破解百年“同手性”谜题，改写药物研发！95岁法国科学家与76岁日本科学家获得诺贝尔化学奖
每经记者｜王嘉琦 每经编辑｜程鹏 高涵
记者|王嘉琦
编辑|程鹏 高涵易启江校对|何小桃
化学家研发新药时，总是面临一个问题：许多药物分子存在两种互为非等同镜像的形态：一种具备治疗效果，另一种则可能带来有害的副作用。
这背后的根本原因和生命的基础化学特性有关：许多构成生命的分子存在外观相似却并不完全相同的两种形态——同手性（homochiral），就像人的左手与右手。
数十年来，研究者理论上已知可以设计出只生成其中一种镜像分子的反应，但如何在实际中实现这一点，始终是一个谜团。
10月7日，亨利·B·卡甘（Henri B. Kagan）与硖合宪三（Kenso Soai）荣获2026年诺贝尔化学奖，正是因为他们找到了这一问题的答案。
两人将平分1200万瑞典克朗（约合人民币803万元）。
巴黎第十一大学的亨利·B·卡甘于1930年12月15日生于法国布洛涅-比扬古。
图片来源：诺贝尔奖官网
2001年诺贝尔化学奖表彰不对称催化领域的研究时，亨利·B·卡甘的落选曾引发法国科学界抗议。
时隔25年，95岁的他终于获得这一殊荣。
目前，最高龄诺奖得主的纪录仍由约翰・B・古迪纳夫（John B. Goodenough）保持。
2019年，他因对锂离子电池研发的贡献获得诺贝尔化学奖，时年97岁。
硖合宪三通过电话对委员会成员表示：“收到这个好消息，我非常激动。
毫无疑问，这是我人生中最振奋的日子之一。
”他说，诺贝尔委员会联系到他时，他正在家附近购物。
硖合宪三于1950年生于日本广岛，目前任职于东京理科大学。
诺贝尔化学委员会主席海纳・林克（Heiner Linke）表示：“亨利·B·卡甘与硖合宪三解开了一个跨越百年的化学谜题：同手性如何自发产生。
他们研发的化学反应令人惊叹。
”
亨利·B·卡甘与硖合宪三的发现，对设计药物合成反应起到了决定性作用。
一个百年谜团：生命分子为何只偏爱“一只手”？
早在1857年，法国著名科学家、微生物学和免疫学先驱路易·巴斯德（Louis Pasteur）就发现，生命中的化学分子似乎存在一种特殊的“偏好”：面对一对互为镜像的分子，细菌只会利用其中一种。
此后研究发现，天然氨基酸和DNA中的糖也都遵循类似规律。
认识到生命分子只选用一对对映异构体中的一种后，新的问题随之而来：生命起源之初发生了什么，让生命化学拥有了这种“单手性”？
化学家在实验室合成手性分子时，得到的永远是两种异构体等量混合的产物。
那么，为什么生物体只使用氨基酸的其中一种镜像形态？同手性究竟如何产生？
亨利·B·卡甘推翻固有认知找到放大目标分子的办法
上世纪80年代初，亨利·B·卡甘和众多化学家一同致力于优化不对称反应，目标是制备高纯度的对映异构体，用于药物制造等领域。
反应纯化的重要性，早已被20世纪60年代初的反应停（沙利度胺）事件所证实：这种镇静剂导致数千名新生儿先天缺陷。
研究者事后查明，正是药物活性成分的镜像异构体造成了毒害。
当时学界普遍认为，催化剂中两种镜像分子的比例，会按照“线性关系”传递给最终产物。
亨利·B·卡甘对这个假设提出质疑。
他发现了一个意料之外的现象：左旋-右旋型催化剂的反应活性和另外两种完全不同。
他用不同异构体配比的催化剂开展实验，发现产物比例并不像其他化学家所假设的那样呈线性关系；亨利·B·卡甘绘制的结果曲线是弯曲的。
这意味着他找到了放大产物中某一种对映异构体生成量的方法。
1986年，他报道了至少三种展现出化学家所称非线性效应的不对称反应。
这是历史性突破，大批化学家开始研究这一新现象，东京理科大学的硖合宪三便是其中之一，他完成了这条思想链条的最后一环，促成2026年诺贝尔化学奖。
