[爆卦] 2026年諾貝爾化學獎(非對稱有機合成

作者jackliao1990 (j)

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標題[爆卦] 2026年諾貝爾化學獎

時間Wed Oct 7 17:50:32 2026

https://x.com/NobelPrize/status/2107769910742987075 瑞典皇家科學院決定頒發 2026 年諾貝爾化學獎給 Henri Kagan 和硤合憲三，表彰他們在非對稱有機合成中發現非線性效應和自催化現象。 HENRI KAGAN 1930 年出生於法國布洛涅-比揚古。 1960年獲得法國法蘭西學院博士學位。當時的法國巴黎南大學榮譽教授。硤合憲三 1950年出生於日本廣島。 1979年獲日本東京大學博士學位。現任日本東京理科大學榮譽教授。他們解開了化學的不對稱之謎有些化學反應會生成兩種不同的分子，它們互為鏡像。幾十年來研究員一直知道，理論上可設計出只生成其中一種鏡像分子的反應但如何在實踐中實現這點卻一直是謎。亨利卡根和硤合憲三因解決了這問題而榮獲2026年諾貝爾化學獎。他們的發現對於設計用於製藥等應用領域的反應的化學家來說意義重大。生命分子為化學家們帶來了難題。想像一下，你是一位訂製鑰匙的鎖匠。你每次製作鑰匙都會得到兩把鏡像對稱的鑰匙但只有一把能打開鎖，如果顧客試圖用另一把開鎖，鎖就會損壞。不幸的是，要區分這兩把鑰匙非常困難所以顧客只能兩把都拿到手。化學家在研發新藥時也面臨類似挑戰。許多藥物分子以兩種互為鏡像的變體存在但並非完全相同：一種具有治療作用，而另一種則可能導致不必要的、有時甚至是有害的副作用。其根本原因與生命基本化學性質密切相關：生命本質上是化學家所說的同手性－所有氨基酸都以兩種鏡像變體存在但只有其中一種存在於細胞的蛋白質中，另一種在自然界中極為罕見。構成我們DNA的醣分子也是如此；這些分子有兩種不同的鏡像但生命只用其中一種。化學家們長期以來一直困惑於同手性如何產生。亨利卡根和硤合憲三找到了答案。亨利卡根發現了一種操控化學反應的新方法，使得其中一種鏡像化合物生成量超過以往的預期。他的發現對開發用於製造藥物、香料、香精和新材料的化學家來說具有革命性意義。硤合憲三設計了第一個只產生兩種可能鏡像之一的化學反應。除了生命本身，此前從未有人實現過這壯舉。相合反應是迄今為止最壯觀的化學實驗之一。 2026年諾貝爾化學獎源自於一連串漫長的思想，而這系列思想形成於19世紀中期。這一切始於路易巴斯德對葡萄酒生產中至關重要的物質—酒石酸的研究。酒石酸揭示了分子可以鏡像對稱巴斯德用顯微鏡觀察了他想研究的大部分物質。當他的同事聲稱酒石酸有時能使偏振光向右偏轉，有時卻完全不影響光線時，他的興趣被激發了。他培養了酒石酸晶體，並在顯微鏡下觀察─他發現這些晶體有兩種變體，互為鏡像。他用鑷子將它們分開並分別溶解。當他用偏振光照射這些液體時，一種液體使光線向右偏轉，另一種則使光線向左偏轉。如果他將兩種液體混合，光線則不受影響。這項實驗使化學家們認識到，某些物質以兩種鏡像異構體的形式存在。最終，這些物質稱為手性物質，而互為鏡像的兩種分子則稱為對映異構體。生命中的單手現象令研究者困惑巴斯德在1857年做出了下一個重要的發現。當時他研究了細菌發酵酒石酸不同對映異構物時的反應。結果發現，細菌會積極發酵葡萄中存在的、能使光線向右彎曲的對映異構物。然而細菌對它的鏡像分子卻不感興趣，它始終未被觸及。由此生命化學具有某種手性的觀點首次被提出。後來，當研究人員開始研究生命的組成單元時，他們發現天然存在的胺基酸總是使偏振光向左彎曲，而DNA螺旋中的醣類則相反，使光線向右彎曲。生命分子只包含兩種對映異構體中的一個洞見，引出了下一個問題：生命起源之初發生了什麼使得生命的化學反應只有一種對映異構體？當化學家進行生成手性分子的反應實驗時，他們總能在試管中得到兩種對映異構體的等量混合物。那麼為什麼生物體只使用胺基酸的一種鏡像異構體呢？同手性又是如何產生的呢？一些化學家聲稱手性化學是生命體所獨有的。然而，在20世紀初德國化學家威利馬克瓦爾德完成了第一個成功的非對稱反應。這意味著反應中一種對映異構體的生成量比另一種多。關鍵在於馬克瓦爾德使用了催化劑—一種能夠促進化學反應而不被消耗的物質。在這個反應中催化劑是手性的，因此它促進了其中一種鏡像異構體的生成而不是另一種。雖然這種差異非常小，但它的存在本身就是突破。生命體不對稱的手性得到了數學解釋理論物理學家查爾斯弗蘭克來自布里斯託大學，他講述了同事如何告訴他，化學家至今仍不理解生命不對稱性的起源。這位同事認為，如果能用數學方法解決這個問題，對化學家來說將大有裨益。作為回應，弗蘭克提出了一個化學反應模型，該模型要求滿足三個條件：存在手性催化劑和不對稱反應。其中一個鏡像的形成被增強，而另一個鏡像的形成則被抑制。化學反應本身就能形成催化劑。這被稱為自催化，它會產生自我增強效應，導致反應中某種對映異構體的數量呈指數級增長。滿足所有這些條件的化學反應可以產生同手性。弗蘭克的模型在化學家中廣泛傳播，成為大學講師可以向學生提出的化學難題—如何將這些條件轉化為化學現實？