瑞典皇家科学院宣布,2026年诺贝尔化学奖授予法国巴黎第十一大学的Henri B. Kagan和日本东京理科大学的硤合宪三,以表彰他们在不对称有机合成中发现非线性效应与自催化。现年95岁的Kagan曾于2001年与诺奖擦肩而过,此次时隔25年获奖。诺贝尔化学委员会主席Heiner Linke表示,两人解决了一个困扰化学界上百年的谜团:生命的单一手性究竟如何自发产生。
手性指分子互为镜像却无法重叠的性质,19世纪巴斯德在研究酒石酸时即发现对映异构体。生命只采用其中一种镜像:蛋白质中的氨基酸为左手性,DNA中的糖为右手性,这一现象称为单一手性。上世纪60年代反应停事件导致全球上万名婴儿出生缺陷,事后分析发现起效与致害分别来自药物的两种镜像分子,制药业由此对单一手性合成产生硬需求。但化学家在试管中合成手性分子,得到的往往是左右各半。
1953年,理论物理学家查尔斯·弗兰克提出数学模型,认为从无到有实现单一手性需满足三个条件:不对称反应且存在手性催化剂;有机制抑制劣势镜像、放大优势镜像;产物本身即催化剂,可自我复制并指数增长。此前不对称催化领域的先驱已获2001年和2021年诺贝尔化学奖,今年的奖项则颁给后两个条件。
1986年,Kagan通过研究金属催化剂机理发现,一个金属中心常同时结合至少两个手性配体,形成右-右、左-左和左-右三种组合,其中左右混杂的异手性催化剂活性极低。他在《美国化学会志》报道了三个表现出非线性效应的反应:产物中单一镜像的纯度可以超过催化剂本身的纯度。这一曲线后来成为化学家的诊断工具,用于判断反应机理、优化手性纯度,广泛应用于制药、香精和农药行业。硤合宪三则在不称反应研究中发现催化剂与产物结构相似,攻克了自催化这一条件。