你对于 2021 年诺贝尔化学奖的预测是什么? 第1页

出奖后更新：

不是光催化，而是有机小分子催化。不过评论区猜对了，四舍五入一下也就算本回答猜对了吧（狗头）

昨天的物理学奖让我有点懵，总让我觉得有一些政治因素在……我不是说研究气候变暖的物理科学性不够，只是如此多的优秀成果，重要性都差不太多，有的时候可能真的很看颁奖人的喜好……那么下面这个预测纯属我自己脑补的阴谋论，中了就中了，没中就纯属一笑算了。

1. 藤岛昭：光催化。前段时间不是全网都在说“中国科学家诺贝尔奖级突破，用二氧化碳人工合成淀粉技术”么？那我就奶一口这个领域获奖吧——毕竟也是低碳呢。不过那几位中国科学家是不太可能了，因为不是最初的“原创性突破”，就算获奖也是藤岛昭教授的光催化。

2. mRNA。mRNA在新冠期间这么火，居然没获得生理学或医学奖？是不是生物告诉化学说，我们这边成果太多了，这个就你们代发吧……

以上纯属瞎猜——如果发给以上任意哪个我都不太开心。另外，虽然我预测不对诺贝尔奖会给谁，但是对于不会给谁，我觉得自己还是能预测对的。有人提及的Nicolaou等人的有机全合成，我觉得绝对不可能。在Woodward和Corey之后，我不觉得纯有机全合成还有任何机会了。为什么我这样认为？在你阅读了下面这篇回答后应该会有所感觉。我先来打一个可能不太恰当的比方：

有一个锁着的门，有机全合成就是要拿到门后面的东西。Woodward每次看一眼锁扣，就能做出正确的钥匙然后打开门，并且还在不断研发出新的制作钥匙方式（电环化等等），如同艺术一般，所以获得了诺贝尔奖。

最后我衷心希望物化方向能中一个。

将冷门进行到底呀~~虽然写道了，但是还是冷门。

The 2021 Nobel Prize in Chemistry has been awarded to Benjamin List and David W.C. MacMillan “for the development of asymmetric organocatalysis.”

2022年诺贝尔化学奖，我们2022年10月5日17:45再见~~~

2021年度诺贝尔化学奖（Nobel Prize in Chemistry）将于北京时间10月6日17:45公布。

去年的诺贝尔化学奖授予了基因编辑，属于生化学的领域，因此有机化学（含高分子、超分子、材料化学）、无机化学和分析化学在今年获奖的可能性较大，但不排除新冠疫情相关研究获奖：

预测名单：

化学奖是最难预测的奖项，经过了昨天物理学奖的洗礼，我觉得有必要从全面预测的角度进行梳理，下面的名单我已经尽全力梳理了，请各位不要拘泥于获奖理由和排名，以下排名不分先后，且因为往往一个获奖者在多个领域均有成果，很难猜到诺奖想要奖励的那一个，因此只要留意名单内的名字是否是最终获奖者即可！！！！！

0、Akira Fujishima 【光催化】（无脑奶一奶中国人民的好朋友—上海理工大学教授藤岛昭）

1、Robert G. Bergman、Shinji Murai、John E. Bercaw 、Phil S. Baran【C-H键】（4选3）

2、K. C. Nicolaou、Samuel J. Danishefsky 、David A. Evans、Steven V. Ley、Yoshito Kishi【全合成】（5选3）

