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乔不迟 发自 凹非寺
量子位 | 公众号 QbitAI
刚刚，2026年诺贝尔化学奖正式揭晓！
瑞典皇家科学院宣布，今年的诺贝尔化学奖授予法国巴黎第十一大学的 Henri B. Kagan（亨利·卡根） 和日本东京理科大学的 Kenso Soai（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。
其中， 现年95岁 的法国化学泰斗Kagan老爷子，曾 在2001年与诺奖擦肩而过 引发巨大争议。
时隔25年，他终于拿下属于自己的诺贝尔奖，令整个化学界为之振奋～
诺奖官方给出的评价极高，诺贝尔化学委员会主席Heiner Linke表示：
亨利·卡根和硤合宪三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是如何自发产生的。他们开发的化学反应极其壮观。
亨利·卡根和硤合宪三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是如何自发产生的。他们开发的化学反应极其壮观。
为什么生命只偏爱某一种镜像分子？这两个人究竟研究出了什么，能让化学分子像生命一样学会“选边站”？
为什么大自然只选一只手？
要搞懂两位大师的贡献，得先聊聊化学里最神奇的“手性”。
伸出你的左右手，它们看起来一模一样，但不管怎么旋转，手心朝上时左手都绝不可能和右手完全重合。 这种互为镜像但无法重叠的性质，在化学上就叫手性（Chiral）。
早在19世纪中叶，微生物学奠基人路易·巴斯德在研究葡萄酒里的酒石酸时，就通过显微镜发现有些分子竟然存在互为镜像的两种形式，也就是对映异构体。
更神奇的地方在于，生命只用其中一只“手”。
组成你蛋白质的氨基酸，清一色是左手性的；DNA里的糖，清一色是右手性的。这种现象就叫同手性，来自希腊语里“相同”和“手”两个词。
这种生命只采用单一镜像分子的现象，被称为单一手性（Homochirality）。
两只手，用哪只，后果可以很严重。
上世纪60年代初的反应停（thalidomide）事件就是最惨痛的教训。这种镇静药导致全球上万名婴儿出生缺陷，事后分析才发现，药物里真正起效的是一种镜像分子，而造成伤害的，正是它的另一只手。
所以制药行业有个硬需求： 合成手性分子时，只要其中一只“手”，另一只必须尽可能少。
问题在于，化学家每次在试管里合成手性分子，得到的永远是左手一半、右手一半。怎么让反应只偏向一边，甚至完全只产出一边，成了困扰化学界上百年的难题。
1953年，理论物理学家查尔斯·弗兰克（Charles Frank）提出了一个著名的数学模型。他认为要实现从无到有的单一手性，化学反应必须满足三个严苛条件：
1、反应是不对称的，且存在手性催化剂；
2、有一种机制能够抑制劣势镜像、极大地放大优势镜像；
3、产物本身就是催化剂，能够进行自我复制和指数级增长（自催化）。
弗兰克的模型在化学界传得很广，成了课堂上的一道经典谜题：理论上说得通，现实里到底能不能做出来？
第一条很快有了着落。
△ 诺贝尔官网
化学家陆续设计出有实用价值的不对称催化反应，相关领域的先驱拿下了2001年和2021年的诺贝尔化学奖。
而今年这个奖，颁给了后面两个条件。
从打破线性到硤合反应：破解百年手性谜题
先看卡根怎么实现第二条。
在20世纪80年代以前，学术界普遍有个根深蒂固的假设： 催化剂里左手分子占多少比例，产物里左手分子差不多也就占多少比例。
大家觉得这肯定是一条直挺挺的线性关系。
但任职于巴黎第十一大学的卡根偏偏不信这个邪。
他仔细琢磨了金属催化剂的微观机理：一个金属中心在反应中往往会同时结合至少两个手性配体。
这样一来，催化剂其实会有三种组合：右-右、左-左，以及左-右。
那这个左右混杂的异手性催化剂，干活效率会怎样？
1986年，卡根做出了震惊学界的实验结果：那个“左-右”混合的催化剂活性极低，反应速度慢得像蜗牛。
这就带来一个反直觉的结果。
举个例子，往催化剂里混入75%的右手分子和25%的左手分子，左手分子会大量被拖进废掉的左右组合里，真正干活的催化剂，效果相当于右手占了九成。
