95岁法国院士赢回25年前的遗憾

2026年“诺奖周”进入第三天，刚刚，瑞典皇家科学院公布重磅奖项——诺贝尔化学奖： 法国科学院院士、法国巴黎南（巴黎第十一）大学名誉教授亨利·卡根（Henri B. Kagan），和现任日本东京理科大学名誉教授硤合宪三（Kenso Soai）获此殊荣。 诺贝尔奖委员会评价称，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。”

其中，95岁的亨利·卡根，1930年出生于法国，1960年获得法国法兰西学院博士学位，法国巴黎南大学名誉教授。他在1986年发现了一种操控化学反应的新方法，这使他能够制造出比之前认为的更多的镜像化合物。 而硤合宪三2003年终于成功展示了第一个生成同手性产物的化学反应，其中只生成了两种可能的镜像产物中的一种。

2001年，卡根未能获得诺贝尔化学奖曾引发争议。 当年，该奖项由三位科学家共同获得，以表彰他们在催化不对称合成领域的贡献。人们认为，卡根作为该领域的先驱之一，也应该获得诺贝尔奖。然而，由于该奖项最多只能授予三人，他最终落选。 当时，法国部长表达失望情绪，甚至当时有抗议活动，成为轰动一时的事件。 但万万想不到，25年后，迟到的诺贝尔化学奖终于颁给了卡根教授

而两位科学家的研究，持续对化学界和全球制药行业产生深远的影响，药物、香精、香料、农药和部分新材料公司的化学反应机理，都与二人的研究相关。 所以，2026 年这届化学奖其实就讲了一件事，生命为什么只用一只手，这个问题在化学里已经有了第一个完整的实验闭环。 从0.00005%到99.5%，回答生命起源最老的一道题 两个人加在一起，回答的其实是同一个困扰了科学界快一百年的老问题：地球上所有生命为什么只用左手氨基酸和右手糖，这种极端的手性均一性到底是从哪来的。 要把这件事讲清楚，得先解释一个化学事实： 化学家其实是一群很憋屈的锁匠。 你给他一张订单配钥匙，他交出来的永远是一对互为镜像的双胞胎，其中一把能开锁，另一把插进去会直接把锁捅坏，问题是这两把长得几乎一模一样，肉眼根本分不开，最后只能捆一起交给客户。 制药行业面对的就是这种困境。 药分子大多有两个互为镜像的版本，一个治病，另一个制造不必要甚至有害的副作用，当年的沙利度胺就是最惨的案例，几千个新生儿畸形，事后才发现闯祸的是有效成分的镜像体。 所以，生命化学的运作方式，化学家称之为同手性（homochiral），这个词源于希腊语，意为“相同”和“手”。 就像手一样，所有氨基酸都以两种镜像变体的形式存在，但只有其中一种存在于细胞的蛋白质中。另一种在自然界中极为罕见。 更生动一点说，人类身体里的蛋白质氨基酸全是 L 型，DNA 里的糖全是 D 型，差一个对映体都不行。药也是这样，手性反了，整个药效可能完全反过来。 时间拨回 19 世纪中期。有研究学者那时候透过显微镜盯一种跟酿酒有关的物质，酒石酸，别人说这东西有时候能把偏振光掰弯，有时候又没反应，他觉得这事不对劲，所以养了一堆酒石酸晶体放在显微镜底下看。 他发现晶体本身就是两种，且互为镜像。 他拿镊子一颗一颗把它们分开，各自溶在水里，一束偏振光穿过去，一瓶右旋，一瓶左旋，两瓶混一起，偏振光又不转了。 这是人类第一次亲眼确认，分子是可以有镜像版本的。后来化学家给这类分子起名叫手性分子，两个互为镜像的版本叫对映体。

