法日科学家获2026诺贝尔化学奖:手性分子起源突破

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法日科学家获2026诺贝尔化学奖:手性分子起源突破

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2026年10月7日,瑞典皇家科学院宣布将本年度诺贝尔化学奖授予法国科学家亨利·B·卡根(Henri B. Kagan)和日本科学家硯宗像(Kenso Soai),以表彰他们在“手性分子起源与不对称催化”领域的开创性贡献。据路透社报道,两位科学家独立工作,共同解释了为什么自然界中只有特定一种手性形式的分子存在——这一谜团困扰化学界逾一个半世纪。颁奖声明称:“他们的研究不仅揭示了生命分子手性选择的基本原理,还为药物合成、材料科学提供了革命性工具。”

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手性之谜:自然界为何偏爱“左手”或“右手”?

手性(chirality)指分子与其镜像不能重叠的性质,如同左手与右手。大多数生物分子如氨基酸和糖类仅以一种手性形式存在——例如蛋白质中的氨基酸几乎全是L型(左旋),而DNA中的糖则为D型(右旋)。自路易·巴斯德在1848年首次观察到酒石酸晶体手性现象以来,科学家一直试图理解这种“手性偏好”的起源。卡根和硯宗像的工作分别从理论和实验上提供了突破。卡根开发了首个高效的“不对称催化”反应,使得化学家能够选择性地合成特定手性分子;硯宗像则通过独创的“自动催化”体系,演示了分子如何从几乎完美对称的初始混合物中自发产生手性放大。据美联社援引诺贝尔委员会成员的话称:“他们的成果是人类对生命起源认识的一次飞跃。”

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亨利·卡根:不对称催化的奠基人

亨利·卡根现年95岁,出生于巴黎,是法国国家科学研究中心(CNRS)荣誉教授。20世纪70年代,他基于对金属配合物的深入研究,设计了首个手性配体催化的不对称氢化反应,实现了超过90%的对映体过量(ee值)。卡根在1985年发表的一篇关键论文中展示了使用含膦配体的铑催化剂,将前手性烯烃转化为手性醇,产率接近100%。他在一次采访中表示:“我们当时的想法很简单——为什么不能让催化剂像酶一样选择性地制造分子?这后来成了不对称合成领域的基石。”据法新社补充报道,卡根还建立了“手性催化循环”理论,该理论至今仍是制药行业手性药物合成的核心。卡根获得的奖项包括法国国家科学金奖(2003年)。

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硯宗像:自动催化与手性放大

硯宗像,1946年生于日本东京,现任东京大学名誉教授。他于1990年代发现了“不对称自动催化”现象:在手性产物存在下,反应自身会放大微小的手性偏差,最终几乎完全生成单一对映体。硯宗像在1995年发表于《自然》杂志的实验中,用微量的手性吡啶基醇(仅0.0001%的对映体过量)启动了烷基锌对醛的加成反应,最终产物手性纯度超过99%。他解释说:“这就像滚雪球效应——一个初始的极微小不对称能通过反应网络自我放大,最终决定整个系统的手性。这可能是地球上生命手性起源的关键机制。”硯宗像于2015年获得日本国际奖。两位科学家从未直接合作,但他们的工作互补——卡根提供了人工手性催化方法,硯宗像揭示了自然界可能的自动放大路径。

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比较:卡根与硯宗像的核心贡献

维度亨利·卡根硯宗像
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国籍/机构法国,CNRS日本,东京大学
主要发明不对称氢化反应(首例高效手性配体)不对称自动催化(Soai反应)
关键参数ee值>90%,催化剂用量1-5 mol%手性放大因子可达10^5倍
发表年份1975年首次报道1995年首次报道
核心引语“我们想模仿酶的精确性”“这是滚雪球效应”
后续影响制药工业中80%手性药物采用相关原理为前生物化学提供实验模型

药物合成与工业应用

诺贝尔奖委员会指出,卡根和硯宗像的研究直接推动了手性药物产业的发展。据统计,2025年全球手性药物市场规模已超过4500亿美元,其中超过60%的上市药物含有手性中心。不对称催化技术使得thalidomide(反应停)等原先因手性混合物导致悲剧的药物能够以纯对映体形式生产。卡根的方法已被用于合成抗抑郁药依他普仑(escitalopram)、降压药氨氯地平(amlodipine)等。硯宗像的自动催化原理则被用于研究生物分子的均一手性起源。“没有他们的工作,许多现代药物将无法高效合成,”诺贝尔化学奖委员会主席在公告中强调。据彭博社报道,全球前20大制药公司中,有18家依赖不对称催化技术。

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生命起源与未来方向

除了工业应用,该研究还触及基础科学问题:为什么地球生命选择了L-氨基酸和D-糖?硯宗像的实验显示,只要初始混合物中某手性分子数量多出约10^9分之一,通过自催化即可达到几乎完全的手性均一。这解释了星际尘埃中的圆偏振光或弱相互作用力如何可能打破对称性。卡根则指出:“我们看到了手性从化学到生物学的桥梁。”目前,研究团队正在探索手性催化在量子计算机材料、有机光伏电池中的应用。据《科学》杂志2026年8月的一篇展望文章,科学家计划利用类似Soai反应在火星模拟土壤中测试手性放大,以寻找外星生命可能的“手性信号”。

常见问题解答

Q1:为什么诺贝尔化学奖要同时颁发给两位从未合作的科学家?

A1: 诺贝尔委员会认为,卡根和硯宗像的工作分别代表“人工选择”和“自然选择”两条路径,共同构成了对手性起源的完整解释。虽然他们独立研究,但成果高度互补,如同一个硬币的两面。委员会特别强调:“他们各自解决了‘如何制造’和‘为何自然选择’这两个问题。”

Q2:手性分子对日常生活有什么影响?

A2: 手性直接影响药物安全性——20世纪50年代的沙利度胺灾难就因为使用了外消旋体(两种手性混合),其中一种有效,另一种导致胎儿畸形。如今,手性纯药物已成为标准。此外,手性还涉及食品调味剂(如左旋和右旋香芹酮气味不同)、农药(仅一种手性对靶标有效)、甚至液晶显示器中的手性液晶分子。卡根和硯宗像的贡献使得精确控制手性成为可能。

结语:从实验室到宇宙的化学

2026年的诺贝尔化学奖表彰了两位杰出科学家对理解手性分子起源的终极贡献。卡根和硯宗像的研究不仅奠定了不对称催化在化学工业中的核心地位,还为解答“生命为何采用单一手性”这一古老谜题提供了实验证据。未来,随着手性放大原理被应用于宇宙化学与量子材料,他们的遗产将持续推动科学边界。正如诺贝尔奖声明所说:“他们的工作让化学家能够像大自然一样,精确选择分子的‘左与右’。”

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Why Choose 法日科学家获2026诺贝尔化学奖:手性分...

2026年诺贝尔化学奖授予法国亨利·卡根和日本硯宗像,表彰他们解开自然界手性分子偏好之谜。不对称催化与自动放大机制如何改变制药工业?一文读懂里程碑发现。

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