从一条曲线到自我复制:两位从未合作的化学家如何摘得2026年诺贝尔化学奖

2026-10-08 9620

2026年10月7日,瑞典皇家科学院将诺贝尔化学奖授予两位荣休教授:95岁的Henri Boris Kagan(亨利·鲍里斯·卡冈)和76岁的Kenso Soai(硤合宪三)。授奖理由是「发现不对称有机合成中的非线性效应与自催化」。奖金共1200万瑞典克朗,两人平分。化学委员会主席海纳·林克表示,他们为一个延续了百余年的谜题找到了答案,相关反应的表现堪称「壮观」。 这个谜题可以浓缩成一句话:为什么生命几乎只使用分子的一种镜像?除没有手性中心的甘氨酸外,组成蛋白质的氨基酸都有左右两种镜像,而细胞几乎只使用L型;核酸中的糖则主要采用D型。这里的L和D表示分子构型,并不代表偏振光向左偏还是向右偏,这两套概念不能混为一谈。在烧杯里,让非手性原料自行发生反应,通常会得到两种镜像各占一半的混合物;生命体系却几乎只选择其中一种。卡冈在1986年证明,催化剂有多纯,产物不必就有多纯;硤合则在1995年让产物反过来充当催化剂,将一个微小的偏差不断放大。 ●正非线性效应:混配催化剂反应更慢,产物反而更纯 卡冈1930年12月15日出生于巴黎西郊的布洛涅-比扬古。1954年,他从索邦大学和巴黎国立高等化学学校毕业;1960年在法兰西学院获得博士学位,导师是让·雅克,研究方向是改造过的类固醇。1962年至1967年,他在阿兰·奥罗身边担任研究助理,1965年还曾前往德克萨斯大学奥斯汀分校。1967年,他在巴黎大学奥尔赛理学院建立了自己的研究小组。1970年,奥尔赛这一支成为巴黎第十一大学,即巴黎南大学。2020年1月1日,巴黎南大学并入巴黎-萨克雷大学。诺贝尔奖新闻稿仍使用「当时的巴黎南大学」这一名称,事实页列出的授奖单位也仍是奥尔赛的巴黎南大学。1973年,卡冈升任正教授;1991年当选法兰西科学院院士,1993年进入法兰西大学研究院,1994年成为波兰科学院外籍院士,1999年起荣休。 工业界最先记住的,是他与Tuan Phat Dang发展的一种配体,而不是那条曲线。 1971年,卡冈与Tuan Phat Dang在《化学通讯》上发表论文,介绍一种新的手性双膦–铑催化剂,其不对称氢化反应的光学产率最高达到72%。「光学产率」是当时使用的术语,大体对应后来常说的对映体过量,也就是一种镜像比另一种多出的比例。1972年,两人又在《美国化学会志》上发表全文,系统阐述了DIOP配体及其C₂对称性。沃尔夫奖后来将这项工作评价为催化对映选择性领域的一项突破。 1980年,他又与P. Girard、J. L. Namy报告了在温和条件下制备二碘化钐(SmI₂)和二碘化镱的方法。此后,SmI₂几乎成为有机合成实验室里的标准还原剂。还原反应与手性催化,是他研究生涯中并行发展的两条技术路线。 1986年,卡冈挑战了另一条看似理所当然的假设:催化剂有多纯,产物就有多纯。他发现,金属中心往往会同时结合两个配体,由此形成三种组合:左左、右右,以及左右混配。在他观察到的正非线性效应中,左右混配的催化物种反应速度较慢,催化活性因此受到抑制;真正发挥主要作用的,反而是左左、右右这两种同手性组合。结果,催化剂中原本不算很大的手性优势,经过反应之后,可能在产物中变得更加明显,甚至使产物的对映体过量超过催化剂本身。 如果左右混配的物种反而反应更快,情况就会倒过来:产物的手性偏向低于催化剂本身,曲线向直线下方弯曲,这被称为负非线性效应。两种情况都写在卡冈1986年发表于《美国化学会志》第108卷第2353页的论文中。诺贝尔奖科普文本重点强调的是正非线性效应:一个本身并不纯的催化剂,也能交出手性纯度更高的产物。 卡冈的荣誉几乎每隔十年就上一个台阶。1974年,他获得法国国家科研中心银质奖章;1990年获得苏黎世联邦理工的普雷洛格奖章,1991年获得霍夫曼奖章。1998年,他在同一年里获得意大利化学会手性奖章、名古屋有机化学奖章和山田–古贺奖。1999年,他获得Tetrahedron奖和英国皇家化学会百年奖。2001年,他与野依良治、巴里·夏普莱斯共同获得沃尔夫化学奖。2002年,他获得有机合成化学协会颁发的高砂香料国际奖「野依奖」;2005年获得富兰克林研究所鲍尔科学成就奖,2013年获得法国化学会拉瓦锡奖章。法国荣誉军团骑士勋章也在他的荣誉名单之中。 2001年尤其容易引起误读。当年1月,沃尔夫奖将卡冈、野依和夏普莱斯列在一起;同年10月,诺贝尔化学奖却授予威廉·诺尔斯、野依和夏普莱斯,表彰他们在手性催化氢化与手性催化氧化方面的贡献,而非非线性效应。 诺贝尔奖最多授予三人。当时就有同行认为,DIOP的开创者不应该缺席。不过,这只是学界的议论,并非评委会的正式解释。2026年的诺贝尔奖,也不能简单理解为对2001年评选结果的补偿。此次授奖理由指向的是非线性效应,以及它与自催化之间的联系

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