长期以来，化学家们一直在思考同手性是如何产生的。当他们开始进行能够生成两种镜像分子的化学反应实验时，总是在试管中得到等比例的两种分子。 然而，化学家们一直致力于只生成其中一种镜像分子，因为在开发与生物体相互作用的分子（例如药物）时，只有一种镜像分子才能产生预期的效果。 1900年代初，德国化学家 Willy Marckwald捅开了一道缝，他做了历史上第一个不对称反应，方法是用一个本身就带手性的催化剂去推反应，结果某一个对映体真的稍微多出来了一点点。差幅很小，但它证明了不对称产物不是生命的专利，人工也能造。 接下来半个世纪，化学家把不对称催化这把刀磨得越来越快，2001 年和 2021 年的诺贝尔化学奖都颁给了这条线。但 Marckwald 只解决了 Frank 后来列出的三个条件里的第一个，真正把拼图凑齐，还要等一个理论物理学家先把数学题写出来。 1953 年，布里斯托尔大学的 Charles Frank 听说化学家还搞不清生命为什么不对称，干脆自己写了个数学模型。 他说，只要一个化学反应满足三个条件就能自己长出手性： 第一，产物能催化自己生成，这叫自催化； 第二，催化过程偏爱某一个对映体； 第三，R 和 S 互相抑制对方。 Frank 写完这三条就说，实验室里把它做出来也不是不可能。但他自己没做出来。

接下来三十年，化学界只把前两条单独见过，第三条互相抑制，谁也没在反应里亲眼看到过。而模型在大学里当思考题传了几十年。化学家知道这三条都成立时会发生什么，但没人能在烧瓶里把它们一次性凑齐。 1980 年代，整个领域大家拼命想把产物里的某一个对映体做纯。按当时的共识，催化剂给多少纯度，产物就按比例拿多少纯度，线性关系，天经地义。

第一个把这块冰撞出裂缝的是卡根Kagan。

卡根是巴黎南大学的化学家、名誉教授，他不信这个线性关系。他琢磨的是反应里真正干活的那个金属中心，金属原子在溶液里不可能只抓一个手性分子，它会同时抓两个。 那催化剂在溶液里就有三种：右手配右手，左手配左手，以及一只右手配一只左手。前两种产物互为镜像，问题全出在第三种，这种混搭出来的催化剂到底怎么反应。 卡根1986 年把实验做出来了。他故意把不同比例的左右对映体混在催化剂里喂进去，结果，产物的对映体过量根本不走直线，有时候比线性预测高一大截，有时候低一大截，他管这个叫非线性效应。

原因现在很清楚，那只左手配右手的混搭催化剂反应速度特别慢，等于被自然淘汰了。 结果就是，那一份少数的催化剂被锁进了不干活的复合物里，真正在干活的几乎全是多数派，产物纯度直接被放大了一档，符合Frank 三条件里的第二条。 整个化学界被他点醒，大家开始重新检查自己反应里那些解释不通的曲线，日本东京理科大学的硤合宪三就是其中一个。 他专门挑了一个非线性效应特别强的反应来抠细节，而这个反应的催化剂结构和产物结构长得非常像。

硤合宪三脑子里闪过一个念头：既然催化剂跟产物这么像，能不能干脆设计一个反应，让产物自己当催化剂，自己复制自己。 那时候，已知的自催化反应不少，但没有一个是手性的。 他试了一大堆分子，终于在一个叫 5 - 嘧啶基烷醇的东西上跑通了。 1995年，硤合宪三发表论文，起始的时候他只往反应瓶里放了 2% 过量的某一个对映体，反应自己跑了几轮之后，产物里这个对映体的过量冲到了 87%。 这已经是一个完整的自催化循环了，产物在放大自己。但离生命那种 100% 的手性均一还差一截，硤合宪三又磨了八年。 2003年，他终于交出了那个终极版本。这次他从完全非手性的原料出发，瓶里连那 2% 的种子都不放，反应开跑，某种对映体因为统计涨落多生了一点点，就这一点点，被自催化循环一轮一轮放大，最后产物里单一手性占到 99.5%。

