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爾化學(xué)獎左諾貝們分清了他右手分子揭曉

發(fā)布時間：2026-10-23 12:46:05 來源：kiss電子煙購買 6677599 作者：時尚

　　撰稿/張?zhí)锟保破諏谧骷遥?編輯/徐秋穎 校對/楊許麗

　　據(jù)新華社報(bào)道，左右手瑞典皇家科學(xué)院10月7日宣布，諾貝將2026年諾貝爾化學(xué)獎授予科學(xué)家亨利·B·卡甘和硤合憲三，爾化以表彰他們發(fā)現(xiàn)不對稱有機(jī)合成中的學(xué)獎非線性效應(yīng)和自催化現(xiàn)象。

　　世間萬物都由原子和分子組成，揭曉而有些物質(zhì)的清分分子，比如氨基酸，左右手會以互為鏡像的諾貝兩種變體形式存在。但在某些生物體或物質(zhì)中中，爾化隻含有這兩種鏡像分子中的一種，這種化學(xué)不對稱性的成因，長期以來一直是化學(xué)家們急於解開的謎題。

　　此外，還有一個問題困擾著化學(xué)家：當(dāng)他們開展能夠生成兩種鏡像分子的化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時，在試管中得到的永遠(yuǎn)是兩種鏡像分子的等比例混合物，而化學(xué)家們一直希望隻生成其中一種。這是因?yàn)椋陂_發(fā)可與生物體發(fā)生相互作用的分子（比如藥物）時，兩種鏡像分子中隻有一種能產(chǎn)生預(yù)期效果。

　　卡甘和硤合憲三的貢獻(xiàn)是，發(fā)現(xiàn)了控製和製造鏡像分子的方式。他們通過發(fā)明獨(dú)特的手性催化機(jī)製，讓化學(xué)家能夠隨心所欲地成批製造出人們需要的特定“左手性”或“右手性”分子。

　　大幅降低原料藥的試劑成本

　　1986年，卡甘發(fā)現(xiàn)，如果設(shè)計(jì)出一種具有特定對稱性，如C2對稱性的手性催化劑，就能像一把精準(zhǔn)的“左手剪刀”或“右手剪刀”，專門裁剪或催化出單一鏡像的分子。C2對稱性是指，一個分子繞著某條軸旋轉(zhuǎn)180度後，得到的新結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)前的初始結(jié)構(gòu)完全重合、一模一樣，那麼這個分子就具備C2對稱性。

　　過去，化學(xué)家認(rèn)為催化劑的對映純度與產(chǎn)物的對映純度是線性的。但卡甘證明，即使手性催化劑本身不夠純（是左、右手性混合的），但在化學(xué)反應(yīng)中它們也會自組裝，產(chǎn)生“手性放大”現(xiàn)象，因而能高純度地生產(chǎn)出單一種類的鏡像分子。卡甘發(fā)現(xiàn)的這種操控化學(xué)反應(yīng)的新方法，能製造出比此前預(yù)想更多的單一鏡像化合物。

　　硤合憲三的重要貢獻(xiàn)在於，1995年他發(fā)現(xiàn)了硤合反應(yīng)，即“不對稱自催化反應(yīng)”。這一發(fā)現(xiàn)完美解釋了化學(xué)合成中的“非線性效應(yīng)”與手性放大。在傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)中，如果原料沒有手性，往往會生成50：50的手性對映異構(gòu)體，即外消旋體。但硤合憲三采用嘧啶-5-甲醛與二異丙腦鋅的加成反應(yīng)打破了外消旋體的結(jié)果。

　　該反應(yīng)中生成的產(chǎn)物——手性嘧啶醇，本身就是這一反應(yīng)極其高效的“不對稱催化劑”。如果在反應(yīng)之初，體係中隻存在微乎其微的某種對映體，產(chǎn)物分子也會像細(xì)胞分裂一樣進(jìn)行自我複製，並不斷加速促進(jìn)相同手性產(chǎn)物的生成。隨著反應(yīng)進(jìn)行，微小的差異被成倍放大，最終能獲得大於99.5%純度的單一手性鏡像異構(gòu)物。

　　過去，科學(xué)家普遍認(rèn)為同手性隻能依賴生命體本身才能形成。但卡甘和硤合憲三證明，即便在非生命的化學(xué)世界裏，僅僅依靠微弱的初始物理信號，如圓偏振光、手性石英晶體表麵，甚至是氮-14與氮-15這種原子同位素的極其微小的質(zhì)量差異，都足以通過不對稱自催化，最終產(chǎn)生出一個完全單一的手性世界。

　　重塑人類對藥物的認(rèn)知和監(jiān)管

　　卡甘和硤合憲三的發(fā)現(xiàn)的意義是多方麵的，既能解釋生命起源的世紀(jì)謎題，也為現(xiàn)代工業(yè)和製藥業(yè)帶來生產(chǎn)力的突破性提升，同時還能避免健康與生命等意外悲劇。

