戴维·麦克米伦

戴维·麦克米伦（David W.C. MacMillan），1968年出生于英国贝尔斯希尔，英裔美籍化学家，现任美国普林斯顿大学化学教授^[1]。

2000年，戴维·麦克米伦获得勃林格-殷格翰新锐研究者奖，2012年当选美国艺术与科学院院士、英国皇家学会会员，2014年获得哈里森·豪奖，2018年当选美国国家科学院院士^[2]。

2021年10月6日，戴维·麦克米伦与本亚明·利斯特共同获得诺贝尔化学奖，获奖理由：因对“不对称有机催化的发展”做出贡献。总奖金为1000万瑞典克朗（约合732万元人民币）^[3]。

戴维·麦克米伦于1968年出生于英国贝尔斯希尔^[1]，他在苏格兰长大，是一个工薪阶层的孩子。父亲是一名钢铁工人，母亲是家庭帮手，他曾表示，非常幸运能到美国攻读博士学位^[4]。

麦克米伦在格拉斯哥大学获得了化学本科学位，导师为厄尼·科尔文（Ernie Colvin）^[5]，但他踏入化学研究的契机令人哑然失笑，最初他是去格拉斯哥大学学习物理，但物理系的教室太冷而化学系暖和多了，便决定从物理系转到化学系，但在这样看似偶然的选择中，麦克米伦找到了科研生活中最大的乐趣：“这一刻，你能够想象到一切可能都在你的面前展开，这多么伟大，是一种科学世界里无与伦比的感觉。”^[6]

1990年，他在美国加州大学尔湾分校攻读博士学位，导师为拉里·奥弗曼（Larry E. Overman）^[5]。在此期间，他专注于开发针对双环四氢呋喃立体控制形成的新反应方法。1996年，他获得了化学博士学位^[7]。

在获得博士学位后，麦克米伦前往哈佛大学做博士后研究，导师为大卫·埃文斯（David A. Evans）^[5]，主要从事选择性催化的研究，特别是Sn（II）衍生双恶唑啉络合物的设计和开发^[7]。

1998年7月，麦克米伦在加州大学伯克利分校开始了独立研究生涯，在化学系任职。他于2000年6月加入加州理工学院化学系，他的团队的研究兴趣集中在对映选择性催化的新方法上。出于个人原因，他于2006年9月转至普林斯顿大学任职，2010年-2015年期间，担任普林斯顿大学化学系主任。^[8]

麦克米伦的团队在不对称有机催化领域取得了许多进展，并将这些新方法应用于一系列复杂天然产品的合成。此外，2010年至2014年，麦克米伦还是著名化学学术期刊《化学科学》的创始主编^[7]。

麦克米伦开发的MacMillan催化剂是从各种α-氨基酸酸中提取而来的，非常容易制备，对烯醛的不对称共轭加成反应有非常好的催化活性及ee值，二级胺部位与底物反应形成亲电性高的亚胺中间体，而促进附加反应（LUMO-activation）。该试剂很容易操作，也有市售，是非常高实用性的有机分子催化剂之一^[9]。

参考资料^[10]

麦克米伦最开始的研究对象是金属催化剂，在进行研究的过程中，他发现金属极易受到温湿度的影响，金属催化剂的应用局限性使他认识到开发实用性催化剂的必要性，由此他开始思考另一个方向：尝试设计一种简单的有机分子，达到金属一样进行电子的接纳与转移的效果，同时由于有机物坚固的碳原子骨架结构而能够保持相比于金属催化剂更好的环境稳定性^[11]。首次尝试他选择了能够形成亚胺离子的几种有机胺，并测试了其用于Diels-Alder反应的效果，出乎他意料的是，这几种分子不仅能实现催化反应，还具有优异的不对称催化能力。其中咪唑啉酮tóng催化剂参与的反应对映选择性可达90%以上，而后在此基础上发展了一系列MacMillan催化剂（由各种α-氨基酸制备得到）^[5]。麦克米伦开创了亚胺（iminium）有机催化新领域，这些催化剂的合成简易，并且已经实现了工业化生产^[12]。

