2001年，诺贝尔化学奖颁发给不对称催化氢化、氧化反应工作。这是诺贝尔奖第一次颁给不对称催化领域。2021年，时隔20年后，诺贝尔化学奖又一次颁发给了不对称催化的相关工作。有意思的是，这两次获奖的工作在得奖时，获奖者都已转而去研究新的方向。那么今年的化学奖发得有道理吗？不对称催化领域为何如此受关注？对未来化学学科的发展又有何指导意义？华人科学家在这个领域的成就如何？
为此，我们专访了不对称合成领域的著名专家丁奎岭院士进行深入评述。
丁奎岭，有机化学家，中科院院士。现任上海交通大学党委常委、常务副校长，第十三届全国政协委员。他主要从事基于有机金属催化的不对称反应和绿色化学研究，提出并成功实践了手性催化剂设计的新概念和新方法，发展了具有特色骨架的新型手性配体与催化剂。
先后获得国家自然科学奖二等奖、首届日本国际有机化学基金会（IOCF）吉田奖（Yoshida Prize）和德国洪堡研究奖（Humboldt Research Award）等国内外诸多奖项。
毫无疑问，这是化学领域的一个重大突破。想要理解和认识这次获奖工作的意义，需要先了解手性现象。手性是自然界存在的一种普遍现象：如果某物体与其镜像不能重合，我们就称它为“手性的”。
比如我们的左手和右手，无论如何都无法叠合在一起，却互为镜像。宏观世界如此，在分子世界里同样也存在这样的现象。当一个分子与其镜像结构不能重合时，这样的分子被称为手性分子，它们之间被称为互为对映异构关系。在维持生命的过程中，手性分子无处不在，比如生命体三大基础物质——核酸、蛋白质、糖类，都是手性的。
合成化学的核心，可以被总结成两件事情：一个是连接（connection），连接两个结构片段形成新分子实体；另一个是功能（function），赋予分子特定的功能。碳-碳键的形成本身就是合成化学最重要的问题之一，因为相较形成碳-杂原子键，碳-碳键是组成有机骨架的基本结构。而这次获奖的成果，也并非简单的平面加成，而是在三维空间进行控制，从而得到单一对映异构体的手性分子，因此有其获奖的必然性。
这种有机小分子不对称催化的方式，比酸、有机碱之类的传统方法，更为新颖与实用，避免了复杂酶和金属催化剂的使用。
我们可以再往前追溯一个例子，来思考真正的科学家是如何开展研究的。
2001年由于不对称氧化工作而获得诺贝尔化学奖的K. Barry Sharpless，其实他在1997年的时候就已经基本不再进行不对称氧化方面的相关研究，而是开始了点击化学的相关探索，以至于近年来预测Sharpless会因为“点击化学”第二次获得诺贝尔化学奖。这是为什么？
科学研究本身就是探索未知，它应该是一种兴趣和解决真正科学问题所驱动的，在做研究的时候真正的科学家往往不太在意最后是不是能够获奖，而更多的是去针对领域中存在的挑战性问题、或者学术界、产业界的需求、或者是纯粹个人兴趣来驱动。
所谓圣杯包含两点含义：一是领域重要，二是要有挑战性。而碳氢键活化恰恰是这两点兼具的一个挑战。
在有机分子的转化过程中，无论是C-C键还是C-杂原子键的形成，大体上都是用比如卤代物、金属试剂，通过官能团转换来实现的。但自然界有机分子中最多的是碳氢键，如何把碳氢键直接转化为有功能的分子，是合成科学中最重要的焦点。
从种类上而言，C-H键繁多，有饱和的、不饱和的包括芳香体系上的，是有机化合物中最基本的组成，对各种各样的C-H键如果能够实现“指哪打哪”的转化，就可以实现有机功能分子的精准合成，因此是非常重要的研究领域。但C-H键能量高、种类多，这就意味着实现高效、高选择性地将甲烷之类分子精准地官能团化是极其具有挑战性的，目前的转化效率、选择性还没有令人满意。
华人在不对称催化领域毫无疑问是国际上重要的领导者。未来科学大奖物质科学奖获得者南开大学周其林老师、四川大学冯小明老师的工作都是在国际上处于领先地位的，特别是不对称有机小分子催化方面，香港大学化学系杨丹、常州大学史一安、西湖大学邓力、中国科大龚流柱、四川大学陈应春、上海交大张万斌、上海师大的赵宝国等老师的一些工作，尽管聚焦的催化剂类型和反应过程不同，但在各自的方向都具有开创性的特征。
这个问题非常好！这次获得诺奖的有机不对称催化现在还未能实现广泛的工业化应用，但对解决工业化应用存在的问题具有重要价值。不对称有机催化这个领域目前亟待解决的问题，恰恰是金属催化手性工业合成中金属残留的问题。这一领域之所以能够获奖，一方面是由于其工作在领域本身的突破性；另一方面，是这一工作有望直接解决工业应用问题。
二位获奖者的发明，让人们意识到，有机小分子同样可以起到类似酶的促转化作用，催化分子的手性转化，在科学上改变了人们的认知。后续科学家进行有机不对称催化的研究，将不再有心理障碍，类似于扣动了一个领域变革的扳机。随着研究的推进，这个领域会发展更多样性的催化新体系，并进一步解决其存在的催化效率短板，以实现更广泛的应用。
毕竟每一个药物、材料结构都是多样性的，因此所需要的催化剂可能是不相同的，这些应用需求会进一步促进领域的发展。随着研究的深入，具体的催化机理会被进一步阐释，合成效率会得到提升，最终将会对手性药物、农药、材料等工业生产产生巨大的影响。