图片来源：央视新闻
硖合宪三的“神奇”化学反应：能让分子实现自我放大
硖合宪三研究一种具有强烈非线性效应的不对称化学反应。
仔细分析该反应的催化剂与产物结构后，他发现二者高度相似。
一个想法由此萌生：能不能设计一个反应，依靠自催化过程，让催化剂由反应自身生成？
通过测试大量不同分子，硖合宪三找到了一种手性物质——5-嘧啶基烷醇，它可以实现自我生成。
1995年发表的论文中，他描述了这项开创性实验：起始原料中，某一对映异构体仅多出2%，最终产物中该异构体过量比例达到87%。
该反应具备自我放大特性。
硖合宪三又持续探索了八年，寻找最理想的自催化体系。
2003年，他终于报道了这样一个化学反应：反应生成过量的某一对映异构体，而该异构体又可以作为催化剂不断自我复制。
这是自生命诞生以来，人类首次从非手性的原料混合物中创造出手性分子。
硖合反应被认为是化学史上最精巧的实验之一。
启动催化过程时，两种对映异构体都会生成，但反应由随机因素主导，其中一种会略微更多。
这一点点微小的过量，就足以让这种异构体主导整个化学反应，最终在产物中的占比可以高达99.99%。
重复实验时，也可能换成另一种异构体占据主导；最终得到哪一种异构体，取决于反应开端的随机事件。
惠及医药、香料、农用化学品等众多领域
亨利·B·卡甘和硖合宪三的研究成果改变了化学家制造药物分子的底层方法：面对一对几乎一模一样的“镜像分子”，化学家第一次拥有了更强的能力，让反应“选择”自己真正需要的那一个。
2022年由英国皇家化学学会出版的专业参考书《不对称自催化：硖合反应》专门总结了Soai反应的应用。
其中提到，Carreira团队曾利用不对称自催化及其手性放大机制，完成了HIV治疗药物依非韦伦（efavirenz）关键中间体的手性合成。
硖合反应重新点燃了化学家探索生命起源的热情。
如今世界各地的研究者正在复现硖合宪三的成果，目标是合成同手性的氨基酸与糖。
亨利·B·卡甘发现的非线性效应，已经成为化学家设计新反应的重要工具。
反应呈现非线性特征，可以帮助研究者理解反应机理，进而优化反应，尽可能获得高纯度的产物对映异构体。
对于所有生产和生命体发生作用的化学品的企业来说，这一点至关重要，相关产品包括药物、香精、香料与农用化学品，在部分新材料的生产中同样意义重大。
诺贝尔化学奖揭晓！一个微小偏差，如何让分子“选边站”？｜科技观察
封面新闻记者 边雪 当地时间10月7日，瑞典皇家科学院宣布，将2026年诺贝尔化学奖授予法国科学家亨利·B·卡根（Henri B. Kagan）和日本科学家硤合宪三（Kenso Soai），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”。两位科学家将平分1200万瑞典克朗（约合 801 万元人民币）奖金。
“很多分子存在两种不同的版本。
就像我的双手，它们互为镜像，看起来相似，却无法彼此完全重合。
”2026年诺贝尔化学委员会主席海纳·林克在发布会上解释说，这类分子被称为“手性分子”，英文“chiral”一词就来自希腊语中“手”的含义。
问题也由此出现：如果化学反应可以产生一对“左右手”完全不同的分子，为什么生命却往往只选择其中一种？这也是今年诺贝尔化学奖所触及的核心问题。
一对“镜像分子”，为什么生命只选一个？ 在化学世界里，有些分子的原子组成和连接方式完全相同，却存在两种互为镜像、无法完全重合的结构。
这种性质被称为“手性”，两种镜像结构则称为对映体。
这并不只是一个抽象的几何问题。
对于生命系统而言，分子的空间结构非常重要。
