有些化学反应会生成两种互为镜像的分子。几十年来，研究人员知道理论上可以设计出只造出其中“一只手”的反应，但究竟该怎么做，无人知晓。

瑞典皇家科学院10月7日宣布，将2026年诺贝尔化学奖授予法国科学家亨利·B·卡甘和日本科学家硖合宪三，以表彰他们发现不对称有机合成中的非线性效应和自催化现象。两位科学家为“同手性如何能够自发产生”这一困扰化学界的谜题提供了解答。

设想一下，配钥匙的锁匠，每次都会同时做出两把互为镜像的钥匙，一把能开锁，另一把不但开不了，还可能把锁捅坏。更要命的是，两把钥匙长得太像，根本分不清，只能一起交给顾客。

化学家研发新药时，面临着类似的挑战。

很多药物分子都有两个互为镜像的版本：一种具有治疗作用，另一种则可能导致不必要的、甚至有害的副作用。根源在于生命本身的化学特性：生命的“同手性”。构成蛋白质的基本单位氨基酸，绝大多数都有左右两个版本，但细胞里的蛋白质只用其中一个；构成DNA的糖分子也一样，明明有两种镜像形态，生命只用了一个。

生命的同手性是如何出现的？这个问题困扰了化学家很久。

1986年，卡甘发现了不对称化学反应中的非线性效应，即在化学反应的产物中使一种镜像形式的分子占更大比例。硖合宪三进一步发现了不对称自催化现象，即反应生成的产物能够作为催化剂，促使更多具有相同手性的产物生成。

20世纪80年代，卡甘是众多想改进不对称反应的化学家之一。20世纪60年代初，镇静剂沙利度胺（商品名“反应停”）导致数千名新生儿出生缺陷，主流观点认为，闯祸的是那个“镜像版本”。

当时的催化剂通常由两部分组成：金属原子充当反应的“发动机”，手性物质保证反应具有不对称性。既然想要纯的产物，化学家自然就用纯的催化剂。而且他们默认，催化剂里左右各占多少，产物里就左右各占多少。换言之，他们相信催化剂的手性会传递给产物，两者之间存在线性关系。

当时没人真正搞清催化剂是怎么工作的——金属原子通常会同时抓住好几个分子，很可能一次抓住两个手性分子。这样一来，把左右两种对映体混在一起，催化剂就有3种形态：“右-右”“左-右”“左-左”。“右-右”型和“左-左”型会分别造出互为镜像的产物，可“左-右”型又会有怎样的表现？

卡甘用不同配比的催化剂做实验，再把结果画成图时，得到的不是一条直线，而是一条曲线——那个“拖后腿”的“左-右”组合，催化效率远低于另外两种。

这意味着卡甘找到了强化某一对映体生成的方法。1986年，他报告了3个不对称反应的例子，都呈现非线性效应。

这是一次历史性的突破，此后许多化学家开始探索这一新现象，硖合宪三便是其中之一。他研究的是一个具有显著非线性效应的不对称化学反应。有一天，他盯着催化剂和产物的结构，发现两者长得颇为相似。

一个念头冒了出来：能不能让产物自己当催化剂？自催化反应当时已有先例，但没有一个是不对称的。硖合宪三逐一试验了大量分子，终于找到了一个能“自我复制”的手性分子——5-嘧啶基烷醇。1995年，他公布了这项实验：从5-嘧啶基烷醇的一种对映体过量2%开始，最终得到了87%的过量。硖合宪三于2003年拿出了终极反应——这是自生命诞生以来，第一次有人在非手性的分子组合中创造出手性。

硖合反应被认为是有史以来最精巧的化学实验之一。反应开始时，左右两个版本都会生成，纯粹靠运气，某一个会多一丁点；可就是这一丁点，足够让它吞下整个反应，最终占到产物的99.99%。重做一遍，占上风的也可能是另一个版本——最后得到哪只手，取决于反应刚开始瞬间的随机涨落。

如今，世界各地的研究者都在试着制备同手性的氨基酸和糖。至于卡甘发现的非线性效应，成为化学家设计新反应时的常规工具。两位获奖者的研究成果已广泛应用于有机合成和制药领域。

来源：中国青年报客户端