3、Omar M. Yaghi、Makoto Fujita、Susumu Kitagawa 【MOFs、框架化学】

4、A. Paul Alivisatos、Chad A. Mirkin、Nadrian C. Seeman 【DNA纳米技术】

5、Ronald Vale、Michael Sheetz、 James Spudich【马达蛋白】

6、Valery V. Fokin、Carolyn R. Bertozzi、Karl Barry Sharpless 【点击化学】

7、Mitsuo Sawamoto、Krzysztof Matyjaszewski、Ezio Rizzardo 【可控自由基聚合】

8、Stephen L. Buchwald、John F. Hartwig【C-N键】

*、Louis E. Brus、Sumio Iijima【碳纳米管和量子点】

**、C. Grant Willson、Jean Frechet、Donald Tomalia【树型聚合物（光阻器）的发明】

***、Henry F. Schaefer III、Roberto Car、Michele Parrinello【ab initio量子化学计算及ab initio分子动力学法 】

其他值得关注的人选（偏冷门）：

①、Ewine van Dishoeck、Takeshi Oka【天体化学】

②、Benjamin List、Richard Lerner、David W. C. MacMillan、Yujiro Hayashi【不对称醛醇反应】

③、Toyoki Kunitake【人工脂质二重膜】

预测分析：

我们首先来看看近几年诺奖化学奖的颁奖领域的分布：

我们来总结一下这个表格反映出的规律：

①、有机化学及生化学占比占压倒性优势；

②、有机化学大致按照4~5年一颁发的规律；

③、生化学近10年里有4-5次颁发，且一半为构造生物学领域；

④、分析化学和理论化学的颁发间隔时间很长；

⑤、物理化学、无机化学颁发的次数很少。

综上，今年的获奖领域主要集中于有机化学、分析化学及物理化学。

接下来分析一下今年诺奖的评委名单：

Johan Åqvist (Chair): Professor of Theoretical Chemistry

Claes Gustafsson: Professor of Medical Biochemistry

Peter Somfai :Professor of Organic Chemistry

Peter Brzezinski (Secretary): Professor of Biochemistry

Olof Ramström:Professor in Chemistry

Heiner Linke: Professor of Nanophysics

Co-opted members

Pernilla Wittung-Stafshede: Professor of Chemical Biology

Xiaodong Zou: Professor of Inorganic and Structural Chemistry

至今为止登场过的评委姓名、其研究方向和当年的获奖理由总结如下：

• 2015：Claes Gustafsson（生化学・遗传学）→「DNA修复机制」
• 2016：Olof Ramström (有机化学、超分子化学) →「分子机器的设计和合成」
• 2017：Peter Brzezinski（生化学・生物物理）→「冷冻电镜的发明」
• 2018：Sara Snogerup Linse（生化学・蛋白质科学）→「进化分子工程学的发展」
• 2019：Olof Ramström（有机化学、超分子化学）→「锂离子电池」
• 2020：Claes Gustafsson、Pernilla Wittung-Stafshede（生化学）→「基因编辑」

由此可知，Heiner Linke、Peter Somfai及华人科学家Xiaodong Zou仍未登台，从介绍及他们的课题组的主页可以了解到，Linke的研究方向为纳米物理学(Nanophysics)，Somfai研究内容为有机化学合成，Zou的研究方向则为无机化学，特别是其课题组曾与第三组预测名单中的科学家有合作关系，因此Mofs的开发者获得诺奖的可能性也较大。

Group 1: "for their discovery of the activation responses of carbon-hydrogen bonds in hydrocarbons by soluble organometallic complexes"【C-H键】（4选3）

Robert G. Bergman

University of California, Berkeley, USA

Shinji Murai

Osaka University, Japan

John E. Bercaw

Caltech, USA

Phil S. Baran

Scripps Research Institute

碳氢化合物（烷烃）是石油的主要成分，是化学工业中最丰富的原材料，用于生产各种重要产品，如塑料。烷烃的高度惰性 C—H 键的活化极大地促进了烷烃的利用。寻找这种活化的方法一直是几代化学家的首要目标。在 1980 年代初期，四位科学家发现了使用过渡金属化合物来催化 C—H 键的活化，从而导致氧化加成反应。他们对 C—H 氧化添加物的发现激发了学术界和工业界一个全新的子研究领域，并继续成为“热门”研究课题。

Group 2: "for advancing the field of chemical synthesis to the extremes of molecular complexity, linking structure and function and expanding our dominion over the interface of chemistry, biology and medicine"【全合成】（5选3）

K. C. Nicolaou

Rice University, USA

Samuel J. Danishefsky

Columbia University, USA

Steven V. Ley

University of Cambridge, Uk

David A. Evans

Harvard University, USA

Yoshito Kishi

(Born in Japan, Japan Nationality) Harvard University, USA

K. C. Nicolaou，塞浦路斯裔美国化学家，有机合成大师级人物之一，主要对天然产物全合成、全合成策略进行研究。已合成的标志性分子有：endiandric acids、amphotericin B、calicheamicin1I、rapamycin、紫杉醇（Taxol®）等。

Samuel J. Danishefsky，美国合成化学家，服务于纪念斯隆-凯特琳癌症中心和哥伦比亚大学，主要研究生物活性天然产物的合成。曾完成紫杉醇 (1996)、埃博霉素（epothilone）、卡奇霉素（calicheamicin）、11-O-debenzoyltashironin、paecilomycine A、spirotenuipesines A-B、scabronine G 和 garsubellin A 的全合成。

Steven V. Ley，英国有机化学家，其在有机合成方法学和全合成领域中的成就斐然。至今其课题组发展200多种实用的方法学，合成了结构复杂的分子180多个。其中最引人瞩目的成就当属Ley氧化和印楝素的全合成。

David A. Evans，美国化学家，知名于Aldol reaction（羟醛反应），亦合成了众多天然物。

Kishi Yoshito，日本有机合成化学家，专长天然物化学，主要贡献包括发现了野崎–桧山–岸反应，借由对海洋天然产物的全合成，对有机合成和天然物化学做出极大贡献：完成了岩沙海葵毒素、丝裂霉素、D,L-河豚毒素、软海绵素B的全合成。

