北京时间10月7日下午，2026年诺贝尔化学奖得主名单正式揭晓。Henri B. Kagan博士和Kenso Soai博士因在不对称有机合成中发现非线性效应和自催化作用方面的贡献，共同摘得这一桂冠。下面，我们将与大家一道回顾两位获奖者与其他科学家在这一领域的探索历史。
某些分子，例如氨基酸，存在两种互为镜像的形式。然而，在生命体中，只存在其中一种镜像形式。长期以来，这种化学不对称性究竟如何产生，一直是困扰化学家的谜题。
化学家在设计药物时面临同样的困境。许多药物分子存在两种互为镜像的变体——化学家称之为“对映体”：一种具有治疗效果，另一种却可能带来不必要的、甚至有害的副作用。上世纪六十年代的“反应停”事件便是惨痛教训：沙利度胺的一种对映体能缓解孕吐，而另一种则导致了数千名婴儿的先天畸形。
这一困境的根源，指向生命化学的一个基本特征：生命是“同手性”的。如同人的双手，氨基酸存在左旋和右旋两种镜像形态，但构成人体蛋白质的氨基酸几乎清一色是左旋的；DNA中的糖分子则恰好相反，几乎全是右旋的。另一种镜像形态在自然界中极为罕见。
生命为何只选择了“一只手”？这个问题困扰了化学家整整一个半世纪。
2026年诺贝尔化学奖表彰的正是那些使化学家能够引导化学反应朝着同手性方向发展的重要发现。两位获奖科学家为世纪难题提供了答案：同手性如何能够自发产生。
一条跨越百年的思想链
故事始于1848年。法国科学家Louis Pasteur在显微镜下观察酒石酸晶体时发现，它们存在两种互为镜像的形态。他用镊子将两种晶体逐一分离，分别溶解后通入偏振光——一种溶液使光向右偏转，另一种使光向左偏转。这一实验让化学家首次认识到：分子也可以具有“手性”。
1857年，Pasteur又有了新发现。细菌在发酵酒石酸时，只“吃”右旋的那一种，对左旋的镜像分子视而不见。生命化学具有手性偏好——这一想法由此萌芽。此后，研究者发现天然氨基酸无一例外地使偏振光左旋，而DNA中的糖分子则使光右旋。生命从起点就选择了单一的手性方向。
然而，当化学家在实验室中合成手性分子时，得到的总是两种对映体的等量混合物。为什么生命体只保留了其中一种？同手性究竟如何产生？
二十世纪初，德国化学家Willy Marckwald实现了首次不对称合成——他使用手性催化剂，使产物中一种对映体略多于另一种。差异虽微，却是一个突破性的起点。
1953年，布里斯托尔大学的理论物理学家Charles Frank提出了一个精妙的数学模型。他指出，如果一个化学反应同时满足三个条件——手性催化剂驱动的不对称反应、对一种对映体的增强与另一种的抑制、以及反应的自催化——那么从等量混合物出发，就可能涌现出完全的同手性。这一理论在化学界广为流传，却长期停留在纸面上，成为教科书上的“化学谜题”，等待有人将其变为现实。
Kagan的“非线性”突破
1980年代，Henri Kagan博士在巴黎第十一大学从事不对称催化研究。当时的化学家致力于改进不对称反应，以获取尽可能纯净的对映体——“反应停”事件之后，这一目标对制药行业尤为重要。
研究者们通常使用含金属原子和手性分子的双组分催化剂，并默认一个假设：催化剂的手性会“线性”传递给产物。换言之，如果催化剂中两种对映体各占一半，产物中也应该是等量的。
Kagan博士开始质疑这一假设。他深入思考催化剂的运作机制：金属原子在反应中往往同时与多个手性分子结合，这意味着催化剂至少存在三种形态——“右右”“左左”和“左右”。前两者分别催化生成互为镜像的产物，但“左右”混合型催化剂的表现如何？
1986年，Kagan博士用实验给出了答案。当他以不同比例的对映体组合催化剂时，产物比例并非线性关系，而是一条曲线。原因在于，“左右”混合型催化剂的反应速度远低于另外两种。这意味着，即使催化剂中某一对映体仅略占优势，产物中该对映体的过量程度也会被显著放大。
这就是化学家所说的“非线性效应”。Kagan博士在一篇论文中报告了三种展现非线性效应的不对称反应，这是一项历史性突破。他不仅验证了Frank模型中的第二个条件，更为化学家提供了一把全新的工具——通过理解反应的非线性特征，优化催化剂设计，获取纯度更高的对映体。
1986年，Kagan博士迈出了决定性的第一步。他发现了一种操控化学反应的新方法，使得研究人员能够获得远超此前认知水平的单一镜像形式过量产物。
Soai博士的优雅反应解开了谜题
随后，Kenso Soai博士继续推进这一领域的发展。Kenso Soai博士探索了一个具有显著非线性效应的不对称化学反应。当他仔细审视反应催化剂与所生成产物的结构时，他意识到二者具有显著的相似性。
20世纪90年代初，已有若干已知的自催化反应实例，但没有一个是不对称的。通过对许多不同分子进行实验，Soai博士成功找到了一种能够自催化的手性物质5-pyrimidyl alkanol。在1995年的一篇论文中，他描述了这一革命性的实验。他从5-pyrimidyl alkanol的一种对映体过量2%开始，最终得到87%的过量。该反应具有自增强特性，并满足Frank的全部判据，但并未达到生命所具有的100%对映体纯度。
此后又过了八年，Soai博士继续寻找终极的自催化过程。2003年，他终于能够展示一个化学反应：该反应生成一种过量的对映体，随后该对映体又生成自身的拷贝。这是首次有人成功地从非手性分子组合中创造出手性。
Soai反应被认为是有史以来最优雅的化学实验之一。当Soai启动该催化过程时，两种对映体都会生成，但由于该过程受偶然性支配，其中一种对映体生成得略多。这一微小的过量已足以使该对映体主导整个化学反应。最终，它可以占产物的99.99%。当Soai博士重复该反应时，另一种对映体也可能取而代之；他最终获得哪种对映体，取决于反应开始时偶然发生的情况。
尾声
正是由于两位科学家与该领域其他科学家的工作，我们如今才得以理解同手性是如何产生的。他们的发现对于分子合成与药物发现具有重要意义，也深刻影响了现代药物化学的发展。2026年诺贝尔化学奖的殊荣，无疑是对他们杰出成就的最好褒奖。
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