诺贝尔委员会在今年的奖项解释中指出，氨基酸等分子可以以两种镜像形式存在，但生命体中的蛋白质却主要使用其中一种形式，这种现象被称为“同手性”（homochirality）。
这就形成了一个长期存在的科学谜题：如果在一般的化学反应中，两种镜像分子在原则上具有对等地位，那么生命最初为什么会“偏向”其中一个？ 发布会现场，林克把今年的诺奖工作称为“基础化学”，因为它并不是简单寻找一种新的材料或新的化学用途，而是在追问一个更底层的问题：化学体系中的微小不对称，究竟能不能自己被放大？ 长期以来，化学家尝试通过反应制造具有特定手性的分子，但如果没有特殊机制，反应往往会得到两种镜像分子的混合物。
对于药物研发来说，这尤其重要，因为同一分子的两个镜像版本，在与人体中的其他分子相互作用时，可能产生不同的效果。
因此，化学家不仅希望“制造一个分子”，还希望能够控制它究竟采取哪一种空间结构。
卡根和硤合宪三的工作，正是在这里改变了人们对不对称化学的认识。
从一个微小偏差，到明显的“单边倒” 卡根首先解决的是一个看似简单、实际上非常关键的问题：在不对称有机合成中，能不能把一个很小的手性差异进一步放大？ 1986年，卡根发现了一种控制化学反应的新方法，使一种镜像分子的生成比例能够超过此前理论和实验上普遍认为的水平。
诺贝尔委员会认为，这是理解“不对称放大”的一个关键步骤。
最值得关注的是“非线性”，如果一个反应是线性的，那么输入端的变化大致会对应输出端的成比例变化。
但在一些不对称催化体系中，情况并非如此：催化体系中原本非常微小的手性差异，最终可能被明显放大。
这意味着，化学体系中的一个微小“偏心”，并不一定会被平均掉，它可能恰恰成为下一步变化的起点，而这为后来理解自然界中的手性选择提供了重要思路。
如果说卡根研究的是“如何把小差异放大”，那么硤合宪三进一步提出了一个更加令人惊讶的问题：如果反应产生的产物本身，又能反过来帮助产生更多同样的产物，会发生什么？ 答案在于自催化。
当产物开始“帮助自己产生” 在普通化学反应中，催化剂可以加速反应，但自催化体系更加特殊，反应产生的物质本身可以参与促进后续反应。
如果这种机制又与手性联系起来，就可能出现一种具有反馈特征的化学过程：最初只有非常微弱的手性差异，但生成的手性产物又促进更多具有相同手性的产物生成，于是原本微小的差异被一轮又一轮地放大。
硤合宪三沿着这条路径继续推进。
诺贝尔委员会介绍，1995年的一项研究为一种可能具有“同手性”的化学反应提供了重要线索；到了2003年，硤合宪三展示了一种反应，在其中最终只形成了两种可能镜像结构中的一种。
按照诺贝尔委员会的说法，在此之前，除了生命本身之外，还没有人实现这样的化学结果。
这项工作后来成为著名的“硤合自催化反应”研究体系。
在今年的诺贝尔化学奖发布会上，林克用了一个相当醒目的评价：“他们所开发的化学反应是惊人的。
”他同时表示，卡根和硤合宪三的工作为一个存在了一个多世纪的化学谜题提供了答案：同手性如何能够自发出现。
这里的“自发”并不是说分子凭空产生了某种意识或者选择，而是说，在特定化学反应和反馈机制下，一个原本很小的手性不平衡，可以通过非线性效应和自催化过程被不断放大，最终使体系明显偏向一种手性。
从这个意义上说，今年的诺贝尔化学奖奖励的并不只是两个具体的化学反应，而是一种对于化学体系如何产生“不对称”的新认识。
这不仅是“左右手”的故事 今年诺贝尔化学奖之所以受到关注，还有一个现实原因：手性控制与现代药物研发密切相关。
在药物分子中，三维空间结构可能直接影响分子与人体靶点之间的相互作用。
对于化学家而言，如果希望精准制造某一种具有特定空间结构的分子，就必须掌握不对称合成的方法。
