最成功的实验室必定拥有文化多样性。他透露自己的研究团队里有5位来自中国的成员,他们一起充满热情地投身于科学研究,还一同组队参加研究所内部的足球赛,最终拿到了赛事冠军,不同文化背景的成员在日常相处中互相交流、彼此启发,为团队的科研工作带来了更多的可能性。

(编辑:曹凤芹)