如上所述，馬克瓦爾德在二十世紀初成功滿足了第一個條件，但直到後來研究員才設計出真正意義上的不對稱化學反應。該領域的拓荒者分別於2001年和2021年榮獲諾貝爾化學獎。 2026年諾貝爾化學獎旨在表彰剩餘兩個條件的實現。我們首先要提到亨利卡根在1986年提出的那個簡單而巧妙的想法，正是這個想法使得弗蘭克模型中的第二個條件得以實現。卡根的思考方式與眾不同卡根曾在巴黎南大學工作，他是上世紀80年代初致力於改進不對稱反應的眾多化學家之一。他們目標是生產盡可能純淨的對映體，例如用於藥物生產。上世紀60年代初的沙利度胺醜聞凸顯了實現這目標的重要性。當時數千名兒童因服用鎮靜劑沙利度胺而出現出生缺陷。研究者分析事件真相後發現，造成危害的正是活性物質的鏡像異構物。為了驅動不對稱反應，研究員通常使用由兩個組成組成的催化劑：一個金屬原子作為反應的動力，以及一個手性物質以確保反應的不對稱性。由於研究人員的目標是獲得純對映異構體產物，他們通常在催化劑中使用盡可能純的對映異構體。然而，他們假設如果將兩種鏡像對映異構體混合在催化劑中，產物將具有相同的比例。換句話說，他們認為催化劑的手性會傳遞給產物的手性，兩者之間存在線性關係。卡根開始質疑這個假設。他花時間更詳細地思考催化劑本身。當時沒有人真正了解它的作用機制—在化學反應過程中金屬原子和手性分子顯然發生了相互作用但問題是這種相互作用是如何發生的。金屬原子通常同時與多個分子相互作用。因此卡根假設催化劑的金屬在化學反應過程中至少吸引了兩個手性分子。如果將左右對映異構體結合，則會得到三種形式的催化劑，如圖所示：右-右、左-右和左-左。 https://reurl.cc/eQgzQb 右-右和左-左的催化劑會產生互為鏡像的產物－但是左-右的催化劑會如何反應呢？卡根成功增強了不對稱性這種推理讓卡根發現了意想不到的因素，因為左-右催化劑的行為與其他兩種催化劑截然不同。當他測試用不同對映體組合的催化劑驅動反應時產物比例與催化劑組成之間的關係並非線性關係，這與其它化學家的假設相反。卡根繪製的實驗結果圖是一條曲線。 https://reurl.cc/27eY3E 原因在於，左-右催化劑驅動化學反應的速度遠慢於右-右或左-左催化劑。實際上這意味著他找到了一種增強產物中某種對映異構體生成的方法。因此他滿足了弗蘭克模型中的第二個條件。 1986年他描述了至少三種不同的不對稱反應，這些反應展現了化學家所謂的非線性效應。這是一項歷史性突破，許多化學家開始探索這個新現象。其中一位是東京理科大學的硤合憲三，他最終為2026年諾貝爾化學獎的構想鏈條打下了最後一塊拼圖。反覆試驗帶來了成果硤合憲三研究了一種具有顯著非線性效應的不對稱化學反應。當他仔細研究反應催化劑和生成物的結構時，他發現它們之間有顯著的相似性。這激發了他的一個想法─或許他可以設計出一種反應，讓催化劑在自催化過程中自我形成？在1990年代初期，人們已經發現了一些自催化反應的例子，但沒有一個是不對稱的。硤合憲三透過對多種不同分子進行實驗，成功找到了一種能夠自我生成的手性物質—5-嘧啶基烷醇。他在1995年發表的一篇論文中描述了這項革命性的實驗。他以2%過量的5-嘧啶基烷醇的其中一種對映體開始反應，最終得到了87%過量的對映體。此反應具有自我增強的特性，並滿足了弗蘭克的所有標準但並未達到100%的對映體純度。硤合憲三巧妙反應解開了這個謎題在接下來的八年裡硤合憲三繼續探索終極自催化過程。 2003年他終於成功展現一種化學反應，產生過量的對映體，而這些對映體隨後又會自我複製。這是自生命誕生以來人類首次成功地從非手性分子組合中創造出手性分子。 https://reurl.cc/Z8geql 硤合反應被認為是迄今為止最精妙的化學實驗之一。當硤合憲三啟動催化反應時兩種對映異構體都會生成但由於反應過程受偶然因素支配，其中一種對映異構體的生成量略多。這微小的過量足以使該對映異構體主導整個化學反應。最終，它可以占到產物的99.99%。當硤合憲三重複此反應時另一種對映異構體可能會取而代之；他最終得到的對映異構體取決於反應開始時偶然發生的事件。化學家們獲得了鋒利的新工具硤合反應是人工合成的，與生命化學反應截然不同但它激發了化學家探索生命起源的新熱情。如今世界各地的研究員正試圖重複硤合憲三的成果但他們目標是生產同手性胺基酸和醣類。卡根發現的非線性效應已成為化學家設計新反應的重要工具。反應的非線性特性為化學家提供了反應發生的機制資訊。這些資訊可用於優化反應，從而獲得盡可能純淨的對映體產物。這對於所有生產與生物體相互作用物質（例如藥品、香精、香料和農業化學品）的公司都至關重要。在某些情況下它對新材料的生產也同樣重要。由於這些發現榮獲了 2026 年諾貝爾化學獎，化學家們獲得了用於日常工作的基本新工具，但最重要的是，這些發現有助於解決化學史上最大的謎團之一：如何產生像所有生物體中發現的那種同手性。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 111.83.68.137 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Gossiping/M.1791366635.A.151.html