　　他們的發(fā)現(xiàn)能大幅降低藥物的生產(chǎn)成本和提高藥物研發(fā)的速度。在製藥領(lǐng)域，分子的“手性”（左手型與右手型）至關(guān)重要。許多藥物分子的一半（鏡像）是治病的良藥，而另一半可能毫無藥效。

　　過去，為了得到純淨(jìng)的單一手性藥物，必須使用昂貴、高純度（通常在99%以上）的手性催化劑，極大限製了工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)。

　　但是，卡甘發(fā)現(xiàn)，催化劑的純度與產(chǎn)物的純度不需要等比例對應(yīng)（即非線性）。即便工廠使用的是低純度、廉價(jià)的不對稱催化劑，隻要利用正非線性效應(yīng)（不對稱放大），依然能生產(chǎn)出極高純度的單一手性藥物。這能大幅降低原料藥的試劑成本，簡化純化步驟。現(xiàn)在的抗艾滋病藥物依非韋倫（Efavirenz）的合成中，就成功應(yīng)用了不對稱自催化這一關(guān)鍵步驟。

　　卡甘與硤合憲三的合成理論，也直接賦能香精香料行業(yè)以及農(nóng)藥（農(nóng)業(yè)化學(xué)品）行業(yè)。人類的嗅覺、味覺受體以及植物的生理受體同樣具有極強(qiáng)的手性識別能力。有的香精分子右手型聞起來像柑橘味，但左手型則是鬆節(jié)油味。依靠不對稱自催化和放大效應(yīng)，企業(yè)能夠精準(zhǔn)地生產(chǎn)出符合生物安全、氣味純正的單一化學(xué)品，避免無效異構(gòu)體對環(huán)境造成的汙染和負(fù)擔(dān)。

　　卡甘與硤合憲三的發(fā)現(xiàn)，還能幫助避免健康與生命悲劇。人類曆史上曾發(fā)生過與手性藥物分子相關(guān)的著名悲劇，也就是沙利度胺（反應(yīng)停）事件。

　　20世紀(jì)50年代中期，德國格蘭泰製藥公司研發(fā)出一種名為沙利度胺（Thalidomide，商品名反應(yīng)停）的藥物。它具有極好的鎮(zhèn)靜催眠作用，特別是對孕婦早期的妊娠嘔吐有立竿見影的緩解效果。當(dāng)時該藥被宣傳為“絕對安全”“毫無毒副作用”。因此，該藥迅速風(fēng)靡歐洲、亞洲、非洲等幾十個國家。

　　但是，從20世紀(jì)50年代末到20世紀(jì)60年代初，服用過反應(yīng)停的孕婦開始產(chǎn)下大量的畸形兒，也稱海豹肢癥。嬰兒的四肢發(fā)育嚴(yán)重受阻，手腳直接長在軀幹上，甚至完全沒有四肢，形狀酷似海豹。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球因服用反應(yīng)停誕生了超過10000名“海豹胎”，其中約40%的嬰兒在出生前後夭折，還有數(shù)萬名孕婦經(jīng)曆了流產(chǎn)或死胎。

　　悲劇發(fā)生的原因是，當(dāng)時人們對“手性異構(gòu)體”在生物體內(nèi)的反應(yīng)還缺乏深刻的認(rèn)識。沙利度胺是一個典型的具有手性中心的分子，它存在兩種鏡像異構(gòu)體。右手型（R-沙利度胺）具有鎮(zhèn)靜、止吐的有效成分。而左手型（S-沙利度胺）是強(qiáng)烈的致畸劑，會嚴(yán)重幹?jǐn)_胎兒血管的生長（抑製血管生成），導(dǎo)致胎兒四肢無法正常發(fā)育。

　　當(dāng)時格蘭泰公司出售的反應(yīng)停是兩種手性分子的混合物（外消旋體）。這就順理成章地產(chǎn)生了一個疑問，當(dāng)年隻提取純的“右手型（R型）”給孕婦吃，是不是就會避免悲劇的發(fā)生。

　　答案仍然是否定的。後來的研究發(fā)現(xiàn)，沙利度胺在人體血液的酸堿環(huán)境中極不穩(wěn)定。即使隻吃純的安全的右手型（R-沙利度胺），它在體內(nèi)也會自發(fā)地轉(zhuǎn)化為左手型（S-沙利度胺），在化學(xué)上這叫作體內(nèi)手性消旋化。因此，隻要是這個分子，孕婦就絕不能碰。

　　沙利度胺悲劇是極其痛苦的，但它徹底重塑了人類對藥物的認(rèn)知和監(jiān)管。化學(xué)界也意識到必須發(fā)展出“不對稱合成”技術(shù)，即隻合成某一隻“手性分子”，而完全不生成另一隻“手性分子”，並且必須嚴(yán)格測試每一種手性異構(gòu)體的毒性。

　　所以，任何新藥上市前，必須經(jīng)過極其嚴(yán)格的三期臨床試驗(yàn)，並強(qiáng)製要求手性藥物必須查明兩種對映體的各自療效與毒性。

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