2026诺贝尔化学奖授予Kagan与Soai
2026年诺贝尔化学奖授予了巴黎南大学荣休教授Henri B. Kagan与东京理科大学荣休教授Kenso Soai,以表彰他们在与手性均一性(homochirality)起源相关的互补性突破。Kagan因发现不对称有机合成中的非线性效应获奖,Soai则因开发不对称有机合成中的自催化作用获奖。
核心科学问题
手性分子如同人的左右手,互为镜像但不完全相同。生命体是手性均一的,只由左手性氨基酸和右手性糖构成。不同对映体可能具有截然不同的性质。诺贝尔化学委员会主席Heiner linke表示,两人的工作“为一个持续一个多世纪的化学谜题提供了解决方案”。
科学家曾长期困惑于手性均一性如何在数十亿年前出现。隆德大学教授、诺贝尔化学委员会成员Peter Somfai在采访中解释:“现在我们今天在实验室里模拟了它,必须强调,不是40亿年前发生的方式,但我们首次模拟了它。”
Kagan的非线性效应
1986年,Kagan发现了一种操控化学反应的新方法,能够产生比以往认为可能更多的单一镜像产物。当时,他和同行致力于改进不对称反应以制备纯对映体。基于Willy Marckwald等人的工作以及布里斯托大学理论物理学家Charles Frank的数学贡献,科学家通常使用由金属原子和手性物质组成的催化剂,并假设混合左右手性催化剂会与产物手性呈线性关系。
Kagan质疑了这一假设。他测试了催化剂中不同对映体组合驱动反应的效果,最终意识到产物中对映体比例的关系并非线性。一种催化剂形式(左右手性组合)驱动反应的方式不同于其他两种形式(右右或左左组合),这意味着他找到了增强某一种对映体形成的方法。1986年,他描述了至少三种表现出非线性效应的不对称反应。
Soai的自催化反应
Soai在研究具有非线性效应的不对称化学反应时,发现反应催化剂与产物结构存在相似性。这提示或许可以设计一种催化剂在自催化过程中自我形成的反应。经过对不同分子的实验,Soai于1995年发表论文,描述发现了一种能够自我复制的手性物质,但尚未达到100%对映体纯度。
2003年,他终于展示了一种被称为Soai反应的化学反应,其中只形成两种可能镜像中的一种。该反应产生过量的对映体,后者进而形成自身副本,这是科学家首次在自然条件之外从非手性或外消旋条件中成功生成手性。Somfai评价称:“这大概是有机化学中最酷的实验。”
基础研究的广泛影响
尽管该奖项表彰的是基础有机化学研究,但Kagan和Soai的工作在工业和制药生产中影响巨大。许多活性药物分子也是手性的,只有一种化合物具有所需治疗效果,另一种可能没有疗效甚至有害。Somfai表示:“我们需要选择性制备它们的方法,在开发这类方法时,今年诺贝尔奖得主的发现很重要。他们为此提供了强大的工具。”
Soai在获奖后透露,接到委员会电话时他正在日本广岛家附近购物。他说:“这个领域有许多优秀的研究者,所以我特别高兴获得这个奖”,并“与如此著名的有机化学家Henri Kagan教授分享该奖”。
来源:GEN(英文原文,生物航编译,内容以原文为准)