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刚刚,2026诺贝尔化学奖揭晓,日本法国两位科学家获奖:攻克不对称合成世纪难题

刚刚,2026诺贝尔化学奖揭晓,日本法国两位科学家获奖:攻克不对称合成世纪难题 AI寒武纪
2026-10-07
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2026年诺贝尔化学奖正式揭晓。瑞典皇家科学院宣布,将该奖项授予法国化学家 Henri B. Kagan(亨利·B·卡冈)和日本化学家 Kenso Soai(硪合贤三),以表彰他们在不对称有机合成中发现非线性效应与自动催化机制。这一成果解开了困扰科学界一个多世纪的“生命手性”谜题。

获奖者简介

亨利·B·卡冈(HENRI B. KAGAN)

1930年出生于法国,1960年获法兰西公学博士学位,原法国巴黎南大学荣休教授。

硪合贤三(KENSO SOAI)

1950年出生于日本广岛,1979年获东京大学博士学位,日本东京理科大学荣休教授。

两人的发现不仅为制药工业提供了关键工具,更从化学层面解释了生命最初如何建立起单一手性的秩序。

生命的镜像难题:为何自然界“偏科”?

生命体内的分子结构具有严格的手性特征:构成人体蛋白质的氨基酸均为左手性,而构成DNA骨架的糖分子则全为右手性。这种自然界只选择一种形态的现象被称为“同手性”。

在人工化学合成中,普通反应通常生成等量的左手和右手分子混合物。然而,在制药领域,分子的手性方向至关重要。一种镜像分子可能具有疗效,而其对应异构体可能无效甚至有毒。上世纪60年代的沙利度胺悲剧便是典型案例,其镜像异构体导致了严重的先天畸形。

科学界长期致力于解答:生命诞生之初,是如何从对称的化学世界中筛选出单一手性的?

跨越百年的科学接力

这一谜题的解答历经了漫长的探索过程:

第一棒:巴斯德(1848-1857)
路易·巴斯德首次发现分子存在镜像形态,并观察到细菌仅分解特定手性的酒石酸,揭示了生命化学的偏向性。

第二棒:马尔克瓦尔德(20世纪初)
德国化学家马尔克瓦尔德利用手性催化剂,首次实现了比例略有倾斜的不对称合成。

理论奠基:查尔斯·弗兰克(1953)
物理学家弗兰克提出数学模型,指出生成完全同手性需满足三个条件:存在手性催化剂、具备增强优势分子并抑制劣势分子的机制、产物能作为催化剂实现自我复制。2001年和2021年的诺奖解决了第一个条件,而2026年的奖项正是表彰攻克后两个条件的卡冈与硪合。

卡冈:打破线性假设,发现非线性效应

1986年,卡冈推翻了当时化学界关于催化剂纯度与产物纯度呈线性对应的共识。

研究发现,金属原子在反应中结合两个手性分子时,会形成三种配对形态。其中,“左右混合”形态的催化效率极低,这种低活性状态消耗了杂质成分,使得高活性的“右右”或“左左”催化剂占据主导。最终产物的单一镜像纯度远高于催化剂初始纯度。

卡冈将这一现象命名为“非线性效应”,并通过实验证实,成功达成了弗兰克模型的第二项指标。

硪合贤三:实现化学自我复制

日本科学家硪合贤三承接了最后的攻关任务。他注意到某些反应产物与催化剂结构相似,提出了“产物催化自身生成”的设想。

1995年,硪合利用5-嘧啶基烷醇分子,首次实现手性产物的自动放大:在初始手性过量仅2%的情况下,最终产物手性过量达到87%。

2003年,硪合完成了里程碑式实验:在无预先加入手性催化剂的环境中,仅凭基础非手性原料和微小的随机涨落,通过自动催化机制,最终生成了纯度高达99.99%的单一手性分子。这是人类首次在实验室从零制造出接近完美的手性体系。

重塑工业应用与生命起源研究

工业价值:非线性效应已成为全球合成化学家的标准分析工具。工程师利用该效应优化反应,大幅降低了制药、香精、农药及新材料生产中的提纯成本。

科研意义:硪合反应激发了生命起源领域的研究热情。全球科学家正尝试将这一自动催化机制应用于氨基酸与核糖的合成,试图重现地球生命诞生初期的化学足迹。

两位获奖者以清晰的物理化学机制,解答了生命为何“独尊一手”的根本问题。

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