五位学者均获得了无数表彰，其中K. C. Nicolaou和Samuel J. Danishefsky分别获得了2016年及1995年Wolf Prize in Chemistry。

Group 3: "for the design and development of porous Metal - Organic Frameworks (MOFs)"【MOFs、框架化学】

Omar M. Yaghi

University of California, Berkeley, USA

Makoto Fujita

University of Tokyo, Tokyo, Japan

Susumu Kitagawa

Kyoto University, Kyoto, Japan

通过使用框架化学(Reticular Chemistry)，Omar M. Yaghi, Susumu Kitagawa and Makoto Fujita 开发并发展两种全新类型的化合物，称为金属有机骨架 (MOF) 和共价有机骨架 (COF)。虽然超分子化学最初仅限于相对较弱的键，例如氢键和范德华力相互作用，但框架化学的巨大优势在于它成功地创造了超分子结构，分子之间具有非常强的共价键的框架，这给了它们前所未有的化学和结构强度。

得益于框架化学，这些框架中的每一个都可以被视为一个分子。正如分子决定每个原子的特定几何形状和空间排列一样，框架也决定了明确定义的几何形状和明确定义的空间排列中的每个分子。实际上，鉴于这些框架包含相对较大的体积，它们的化学性质比构成它们的分子要丰富得多，从而赋予它们独特的特性。对此有许多可能的应用。例如，生产能够非常有效地捕获二氧化碳的材料可以降低气体进入大气的速度，从而减少全球变暖的趋势。

Group 4: "for contributions to DNA nanotechnology"【DNA纳米技术】

A. Paul Alivisatos

University of California, Berkeley, USA

Chad A. Mirkin

Northwestern University, USA

Nadrian C. Seeman

New York University, USA

A. Paul Alivisatos，希腊裔美国科学家，研究纳米晶体的结构、热力学、光学、电学性能。2021年秋季起担任美国芝加哥大学校长、教授。此前担任美国加州大学伯克利分校副校长、教授，以及劳伦斯伯克利国家实验室主任。其是纳米线Nanowires研究方向的领军者。

Chad A. Mirkin，美国化学家，西北大学George B. Rathmann化学讲席教授，同时也是该校医学、材料科学与工程、生物医学工程，以及化学与生物工程教授。Chad A. Mirkin的知名科研成果包括：开发了基于纳米颗粒的生物分子检测手段，发明了蘸笔纳米印刷术（英语：Dip-pen nanolithography，DPN），以及在超分子化学、纳米电子学、纳米光学等领域的贡献。他于2010年被评为过去二十年全球引用数量最高的化学家、按影响因子第二高被引化学家以及最高被引用的纳米医学研究者。

Nadrian C. Seeman，美国纳米材料科学家，晶体学家，知名于DNA纳米技术的早期奠定。

Group 5: "for discoveries concerning cytoskeletal motor proteins, machines that move cargoes within cells, contract muscles, and enable cell movements"【马达蛋白】

Ronald Vale

University of California, San Francisco, USA

Michael Sheetz

Columbia University, USA

James Spudich

Stanford University, USA

Ronald Vale, Michael Sheetz, James Spudich发现动物和植物细胞具有精细的缆线和丝状体网络，能以精密设计的高速系统编制细胞质内的物质输送，部份的细胞室在微米范围内作短距离移动，而其他部分，特别在神经细胞中，可由细胞体穿行到神经末梢的顶端，移动范围可从毫米到多达几厘米。最先发现的丝状体是由称为肌动蛋白的蛋白质组成，和肌肉细胞中呈现纹状体结构的蛋白质相同。肌动蛋白丝互相滑过，产生肌肉收缩，并由一种称为肌凝蛋白的马达蛋白来驱动。肌凝蛋白令肌动蛋白丝迅速滑动的现象，早在1940年代于肌肉组织内首先被发现，并在1970年代在其他真核细胞中再次被发现其可作为收缩活动基础。真核细胞还具有另一个网络，以一种称为微管蛋白的蛋白质结集成为圆柱形缆线，称为微管。微管就像运输带一样，让膜隔室在细胞内作长距离移动。此外细胞表面纤毛能以拍打的方式来增加液体在脉管例如血管和肠道内的流动，单真核细胞的鞭毛能促使其在液态环境下推进等，都是基于微管的作用。微管还组织染色体的正常分离和遗传，在细胞分裂期间参与染色体的复制、分裂和分配至子细胞。

微管马达是人类发育和染色体遗传过程的核心部份。没有了这些马达，多细胞生长和分裂是不可能进行的。事实上，神经疾病、精神分裂和神经退化症等疾病都与这些马达蛋白基因相关。这一个基础科学的发现再次阐明了一个对人类健康极为重要的细胞基本属性。

