他们提供了一个逾百年化学谜题的解答
亨利·B·卡甘(左)和硖合宪三。
■本报记者 张楠 冯丽妃 刁雯蕙 高雅丽 江庆龄 见习记者 侯慧静
北京时间10月7日,2026年诺贝尔化学奖授予法国巴黎南大学的亨利·B·卡甘(Henri B. Kagan)和日本东京理科大学的硖合宪三(Kenso Soai),以表彰他们“在不对称有机合成中发现非线性效应和自催化现象”。
瑞典皇家科学院表示,两位获奖者的发现使化学家得以驱动反应朝单一手性方向进行,打破了此前实验室中始终生成等量镜像分子的僵局。诺贝尔化学委员会主席Heiner Linke评价称,两人“提供了一个逾百年化学谜题的解答,他们所发展的化学反应令人叹为观止”。
这一发现在制药、香料及农用化学品行业具有直接现实意义。
为后续研究提供起点
《中国科学报》:你如何看待今年诺贝尔化学奖的获奖成果?
清华大学基础分子科学中心主任罗三中:业内学者都非常惊喜。卡甘不仅最早观察到非线性效应,还提出了多种解释机制和理论模型,是后续研究不断修正、演化的起点。
硖合宪三发现的Soai反应则实现了卓越的不对称自催化放大。他几乎把能找到的所有手性物质都作为添加剂测试放大效应,从陨石、空气、尘埃到碳12与碳13之间的微小差异,都能在反应体系中产生显著放大。
当然, Soai反应体系非常独特,通常怕空气、怕潮气,与生命环境要求的常温、常压、空气和水并不完全兼容。因此,寻找更适配生命环境的自催化体系仍是该领域的重要挑战。但无论如何,Soai反应是划时代发现,提供了一个起点,也体现了经典化学之美与长期坚持之美。
浙江大学生命科学研究院研究员林世贤:常有人说“上帝是左撇子,造出来的物种都是有特定手性的”。如果手性搞错了,是非常麻烦的。历史上有一种叫“反应停”的药物,在欧洲等地造成约1万名四肢严重残缺的海豹肢畸形儿。后来知道该药物的两种镜像作用不同,但在体内它们会互相转化,只给其中一种并不能避免毒性,所以药物分子的手性一定要搞得非常清楚。
清华大学深圳国际研究生院副教授陈振:自催化现象在生物体系可以解释一些手性起源,但在化学领域相关研究其实非常少,算是相对冷门。能够获奖,是诺奖评奖委员会对这个原创成果的认可。
上海交通大学化学化工学院长聘副教授袁乾家:不对称合成的目的是获得手性化合物,这次获奖进一步说明了手性对日常生活的影响,以及通过不对称催化合成手性化合物的重要性。
95岁的卡甘曾与诺奖擦肩而过
《中国科学报》:你是否与两位获奖者有过接触?对他们是什么印象?
兰州大学化学化工学院教授樊春安:我2004年博士毕业后,于当年10月加入卡甘课题组,在巴黎第十一大学(现为巴黎萨克雷大学)跟随卡甘进行了为期一年的科研训练。在我印象中,卡甘个子很高,性格内向,几乎每天都穿西装,是一个理性又儒雅的学者。
2004年,我落地戴高乐机场,沿着他给的详细交通路线乘车到了巴黎奥赛,在他家中第一次拜访了他。后来,我住的房子是卡甘夫人帮忙联系的。我们这些博士后生活上的许多问题常由他夫人处理。
他对化学研究非常专注。我在课题组时,他已是巴黎第十一大学的荣誉退休教授,学校为他保留了办公室,并配有一位秘书。他家离学校很近,因此常步行到校,中午回家与夫人一起吃饭。
当时他只带了3位博士后,只要没有出差,每天早上都会来办公室询问科研进展、讨论化学问题,接下来投入自己的研究中。
卡甘做研究更多是出于对未知的好奇,以及不断追求新的发现,关注的问题往往不是简单追随已有方向,而是希望“求异”,探索不同的可能性。
卡甘一直关注中国的变化,偶尔会与我谈及中国的发展情况。2008年,我们专门邀请他来兰州大学进行学术交流。卡甘连续作了多场学术报告,分享不对称催化、非线性效应、二碘化钐化学等内容。我们还一起吃了很多次中国菜。他在饮食方面包容度非常高,是一个开放、兼容并蓄的人。
