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精准化学 神奇手性 探索无止境

“These two tetrahedra are symmetrical; they cannot be superimposed: they are in relation to each other what an image is, in a mirror, in relation to the real thing.”1

—Louis Pasteur, on the Discovery of Chirality, 1848

2024年即将来临，时间快得不可思议。更不可思议的是，有一个发展了近两百年的领域，仍是化学研究的前沿热点，这个领域不断出现的挑战吸引了全球无数化学家。本期CCS Chemistry 精心策划“手性物质的精准构筑（Precise Construction of Chiral Substances）”特别专题，让我们一起再次认识和探究这个极为重要且复杂的领域——分子手性。

分子手性最早由路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）于1848年发现。路易斯·巴斯德最出名的是其在微生物学和传染病领域的成就，他同时也是一位出色的化学家。1847年，巴斯德在法国巴黎大学取得理学博士学位时提交了两篇学位论文，一篇是化学论文，一篇是物理论文。毕业不到一年，巴斯德在研究酒石酸盐晶体时观察到不对称的晶面，这些晶面既有向右的也有向左的（即存在左右手的镜像对称性，但无法重叠），且能够用镊子将它们分开，25岁的他发现了分子手性。“手性”一词源于希腊语中的“chéri”或“hand”，指的是手性物质和其镜像不能相互重合，类似人的左手和右手。巴斯德在期刊 Annales de Chimie 报道了这个发现：“这两个四面体是对称的，但它们不能重合，它们的关系就像实物与镜子中的映像。” ——这是第一次有文献记载的关于手性的研究。

图1. 路易斯·巴斯德（Louis Pasteur，1822年—1895年），法国化学家、微生物学家。分子手性发现者，同时也是近代微生物学的奠基人，对传染病的治疗产生了变革性的影响。（照片来自Institut Pasteur/Musée Pasteur）

尽管许多人认为手性的发现是晶体学发展的必然结果，但一些史学家认为：巴斯德能够发现其他人发现不了的现象，很大程度源自他高超的艺术才能，尤其是在平版印刷方面——平版印刷的最终印刷品是原版的镜像。巴德斯年少时的梦想是成为一名艺术家，他乐于用铅笔、粉笔和平版印刷为家人、朋友创作肖像。图2所展示的是巴斯德17岁时创作的一幅肖像画。

图2. 巴斯德于1839年创作的肖像画。（图片来自Musée Sarret de Grozon d’Arbois）

虽然巴斯德具有引人注目的艺术天赋，但他的父亲并不赞成以此为业，他最终选择了科学研究，扎实的艺术功底帮助他为论文绘制详细的图表。巴斯德曾在学生时期给父母的一封信中写道：“人一旦习惯了工作，就再也离不开它。当然，世间万物都依赖于它；投入到科学工作中的人是快乐的，是重要的。（Once one is used to working, one can no longer live without it. And of course, everything in the world depends on it; in science, one is happy; in science one rises above all others）”巴斯德一生的许多重要发现对现代医学和生物学发展产生了深远影响，他在青年时选择了追求科学，这是我们的幸运。尽管一些手性药物已有五千多年历史，直到巴斯德从手性角度研究手性药物，如吗啡、奎宁和奎宁啶等，科学界才逐渐认识到手性是这些药物分子发挥功效的重要特征。直至1874年，关于分子手性的科学解释才得以出现。

时间快进到21世纪，手性物质尤其是手性药物，为改善人类健康发挥越来越重要作用。例如，大部分合成药物在上世纪还是对映异构体混合物，而如今大多数新合成药物都是单一手性，这反映出合成方法的巨大进步。当然，手性研究远不止药物研发领域。手性物质已成为化学和相关学科越来越重要的研究领域。“手性分子的不对称催化合成”这一领域先后在2001年和2021年两获诺贝尔奖，彰显了该领域的重要性。在中国，手性物质研究同样受到特别大的关注和支持。国家自然科学基金资助了许多手性物质研究的项目和计划，例如2018年启动的“多层次手性物质的精准构筑”重大研究计划。本期“手性物质的精准构筑”特别专题旨在总结和分享中国手性物质研究领域的最新进展。

手性物质包含几个层次，例如手性小分子、手性大分子、手性超分子和手性材料等，研究侧重点各有不同，但它们都有一个共同而关键的科学问题需要解决，那就是如何实现手性物质单一镜像异构体的高效制备。本期专题的三篇综述介绍了中国化学家构建手性小分子、手性超分子和手性材料单一镜像异构体的方法，列举了一系列非常有代表性的实例。值得关注的是，综述中还对手性物质研究的未来机遇和挑战进行了展望，对初入该研究领域的年轻科研工作者有一定的指导意义。专题的第四篇综述则详细介绍了路易斯酸催化不对称反应中的配体加速效应。

本月上线的CCS Chemistry 2023年第12期除了 “手性物质的精准构筑”专题中的4篇综述文章和3篇研究论文外，还收录了13篇研究论文，涵盖环张力释放驱动的糖基化、团簇发光、手性纳米石墨烯、室温磷光材料、聚合物太阳能电池和塑料解聚等方面最新研究进展。每篇文章的导读请见: CCS Chemistry 2023年第12期上线。

“手性物质的精准构筑”特别专题为2023年的出版工作写下了浓墨重彩的一笔，新一年的准备也早已开始。2024年对于CCS Chemistry 是特殊的一年——一起庆祝创刊五周年！我们将筹备一系列精彩活动，敬请关注。

在即将与2023年告别之际，CCS Chemistry 编辑团队向作者、审稿人和读者表示最诚挚的感谢！很荣幸能够成为大家优秀成果的展示平台，希望读者朋友们能从今年所有文章中有所启发。像巴斯德一样，总是愿意探索新的方法，为工作和生活增添独特视角，无论艺术、音乐、运动、散步或者亲近大自然。祝新的一年学习和研究工作一切顺利！愿2024年带来新的探索，无论工作还是生活都充满好奇和惊喜。

参考文献

1. Vantomme, G.; Crassous, J. Pasteur and Chirality: A Story of How Serendipity Favors the Prepared Minds. Chirality 2021, 33, 597–601.

2. Gal, J. Pasteur and the Art of Chirality. Nat. Chem. 2017, 9, 604–605.

3. da Silva, W. Milk of Human Kindness: Louis Pasteur and the War Against Disease. https://authory.com/WilsondaSilva/a644745050b384f7db283d6b930ab6bdb (accessed Nov. 8, 2023).

4. Gal, J. Chiral Drugs from a Historical Point of View. In Chirality in Drug Research; Francotte, E.; Lindner W., Eds.; Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: Weinheim, 2006; pp 3–26.

周其林 教授

CCS Chemistry 副主编

E-mail: qlzhou@nankai.edu.cn

张希 教授

CCS Chemistry 主编

E-mail: xi@tsinghua.edu.cn

Donna J. Minton 博士

中国化学会出版主管

E-mail: donna.minton@chinesechemsoc.org

注：本文根据CCS Chemistry 2023年第12期editorial 翻译整理而成，原文请见：https://doi.org/10.31635/ccschem.023.202301128ed1。

中国化学会

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原标题：《CCS Chemistry 2023年第12期主编寄语：精准化学 神奇手性 探索无止境》