Group 6: "for the development of modular click chemistry"【点击化学】

Valery V. Fokin

University of Southern California, USA

Karl Barry Sharpless

The Scripps Research Institute, USA

and

Carolyn R. Bertozzi

Stanford University and

University of California, Berkeley, USA

点击化学（Click chemistry），也译作链接化学、速配接合组合式化学，是由化学家2001年诺贝尔化学奖得主Karl Barry Sharpless在2001年提出，并经由Valery V. Fokin, Carolyn R. Bertozzi等科学家不断发展、完善的合成概念，主旨是通过小单元的拼接，来快速可靠地完成形形色色分子的化学合成。它尤其强调开辟以碳-杂原子键（C-X-C）合成为基础的组合化学新方法，并借助这些反应（Click chemistry）来简单高效地获得分子多样性。

点击化学的概念最早来源于对天然产物和生物合成途径的观察。仅仅凭借二十余种氨基酸和十余种初级代谢产物，自然界能够通过拼接上千万个这一类型的单元（氨基酸、单糖），来合成非常复杂的生物分子（蛋白质和多糖）。这一过程具有明显的倾向性，即“乐于”借助形成碳-杂原子键，来完成这一复杂的拼接。这一思想对于药物开发和合成具有很重要的意义。

**Carolyn R. Bertozzi 研究兴趣是糖生物学，她在（与细胞识别和细胞通讯密切相关的）细胞表面寡糖方面的研究处于学科前沿。 她在生物正交化学领域的工作广受好评。同样也是诺奖级的成果。

Group 7: "for controlled radical polymeration"【可控自由基聚合】

Krzysztof Matyjaszewski

Carnegie Mellon University, USA

Mitsuo Sawamoto

Kyoto University, Japan

Ezio Rizzardo

CSIRO, Australia

当科学家将分子“编织”在一起时，他们会制造聚合物——一种通常为长而细的分子。为了合成聚合物，化学家从形成聚合物链的单个分子（称为单体）开始，将单体与另一种称为自由基引发剂的分子混合。因为它缺少一个电子，在自由基不断寻找电子的过程中，它会从单体中抢夺一个电子，并开始链式反应，以减轻它们的感应电子缺陷，因此这种自由基的反应性很强，这个过程也被恰当地命名为“自由基聚合”，但利用该机制进行乙烯、苯乙烯和氯乙烯聚合物合成时科学家们发现了阻碍，自由转动的自由基不受约束地连接和封盖单体，因此所得聚合物具有不可预测的分子量和仅限于长链的结构，这表明了这种机制具有一定的局限性。科学家需要一种方法来限制自由基的反应性；Krzysztof Matyjaszewski 和 Mitsuo Sawamoto 两位科学家提供了工具解决了这一类问题。

Krzysztof Matyjaszewski 和 Mitsuo Sawamoto 引入了一种自由基抑制剂，一种钝化剂，以保持低自由基浓度，使化学家能够控制聚合物反应，同时还生产所谓的活性聚合物。术语“活性聚合物”是指即使在反应停止后聚合物链的末端也可以恢复工作。重新激活链的末端可以让科学家影响聚合物的大小和组成。这种控制与精确结构中的特殊引发剂相结合，为聚合物形貌提供了新的灵活性。现在可以制成各种形状和纹理的聚合物，例如，从中心点像星星一样伸展或像刷子一样从骨架向外延伸。

Ezio Rizzardo，澳大利亚化学家，他的研究兴趣包括自由基聚合的动力学和机理及其商业应用。Ezio Rizzardo他参与创造了两种聚合物合成技术，氮氧介导的自由基聚合 (NMP) 和可逆加成断裂链转移聚合 (RAFT)。 他还是40多项专利的共同发明者。

Group 8: "for their development of palladium-catalyzed cross coupling reactions for carbon-nitrogen bond formation"【C-N键】

Stephen L. Buchwald

MIT, USA

John F. Hartwig

University of California, Berkeley, USA

Heck 教授、Negishi 教授和 Suzuki 教授开发了钯催化的碳-碳键形成，这项创新获得了 2010 年的诺贝尔化学奖。这一成就突显了形成新化学键的巨大重要性，同时也产生了超越碳-碳键的迫切需求。这正是 Stephen L. Buchwald 和 John F. Hartwig独立利用交叉耦合制备碳-杂原子键的成就。这些键，尤其是碳-氮键非常重要，因为这些键构成了药物化学的基础，他们的成就彻底改变了发现和最终制造更有效药物的方式，为当今和未来的社会带来广泛利益。这一突破是对配体设计和过渡金属配合物能够实现的基本步骤的真正基础研究和基础机制研究的成果。

Stephen L. Buchwald 和 John F. Hartwig一同获得了2019年Wolf Prize in Chemistry。