诺贝尔委员会明确指出，卡根和硤合宪三的发现已经成为设计药物制造反应的重要基础。
更有意思的是，它还触及了一个更加宏大的问题：生命为什么是“不对称”的？我们今天看到的生命世界，并不是完全左右对称的。
蛋白质中的氨基酸具有特定的手性偏好，而糖类等重要生物分子也表现出手性选择。
生命最终为何形成这样的“单边选择”，一直是科学界长期讨论的问题。
今年的诺贝尔化学奖并不能简单地说“破解了生命起源”，也不能理解为已经完整解释了生命为什么选择某一种手性，生命起源涉及化学、地质、生物学等多个层面的复杂过程。
但卡根和硤合宪三的工作至少回答了其中一个关键的化学问题：一个最初非常微小的手性不平衡，确实可以通过非线性效应和自催化机制被放大，最终形成高度明显的手性偏向。
这让“生命为什么呈现单一手性”不再只是一个只能从结果倒推原因的问题。
从1986年卡根发现不对称放大的重要现象，到硤合宪三后来建立能够实现高度手性选择的自催化反应，两项研究跨越了数十年，却最终在同一个问题上汇合：如何让化学从一个原本可能“左右各半”的体系，走向明显的“偏向一边”。
自然界中的巨大差异，有时并不是从一个巨大的变化开始，而可能始于一个微小得几乎可以忽略的偏差。
今年的诺贝尔化学奖告诉人们，在合适的化学机制下，这样的微小偏差不仅不会消失，还可能被不断放大，最终改变整个体系的走向。
破解百年谜题，改写药物研发！95岁法国化学家获得“迟到了25年”的诺奖，与76岁日本化学家分享800万元奖金
化学家研发新药时，总是面临一个问题：许多药物分子存在两种互为非等同镜像的形态：一种具备治疗效果，另一种则可能带来有害的副作用。这背后的根本原因和生命的基础化学特性有关：许多构成生命的分子存在外观相似却并不完全相同的两种形态——同手性（homochiral），就像人的左手与右手。
数十年来，研究者理论上已知可以设计出只生成其中一种镜像分子的反应，但如何在实际中实现这一点，始终是一个谜团。
10月7日，亨利·B·卡甘（Henri B. Kagan）与硖合宪三（Kenso Soai）荣获2026年诺贝尔化学奖，正是因为他们找到了这一问题的答案。
两人将平分1200万瑞典克朗（约合人民币803万元）。
巴黎第十一大学的亨利·B·卡甘于1930年12月15日生于法国布洛涅-比扬古。
图片来源：诺贝尔奖官网 2001年诺贝尔化学奖表彰不对称催化领域的研究时，亨利·B·卡甘的落选曾引发法国科学界抗议。
时隔25年，95岁的他终于获得这一殊荣。
目前，最高龄诺奖得主的纪录仍由约翰・B・古迪纳夫（John B. Goodenough）保持。
2019年，他因对锂离子电池研发的贡献获得诺贝尔化学奖，时年97岁。
硖合宪三通过电话对委员会成员表示：“收到这个好消息，我非常激动。
毫无疑问，这是我人生中最振奋的日子之一。
”他说，诺贝尔委员会联系到他时，他正在家附近购物。
硖合宪三于1950年生于日本广岛，目前任职于东京理科大学。
诺贝尔化学委员会主席海纳・林克（Heiner Linke）表示：“亨利·B·卡甘与硖合宪三解开了一个跨越百年的化学谜题：同手性如何自发产生。
他们研发的化学反应令人惊叹。
” 亨利·B·卡甘与硖合宪三的发现，对设计药物合成反应起到了决定性作用。
一个百年谜团：生命分子为何只偏爱“一只手”？ 早在1857年，法国著名科学家、微生物学和免疫学先驱路易·巴斯德（Louis Pasteur）就发现，生命中的化学分子似乎存在一种特殊的“偏好”：面对一对互为镜像的分子，细菌只会利用其中一种。
此后研究发现，天然氨基酸和DNA中的糖也都遵循类似规律。
