國家自然科學獎是獎勵在基礎研究領域作出重大貢獻的專案獎項。在歷年的國家科技獎中，該獎項一等獎曾數次空缺，而“高效手性螺環催化劑的發現”，是今年唯一獲得該獎項一等獎的專案。

周其林感到慶幸。這位熱愛基礎研究、喜歡發現和創造的科學家，認為自己選對了路——化學。“化學能創造出這個世界原本沒有的東西。”他說，自己享受這種創造帶來的好奇心滿足，以及無以言表的快樂。

周其林是南開大學化學學院教授、中國科學院院士。記者初見他，是在南開大學元素有機化學國家重點實驗室。針對有人對實驗室名稱中“元素”二字的不解，周其林解釋：研究所最開始的研究是按化學元素來劃分，比如有機磷、有機矽等。“但現在不再按元素來分了，因為許多元素我們的研究都有涉及。”輕描淡寫中透出一種自信。

徜徉於化學元素和分子世界，周其林要做一個發現者與創造者。此次我們要採訪的內容，正是他的一項創造——高效手性螺環催化劑，剛剛獲得2019年度國家自然科學獎一等獎的專案。

一個催化劑轉化450萬個化合物

化學家的一個重要目標是創造新的分子（也叫化合物），這個創造過程就是化學反應。物質經過化學反應，生成新的物質，很多時候需要催化劑幫忙。“化學家創造化合物時，需要催化劑，好的催化劑能解決很多反應問題。”周其林創造的手性催化劑，能合成各種手性化合物。

要理解周其林的這項創造，首先要明白：何為手性？

周其林舉起自己的雙手，解釋道：“手性是指物體與其映象不能重疊的現象，如同人的左右手，互為映象，但相互不能重疊。”

不僅僅是我們的雙手，在分子、原子等微觀世界，手性現象也普遍存在。構成生命體的基本物質如蛋白質、DNA等，也是手性的。就像左右手，手性物質可以是左手的，也可以是右手的。

作為化學家，周其林關注的是分子中的手性現象——手性分子。手性分子裡，左手分子和右手分子有時性質截然不同。比如“香芹酮”分子，左手分子和右手分子看起來差不多，但聞起來一個是薄荷味、一個是臭蒿味。再比如，速溶咖啡裡的“健康糖”，其成分是由兩個手性氨基酸組成的肽，味道是甜的。如果其中一個氨基酸的手性改變了，它就變成苦的了。

在過去很長一段時間裡，人類對左手分子和右手分子的性質差異認識不夠，造成災難性後果。20世紀50年代末，有一種名為沙利度胺的鎮靜藥物，用的是右手分子和左手分子的混合物，很多孕婦用藥後導致胎兒畸形。後來研究發現，該藥物右手分子具有鎮靜功效，而左手分子不僅沒有此藥效，反而會導致胎兒畸形。

手性分子應用廣泛，在市場銷售的藥物中，有一半是手性分子。在研發的新藥中，一大半是手性分子。不僅是藥物，在農藥、精細化學品，甚至液晶顯示等領域，手性分子都發揮了重要作用。但要讓手性分子為我所用，必須能區分和合成左手分子和右手分子，並有針對性地擇其一而用之。

合成創造新的手性分子，就是要做到“要左手性就是左手性的，要右手性就是右手性的”。如何能做到這一點呢？依靠手性催化劑。手性催化劑可以識別手性，讓反應沿著一個路徑發生，只生成特定手性的產物，而不是像普通催化劑那樣，生成兩種手性產物的混合物。

過去幾十年裡，雖然發展了很多手性催化劑，但是真正高效、獲得廣泛應用的手性催化劑極少。周其林的願望是，發展更高效的手性催化劑，“一個催化劑可以將成千上萬，甚至百萬個原料分子轉化成我們所要的手性分子”。

周其林研究發現，以前的手性催化劑之所以效率高的不多，主要原因是缺少具有廣譜性的手性配體基本骨架。他經過20年的探索，提出了“剛性骨架提高催化劑手性誘導能力和穩定性”的設計思想，發現了一類全新結構的剛性手性螺環骨架，基於這一剛性骨架結構設計合成了一系列手性螺環催化劑。

這種手性螺環催化劑被國內外同行稱為“周氏催化劑”，它在許多反應中都表現出很高的催化效率。特別是在酮化合物的氫化反應中，更是將手性分子的合成效率提高到了一個新的高度——一個手性催化劑催化合成450萬個手性產物分子，成為迄今為止最高效的手性分子催化劑。

做基礎研究不要只盯著結果

手性螺環催化劑的相關成果在國際學術期刊發表後，很快便吸引了國際藥企的注意。他們給周其林來信，希望他寄去樣品——他們很好奇這個催化劑是否真的如此高效。不久，他們即被折服。

如今，手性螺環催化劑已成為合成手性分子的重要工具。廣泛用於手性藥物的合成和生產，如心血管、降血壓、心臟病、糖尿病、抗病毒等藥物。“很多過去不能夠合成的手性分子，現在都能夠合成了。”周其林自豪地告訴記者。

不追求發論文、把基礎研究做深做透、追求原創性成果，這是很多人對周其林的評價。創造出高效的手性螺環催化劑，周其林花了20年。“很多人覺得做基礎研究很苦，天天待在實驗室。但對我們來說，天天能看到未知的東西，創造新物質，是對好奇心的滿足，很快樂。”他說，即使實驗失敗，也會有收穫，“用心分析每一次反應，都可能有意外之喜”，“這是研究的樂趣所在”。

今天，我們經常被“卡脖子”這個問題所困擾。周其林認為，“卡脖子”表象的背後，實質是基礎研究做得不透不深。“我們敢講，國外想在手性催化劑上卡我們脖子，那不太容易。國內有這麼多的課題組，研究出了各種高效的、具有自主智慧財產權的手性催化劑。”周其林很篤定。

當然，周其林的研究步伐不會停止。在解決手性催化劑問題後，他正在轉向另一個新的研究方向——用二氧化碳和生物質代替石油、煤、天然氣等石化原料，進行新物質的合成。“石化資源總會有枯竭的一天，科學家要想著幾十年甚至一百年以後的事，做基礎研究要有前瞻性。”他說。

做基礎研究是一條漫長的道路，周其林希望以自己的經歷告訴年輕人：“享受這樣一個創造的過程，而不是僅僅盯著結果。”

（本報記者 陳海波 陳建強）