我国仿生催化从概念引进到学科形成的经历(作者:长沙资材科技)

长沙资材科技有限公司
2026-10-06
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仿生催化的形成和发展,你知道吗?  


仿生催化是当代催化化学、生物无机化学与酶模拟领域的核心学术概念。仿生催化可以追溯到1972年 Ronald Breslow 提出的biomimetic chemistry(仿生化学),其核心是借鉴生物酶的催化原理,设计人工模拟体系,突破传统合成化学的反应局限,为人工酶模拟、选择性氧化研究建立了理论母体。之后,Breslow又提出 biomimetic oxidation(仿生氧化),以专指细胞色素 P450 模拟的烃类选择性氧化反应。1984年开始,国际学界高频使用biomimetic catalysts(仿生催化剂)指代卟啉金属配合物、人工酶材料等实体催化材料。1988年,劳伦斯伯克利国家实验室公开技术报告中首次引入 biomimetic catalysis(仿生催化)指代细胞色素 P450酶的整体催化过程与研究范式。1995年, 国际催化期刊《Journal of Molecular Catalysis》在投稿指南中将biomimetic catalysis 代替原版中的biomimetic oxidation。


上世纪80年代,国内围绕金属卟啉模拟细胞色素P-450单加氧酶的研究逐步兴起。当时的主要团队有中山大学计亮年、南开大学朱申杰、吉林大学曹锡章、武汉大学黄素秋、四川大学赵华明、中科院感光所马金石、中科院成都有机所李广年,中科院兰州化物所李树本等。研究模型均采用国外学者70年代后期建立的“单金属卟啉-亚碘酰苯-烷烃”体系或者“单金属卟啉-分子氧-抗坏血酸-烷烃”体系,在发表论文时也与国际接轨使用“模拟酶”、“P-450模拟”、“单充氧催化”。


1988 年,朱申杰在《化学学报》发表《模拟细胞色素 P‑450 的仿生氧化反应研究(Ⅰ)》,是国内第一次在酶模拟研究中使用“仿生氧化”一词 。


1989年和1993年,郭灿城分别在申请的国家自然科学基金项目《μ‑氧代双金属卟啉的合成及其仿生催化反应研究》(批准号:2890047)和《双金属卟啉仿生催化反应中的结构修饰、立体化学和环境效应研究》(批准号:29372047)中明确使用“仿生催化”概念,这是目前国内能查到的使用“仿生催化”的最早文字记录。1997年,“仿生催化”一词在郭灿城团队发表的公开论文“磁场对铁卟啉仿生催化性能的影响”被使用(高等学校化学学报,1997,18(6),906),是“仿生催化”一词第一次在公开学术刊物出现。1998年,郭灿城在湖南大学应用化学博士点招生简章中明确招收仿生催化方向博士研究生并招收了1名博士研究生,是国内第一个正式以“仿生催化”作为学科方向招收博士研究生的教授。


之后,仿生催化一词出现在官方科技奖励、科研项目和成果鉴定中。2001年,“仿生催化”一词出现在湖南省科技进步奖获奖项目“u-氧双金属卟啉仿生催化反应应用”中,该项目被推荐申报2002年的国家自然科学奖并进入了答辩环节;国家科技部最早出现仿生催化一词的项目是2002年立项的863项目,题目为“环己烷仿生催化制备环己酮新工艺研究(2002AA321070)”;2003年7月,中石化对湖南大学为第一完成单位、中石化为第二完成单位的环己烷仿生催化制备环己酮中试项目进行了鉴定,成为含仿生催化用词项目的第一个部级鉴定。


随着2003年7月环己烷仿生催化氧化中试项目鉴定和2003年10月环己烷仿生催化生产环己酮技术在中石化4.5万吨工业装置工业规模试验的成功,“仿生催化”一词成为细胞色素P-450酶模拟研究领域标志性概念频繁出现在中国官方出版物、学术论文中。2003年7月开始,新华网、人民网、中国科学报、光明日报、经济日报、中央电视台等主要中央媒体以及新浪科技、搜狐科技、易网科技等主流平台都出现了含有“仿生催化”的报道,科学出版社2016年出版的英汉化工词典出现了“仿生催化”词条。


国家基金委在1989年批准第一项仿生催化研究项目以后,2008年,在有机化学项目指南中将仿生催化与化学催化、生物催化并列为鼓励申报领域,2010年,在物理化学学科在领域分类代码中将仿生催化(B030303)与多相催化(B030301)、均相催化(B030302)、光催化(B030304)并列单独赋予学科领域代码。

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