画成图，产物比例和催化剂比例的关系弯成了一条曲线，完全偏离了人们以为的直线。
△ 诺贝尔官网
这就是非线性效应（non-linear effects）： 产物里单一镜像的纯度，可以超过催化剂本身的纯度。
1986年，卡根在《美国化学会志》（JACS）上一口气报道了三个表现出这种效应的反应，弗兰克模型的第二个条件就此达成。
别小看这条曲线。它后来成了化学家的诊断工具： 一个反应是不是非线性的，能透露出它的内在机理，帮助化学家优化反应，把产物的手性纯度做到极致。
对制药、香精、农药这些和生命打交道的行业， 这件工具天天都在用。
第三个条件，被东京理科大学的硤合宪三攻克。
他当时在研究一个不对称反应，盯着催化剂和产物的结构看久了，突然发现：这俩长得也太像了。
一个大胆的想法冒出来： 能不能设计一个反应，让催化剂自己生出自己？
90年代初，自催化反应已经有不少例子，但手性的一个都没有。
硤合宪三靠着一个分子一个分子地试，找到了一种叫5-嘧啶基烷醇（5-pyrimidyl alkanol）的手性分子，它真的能催化自己的生成。
1995年，他发表了这个实验：开局只让一种镜像领先2%，反应结束后，领先优势变成了87%。
人类历史上第一个不对称自催化反应诞生，化学界直接管这个反应叫Soai反应（Soai reaction）。
但他还不满足。87%离生命的100%还有距离。
又是八年过去。2003年，硤合宪三拿出了终极版本：从一堆完全不带手性的原料出发，反应开始后，两种镜像都会出现，纯粹因为运气，其中一种会稍微多那么一点点，可能只有0.00005%的领先。
但这就够了。
领先的那只“手”会催化自己的复制，把雪球越滚越大。
△ 诺贝尔官网
实验中每加一次原料，它的占比就跳一档，加料三次之后超过99.5%，一路能冲到99.99%。
最有意思的是，同样的实验再做一遍，赢的可能是另一只手。
开局那一点点随机涨落，决定了整锅反应的命运，像抛硬币一样。
这是自生命诞生以来，人类第一次从不带手性的原料出发，凭空造出了接近纯粹的单手性。
官方科普文件的原话是： 除生命本身之外，此前没人做到过这件事。
Soai反应也被认为是有史以来 最优雅的化学实验之一。
弗兰克1953年写下的三个条件，到此全部打通。
两位诺奖得主
随着今天诺奖尘埃落定，两位大师传奇的科研人生也再次成为焦点。
Henri B. Kagan（亨利·卡根）1930年出生于法国布洛涅-比扬古，今年已经 95岁高龄 。
他早年就读于巴黎大学理学院和巴黎国立高等化学学院，1960年在法兰西公学院取得博士学位。
此后他长期任职于巴黎第十一大学（现并入巴黎萨克雷大学），是不对称催化领域公认的拓荒宗师。
早在1971年，卡根就开发出传奇手性配体DIOP，推动了催化不对称合成的发展。
△ 诺贝尔官网
2001年诺贝尔化学奖颁发给不对称催化领域时，卡根的意外落选曾引发学界巨大争议。
这一等，就是25年。 今天，95岁的他终于等来了斯德哥尔摩的电话。
此前他已经斩获了沃尔夫化学奖、富兰克林奖章、法国科学院院士等多项殿堂级荣誉。
Kenso Soai（硤合宪三）1950年出生于日本广岛，日本著名有机化学家，东京理科大学名誉教授。
硤合宪三毕业于东京大学，师从日本有机化学宗师向山光昭，1979年获得博士学位。
随后他前往美国北卡罗来纳大学教堂山分校，跟随著名立体化学家Ernest L. Eliel从事博士后研究。
1981年加入东京理科大学后，他深耕立体化学数十年。
1995年发现不对称自催化现象，随后开创的“Soai反应”被写入全球顶尖化学教科书，成为不对称合成与生命起源研究中一座无法绕过的丰碑。
他和中国也有一段渊源：据东京理科大学网站刊载的个人履历， 2010年至2015年，他曾担任吉林大学访问教授（Visiting Professor）。
这个奖，和我们有什么关系？
往近了说，两位得主的工作是制药业的日常工具。药物分子只要对的那只“手”，就意味着 更少的副作用、更低的成本，香料、农药、新材料行业同理。
往远了说， Soai反应重新点燃了科学家对生命起源的热情。
全世界的实验室正沿着这条思路，尝试造出同手性的氨基酸和糖，想搞清楚四十亿年前，生命究竟是怎么选中一只“手”的。
一个困扰了化学界上百年的谜题，今天有了教科书级别的答案。