北京时间10月7日,2026年诺贝尔化学奖揭晓,授予法国科学家亨利·B·卡甘和日本科学家硖合宪三,以表彰他们发现不对称有机合成中的非线性效应和自催化现象。
浙江大学化学系教授、博士生导师林旭锋在接受记者采访时,这样概括这项成果的分量:“他们共同回答了人类对生命起源的好奇。未来,手性药物、农药和香料的合成,都可能因此找到更高效、更绿色、成本更低的路径。”
据潮新闻
一个困扰百年的“偏心”之谜
要理解这个化学谜题,需要先认识一个概念——手性。
伸出手,将左右手掌心相向合拢,你会发现它们无法完全重叠。左手和右手,看起来对称,却永远无法通过旋转变成对方。在化学世界里,许多分子也存在同样的性质:它们和自己的镜像分子,如同左右手一样无法重叠,却又拥有完全相同的物理性质。这种分子被称为“手性分子”,两种形式互称“对映体”。
不对称有机合成,就是一门研究如何让化学反应只生成其中一种手性分子的学科。
这件事之所以重要,因为手性分子在生物体内往往表现出截然不同的活性。一种手性形式可能是治病的良药,另一种却可能毫无用处,甚至带来严重的毒副作用。
然而,自然界远比实验室“偏心”。林旭锋解释,生命体中的氨基酸等许多分子,都只以单一手性形式存在。组成地球生命的氨基酸几乎都是“左手”的,核酸中的糖几乎都是“右手”的。这就是所谓“同手性”现象。
可问题在于,这种单一手性的来源,一直是有争议和疑问的。原始地球环境中,如果存在某种微小的、随机的手性波动,它究竟是如何被保留下来并被放大到足以支撑整个生命体系的?这个问题困扰了科学家超过一个世纪。
从理论地图到实验道路
“此次诺奖两位获奖者的贡献需要放在一起理解,才能看清全貌。”林旭锋笑道。
1986年,卡甘用实验证明了一件反直觉的事:即使催化剂的手性纯度很低,产物的手性纯度依然可以远超预期——不对称性不仅不会被稀释,反而能被放大。但他只证明了“可能被放大”,没有找到将这种放大推到极致的反应体系。1995年,硖合宪三补上了这一环。他发现了一种不对称自催化反应——产物本身就能催化自己继续生成,手性偏向低至0.00005%,经过几轮自我放大,产物手性纯度竟能飙升到99.5%以上。
他做了一个清晰的对比来解释两人的贡献:“传统的不对称催化,比如2001年的诺贝尔化学奖,需要外加手性催化剂,而且催化剂本身不参与产物的构建。而卡甘和硖合宪三的工作表明,不需要外加手性催化剂,手性分子可以自我增值、自我放大。”
这相当于,卡甘画出了地图,硖合宪三找到了道路。他们的研究指向了一个新方向:只需要一个极其微弱的偶然偏差,自催化反应就能将其指数级放大,最终锁定为一种手性。而这条路不仅在科学上走得通,在产业上也有极大的现实意义。即使催化剂纯度不高,依然能获得高纯度的产物,这直接降低了催化剂制备的成本。如果有自催化反应,就意味着产物本身就能催化自己继续生成,不需要外加昂贵的手性催化剂。对制药行业来说,这意味着更低的原料成本、更简化的工艺路线。
从基础研究到产业落地
今天,全球小分子药物中75%以上为手性药物,其中60%可以通过不对称催化技术实现更高效、更绿色的合成。
林旭锋打了个比方:“我们生命体中的蛋白质也是手性的,药物分子要跟蛋白质起作用,就像一只手伸进一个手套。你不可能用左手去戴右手套。所以药物分子也需要匹配的手性,才能‘戴牢’那个手套,发挥治疗作用。”
卡甘今年96岁,硖合宪三76岁。从1986年卡甘发表非线性效应的论文,到1995年硖合宪三发现自催化反应,再到2026年诺贝尔奖的确认,这条路上走了整整四十年。
“对基础理论成果的确认需要时间。不同的实践、不同的验证,需要过程。”林旭锋表示,有些基础研究在刚开始的时候,从当时的角度看,恐怕没什么‘有用’的地方。但正是这些看似‘无用’的追问,最终可能改变我们对世界的理解。”
这可能正是此次诺贝尔化学奖表彰的意义所在,从一个关于分子“左右手”的追问,到工厂里手性药物中间体被批量制造出来,四十年间,好奇心驱动将不断走向惠及民生的无限旅程。