认识到生命分子只选用一对对映异构体中的一种后，新的问题随之而来：生命起源之初发生了什么，让生命化学拥有了这种“单手性”？ 化学家在实验室合成手性分子时，得到的永远是两种异构体等量混合的产物。
那么，为什么生物体只使用氨基酸的其中一种镜像形态？同手性究竟如何产生？ 亨利·B·卡甘推翻固有认知，找到放大目标分子的办法 上世纪80年代初，亨利·B·卡甘和众多化学家一同致力于优化不对称反应，目标是制备高纯度的对映异构体，用于药物制造等领域。
反应纯化的重要性，早已被20世纪60年代初的反应停（沙利度胺）事件所证实：这种镇静剂导致数千名新生儿先天缺陷。
研究者事后查明，正是药物活性成分的镜像异构体造成了毒害。
当时学界普遍认为，催化剂中两种镜像分子的比例，会按照“线性关系”传递给最终产物。
亨利·B·卡甘对这个假设提出质疑。
他发现了一个意料之外的现象：左旋-右旋型催化剂的反应活性和另外两种完全不同。
他用不同异构体配比的催化剂开展实验，发现产物比例并不像其他化学家所假设的那样呈线性关系；亨利·B·卡甘绘制的结果曲线是弯曲的。
这意味着他找到了放大产物中某一种对映异构体生成量的方法。
1986年，他报道了至少三种展现出化学家所称非线性效应的不对称反应。
这是历史性突破，大批化学家开始研究这一新现象，东京理科大学的硖合宪三便是其中之一，他完成了这条思想链条的最后一环，促成2026年诺贝尔化学奖。
图片来源：央视新闻 硖合宪三的“神奇”化学反应：能让分子实现自我放大 硖合宪三研究一种具有强烈非线性效应的不对称化学反应。
仔细分析该反应的催化剂与产物结构后，他发现二者高度相似。
一个想法由此萌生：能不能设计一个反应，依靠自催化过程，让催化剂由反应自身生成？ 通过测试大量不同分子，硖合宪三找到了一种手性物质——5-嘧啶基烷醇，它可以实现自我生成。
1995年发表的论文中，他描述了这项开创性实验：起始原料中，某一对映异构体仅多出2%，最终产物中该异构体过量比例达到87%。
该反应具备自我放大特性。
硖合宪三又持续探索了八年，寻找最理想的自催化体系。
2003年，他终于报道了这样一个化学反应：反应生成过量的某一对映异构体，而该异构体又可以作为催化剂不断自我复制。
这是自生命诞生以来，人类首次从非手性的原料混合物中创造出手性分子。
硖合反应被认为是化学史上最精巧的实验之一。
启动催化过程时，两种对映异构体都会生成，但反应由随机因素主导，其中一种会略微更多。
这一点点微小的过量，就足以让这种异构体主导整个化学反应，最终在产物中的占比可以高达99.99%。
重复实验时，也可能换成另一种异构体占据主导；最终得到哪一种异构体，取决于反应开端的随机事件。
惠及医药、香料、农用化学品等众多领域 亨利·B·卡甘和硖合宪三的研究成果改变了化学家制造药物分子的底层方法：面对一对几乎一模一样的“镜像分子”，化学家第一次拥有了更强的能力，让反应“选择”自己真正需要的那一个。
2022年由英国皇家化学学会出版的专业参考书《不对称自催化：硖合反应》专门总结了Soai反应的应用。
其中提到，Carreira团队曾利用不对称自催化及其手性放大机制，完成了HIV治疗药物依非韦伦（efavirenz）关键中间体的手性合成。
硖合反应重新点燃了化学家探索生命起源的热情。
如今世界各地的研究者正在复现硖合宪三的成果，目标是合成同手性的氨基酸与糖。
亨利·B·卡甘发现的非线性效应，已经成为化学家设计新反应的重要工具。
反应呈现非线性特征，可以帮助研究者理解反应机理，进而优化反应，尽可能获得高纯度的产物对映异构体。
对于所有生产和生命体发生作用的化学品的企业来说，这一点至关重要，相关产品包括药物、香精、香料与农用化学品，在部分新材料的生产中同样意义重大。
每日经济新闻