华东师范大学化学与分子工程学院教授姜雪峰:卡甘和我在美国的导师K·C·尼古劳(K. C. Nicolaou)私交甚好。我也多次在国际学术会议上见到卡甘。2001年错失诺奖后,加上年龄增长、经费受限,他的实验室逐渐收缩,近20年慢慢淡出了一线学术视野,但真正伟大的科学成果从不会被埋没。95岁的他终于在今年等来了属于自己的那通“来自斯德哥尔摩的电话”。
(编者注:2001年1月,卡甘与野依良治、巴里·夏普莱斯共同获得沃尔夫化学奖;同年10月,诺贝尔化学奖颁给不对称催化,得主却是诺尔斯、野依良治和夏普莱斯。卡甘因此与诺奖擦肩而过。)
罗三中:我与他们的私人交往不多,主要通过学术会议、学术访问等场合有所接触。总体来看,两位科学家在科学上非常有追求,平时却比较低调、不张扬。
与卡甘的交集主要在2005年前后。当时卡甘访问中国科学院化学研究所,我参与接待。他是一位谦谦君子,待人温和,但温和背后是坚持。2001年诺贝尔化学奖未授予卡甘,对他打击较大,当时一度消沉;但到2005年前后,他已经比较坦然。我认为,卡甘的重要贡献不仅是发现非线性效应,还包括在手性配体设计方面的开拓性贡献,为后续手性配体的发展奠定了坚实基础。
与硖合宪三则在学术会议上接触过。我印象中,硖合宪三与卡甘个性相似:不追求热点,不追求文章数量,几十年如一日在一个方向上深度耕耘。
结合AI是研究热点
《中国科学报》:目前,中国在手性化学和不对称催化领域发展如何?
中南大学化学化工学院教授张翼:就我个人的了解,国内不少深耕催化的同行和团队在开展相关研究。目前比较活跃的方向之一是人工智能(AI)与手性自催化、手性放大技术的结合。AlphaFold等工具已经广泛应用于生物、化学领域,国内多家课题组也在尝试把AI用于这类反应体系的筛选与设计。
这类研究的意义是借助手性放大效应降低反应对底物手性纯度的要求,简化合成流程、提升效率,让手性催化更接近工业化落地。
姜雪峰:目前我国手性化学研究已经走在世界前列,涌现出一大批顶尖学者和落地成果。四川大学冯小明院士的氮氧配体,攻克了诸多传统反应的适配难题;上海交通大学丁奎岭院士通过组合不对称催化技术,实现亚胺的高效不对称氢化;中国科学院上海有机化学研究所唐勇院士的边臂效应、游书力院士的去芳构化手性;上海交通大学张万斌院士的手性催化体系已实现全面工业化落地。我们熟知的青蒿素合成、大宗香料薄荷醇量产,都是依托国内自主研发的手性催化技术打通的产业链。
《应用化学》和《化学电化学》副主编魏延泽:中国学者在这一领域的研究态势非常好,比如南开大学周其林院士已经发展了手性螺旋配体,在不对称氢化反应方面达到世界领先水平,很多成果已经实现工业化。可以说在高效属性催化层面,中国已经从跟跑、并跑到实现了局部领跑。
有助于对外星生命的探索
《中国科学报》:诺奖成果有哪些相关的应用前景?给我们的启示是什么?
南方科技大学理学院副教授邓敏:我认为主要有两方面。第一,此次获奖成果进一步推动了有机化学研究的发展,推动大家对有机催化、自催化和手性放大的深入理解。第二,对生命起源研究有启示。为什么生命最终选择了左旋氨基酸、右旋糖,而没有选择完全镜像的另一种世界?卡甘的模型和Soai反应的揭示提供了重要线索。
甚至进一步说,这有助于人类对外星生命的探索和思考——如果某个环境中分子的手性逐渐放大,是否意味着它正在朝生命演化?手性富集程度或许能成为判断生命存在与演化的工具。
林世贤:如果最早的手性不平衡能被非线性和自催化放大,生命起源就多了一条可以检验的路。同时,不对称反应对于医药合成特别重要。现在上市的药物分子大多是有手性的,有的还相当复杂。工业上用的是手性催化剂和酶,把手性药物分子直接做出来。今年获诺奖的两种效应,是理解手性如何被放大的重要基础。
张翼:手性是自然界非常神奇的一个底层规律,值得持续深耕。除了药物,手性催化在农药、香料、食品添加剂中都是核心技术;手性物质对圆偏振光有旋光和圆二色响应,手性与磁场的耦合还会产生磁手性效应。如今手性研究已经延伸到能源、催化、新材料等多个方向。它的应用边界比很多人想象中的宽。
(本报记者叶满山对本文亦有贡献)