2000年，David MacMillan在加州大学伯克利分校期间发表了第一篇亚胺不对称催化工作（Diels-Alder反应），并在此文中明确提出了有机催化（organocatalysis）的概念。反应是在室温及水溶液参与的情况下进行的。对于环茂二烯底物的Diels-Alder反应，手性咪唑烷酮催化剂不仅有效控制了对映选择性（enantioselectivity），还可以适当控制endo/exo非对映选择性（diastereoselectivity）。催化剂分子的单晶结构，助力解释该反应的立体化学控制过程。^[12]他在论文中宣布：“我们引入了一种新的有机催化策略，我们预计将该策略适用于一系列不对称催化。”^[11]这种有机小分子催化剂具有稳定的碳原子框架，可以附着更多的活性化学基团，从而实现较高的催化效率。许多种氨基酸就是性能较好的有机小分子催化剂，相对于昂贵、脆弱、污染较大的金属催化剂来说，有机小分子催化剂价格低廉、易于提取、适应性广，因此，一经发现就引起了学术界的广泛注意^[13]。

麦克米伦进一步提出了基于单电子转移的SOMO Catalysis策略，首次实现了自由基参与的有机胺不对称反应，该工作为他日后开创不对称光氧化还原奠定了基础，为如今可见光催化的蓬勃发展起了重要的引领作用^[12]。

后来麦克米伦的科研方向转型至光氧化还原催化，提出光氧化还原催化这一概念并通过他的开创性工作证明了利用光氧化还原催化，可以实现高选择性的温和生成自由基中间体。他所在的普林斯顿化学系和默克公司实验室，联合成立了“普林斯顿-默克”催化中心，旨在解决在药物发现过程中所面临的分子构建难题，该催化中心的研究兴趣主要集中在光氧化还原催化领域以及简化合成序列的合成，在双方努力下，“普林斯顿-默克”催化中心已发明几种新型CC和CN键形成技术，研发出一款默克光反应器，该反应器采用的独特设计可让时间、光强度、搅拌速度和温度反应等参数更加标准化，已被证明能显著加快全面的反应时间，并已进入市面进行售卖。^[14]

2021年10月6日，戴维·麦克米伦和本亚明·利斯特获得2021年诺贝尔化学奖，获奖理由为：“开发了一种基于有机小分子的新型催化。许多此类催化剂的一个重要能力是能够仅构建分子的两个镜像变体之一，此类催化剂使得药物研究更加环保。”^[1]

评委会表示在颁奖词中表示：“建造分子是一门艰难的艺术。本杰明-本亚明·利斯特和麦克米伦因其开发了一种精确的分子构建新工具：有机催化，而获得2021年诺贝尔化学奖。这对制药研究产生了巨大影响，并使化学变得更加环保。”^[15]

参考资料^[2]

诺贝尔奖委员会对本亚明·利斯特和戴维·麦克米伦做出评价：“戴维·麦克米伦和本亚明·利斯特推动了不对称有机催化领域的发展。这种催化的概念既简单又巧妙，事实上，许多人都在想为什么我们没有更早地想到它。”^[13]

普林斯顿大学校长克里斯托弗·艾斯格鲁伯（Christopher L.Eisgruber）说：“戴维·麦克米伦是一位杰出的化学家，他的变革性见解和成就增强了有机化学的力量，有益于人类健康并解决其他实际问题；同时他也是一位教师领导，在普林斯顿大学期间，他与同事合作，将这所大学的化学系建设成为世界上最好的系之一，普林斯顿的所有人都很高兴庆祝这一当之无愧的荣誉。”^[16]

中国科学院上海有机所研究员左智伟曾经在戴维·麦克米伦的课题组进行博士后研究，他在接受采访时说：“如果要用一个词组来形容戴维·麦克米伦，那就是不走寻常路（think different）。戴维·麦克米伦待人处事都很平和，但对化学要求非常严格。”^[4]