更魔幻的是，他重复这个实验，下一次出来的可能是另一个对映体，完全取决于开瓶那一瞬间哪一边随机多冒了一个分子。 这是除了生命本身之外，人类第一次从一锅没有任何手性信息的原料里，制造出几乎纯手性的产物。 Frank 1953 年纸上那三个条件，至此全部被实验打勾。 然而，硤合宪三反应跟地球早期的水溶液化学差得很远，它用的是锌和有机金属试剂，不是原始海洋里那堆东西，所以它不是生命起源的最终答案。 但它是一个被跑通的原理样机，证明了从噪声里长出手性这件事，物理上真的可行。 工业上，硤合宪三的这套非线性效应更是直接变成了日常工具。 今天所有做药物、香精、香料、农药和部分新材料的公司，都在拿它反推反应机理、优化催化剂配比，好把对映体纯度推到准确数值。 170 年前，Pasteur 在显微镜底下用镊子挑酒石酸晶体的时候，不会想到这件事会一路走到 Frank 的数学模型、Kagan 的曲线、Soai 的烧瓶。 在 Kagan 和 Soai 之前，化学界要么觉得手性放大是玄学，要么觉得从非手性原料长出纯手性是生物学的专利。 而现在大家知道了，普通的有机金属反应，只要分子之间的抱团方式刚好对，就能自己完成从噪声到信号、从 0.00005% 到 99.5% 的指数放大。 从 1953 年 Frank 在纸上写三条假设，到 1986 年 Kagan 打破线性教条，到 1990 年 Soai 发现自催化，再到 1995 年那个 0.00005% 到 99.5% 的实验，这条线串起来整70年。 如今，诺贝尔化学奖同时发给这两个人，等于是承认化学里最像生物学的那部分，也就是复制、放大和对噪声的指数级敏感，本质上是个可以被工程化的反应工程问题。 诺贝尔化学奖小知识 截至2025年，诺贝尔化学奖共颁发117次，其中1916、1917、1919、1924、1933、1940、1941和1942年未颁奖。 1901年至2025年累计200人次获奖，实际获奖个人为198人。 其中，英国科学家Frederick Sanger于1958年和1980年两次获奖，美国科学家Barry Sharpless于2001年和2022年两次获奖。 117次颁奖中，63次由一人独享，25次由两人共享，29次由三人共享。 获奖者中最年轻的是法国科学家Frédéric Joliot，1935年与妻子Irène Joliot-Curie因合成新的放射性元素共同获奖，时年35岁；最年长的是美国科学家John B. Goodenough，2019年获奖时97岁，他也是迄今所有诺奖得主中获奖时最年长的一位。 而195位诺贝尔化学奖得主中，女性有8位。 包括1911年的居里夫人、1935年的Irène Joliot-Curie、1964年的Dorothy Crowfoot Hodgkin、2009年的Ada Yonath、2018年的Frances H. Arnold、2020年的Emmanuelle Charpentier和Jennifer A. Doudna，以及2022年的Carolyn R. Bertozzi。 其中，居里夫人和Dorothy Crowfoot Hodgkin独享当年的化学奖。 居里家族是诺奖史上最成功的诺奖家庭，居里夫妇1903年共同获得物理学奖，居里夫人1911年再获化学奖。大女儿Irène Joliot-Curie与丈夫Frédéric Joliot于1935年获得化学奖，小女儿ève Curie的丈夫Henry R. Labouisse则在1965年代表联合国儿童基金会接受了当年的和平奖。 过去十年里，诺奖一直是化学技术和产业的重要学术风向标。

2025年，日本科学家Susumu Kitagawa、澳大利亚科学家Richard Robson和美国科学家Omar M. Yaghi获诺贝尔化学奖，以表彰他们开发了金属有机框架。 2024年，David Baker因计算蛋白质设计获奖，Demis Hassabis和John M. Jumper因蛋白质结构预测获奖。 2023年，Moungi G. Bawendi、Louis E. Brus和Alexei I. Ekimov因发现和合成量子点获奖。 2022年，Carolyn R. Bertozzi、Morten Meldal和K. Barry Sharpless因发展点击化学和生物正交化学获奖。 2021年，Benjamin List和David W.C. MacMillan因发展不对称有机催化获奖。 2020年，Emmanuelle Charpentier和Jennifer A. Doudna因开发基因组编辑方法获奖。 2019年，John B. Goodenough、M. Stanley Whittingham和Akira Yoshino因在锂离子电池发展方面的贡献获奖。 2018年，Frances H. Arnold因研究酶的定向进化获奖，George P. Smith和Gregory P. Winter因研究多肽和抗体的噬菌体展示技术获奖。 2017年，Jacques Dubochet、Joachim Frank和Richard Henderson因研发出冷冻电镜获奖。 2016年，Jean-Pierre Sauvage、J. Fraser Stoddart和Bernard L. Feringa因设计和合成分子机器获奖。