推 renna038766: 不是翁啟惠？被藍白搞下去了49.216.172.253 10/07 17:51

→ a7788783: 欸？怎麼不是我？42.71.122.215 10/07 17:51

推 Retangle: 日本人又拿到化學獎了101.10.8.136 10/07 17:51

推 LYS5566: 得酚!36.226.158.196 10/07 17:51

推 MrStone: 這我早就想到111.243.95.127 10/07 17:52

→ tyke123: 研究預算被擋了啊不然本來是翁49.217.61.52 10/07 17:52

※ 編輯: jackliao1990 (111.83.68.137 臺灣), 10/07/2026 17:53:40

→ laptic: 日本人之光 Again (？)180.74.68.47 10/07 17:53

推 vm3294vu6: 要不是綠共亂搞本來是我們的59.125.183.151 10/07 17:53

推 Tosca: 東大出身的京都大學今年抱蛋203.75.79.40 10/07 17:54

※ 編輯: jackliao1990 (111.83.68.137 臺灣), 10/07/2026 18:17:43

→ eno03: 96歲還活著嗎 114.136.163.55 10/07 17:55

→ S2aqua: 廣島被種香菇後出生的 39.10.37.60 10/07 17:56

推 LoveMakeLove: 太強了36.226.208.238 10/07 17:56

推 weltschmerz: 居然不是dna定序 111.83.254.222 10/07 17:56

推 firose: 日本人又得獎了 114.25.156.80 10/07 17:58

→ syearth: 反觀翁啟惠被起訴的咖114.45.28.129 10/07 17:59

推 a210510: 雖然是有機合成但已經偏向理論計算那邊27.52.199.156 10/07 18:01

→ a210510: 了27.52.199.156 10/07 18:01

推 s505015: 又日本人114.136.156.220 10/07 18:01

推 TZUYIC: 日本人又得到化學獎了，這已經是第幾座了 39.10.40.100 10/07 18:02

→ TZUYIC: 日本根本是化學獎專門國家！ 39.10.40.100 10/07 18:02

→ reallurker: 法國老教授還活著!!!y 118.167.50.201 10/07 18:04

推 TZUYIC: 這位日本教授超年輕 39.10.40.100 10/07 18:04

→ misthide: 日本的化學研究超級強 111.248.175.17 10/07 18:05

推 S0323109: 96歲得獎 134.147.21.225 10/07 18:06

推 Jimny5566: 日本化學大國啊，科技與狠活幾乎是日 1.165.92.218 10/07 18:06

→ Jimny5566: 本人發明的但中國人發揚光大。另外科 1.165.92.218 10/07 18:06

→ Jimny5566: 技業特用化學材料大部份把持在日本人 1.165.92.218 10/07 18:06

→ Jimny5566: 手裡1.165.92.218 10/07 18:06

推 ksxo: 只能頒給活著的人還好活得夠久 220.129.65.186 10/07 18:06

推 soarling: 日本的基礎科學真的是強 42.72.114.236 10/07 18:06

推 TZUYIC: Soai reacton是非凡的成就 39.10.40.100 10/07 18:08

→ bairn: 1930還活著拿獎，太難了 42.72.158.198 10/07 18:08

→ achun1212: 恩跟我想的一樣 114.32.113.49 10/07 18:09

→ syntax123: 那一定能進GG了對吧 36.237.143.45 10/07 18:14

推 EEzionT: 日本是真的屌 42.72.126.196 10/07 18:15

推 raisn: 又又又又日本 220.134.209.29 10/07 18:16

推 herculus6502: 嗯嗯懂220.142.72.95 10/07 18:17

推 yzhna: 日本真的好猛重質不重量的教育果然才培育118.232.70.146 10/07 18:18

推 rickphyman42: 日本人真的猛101.12.155.190 10/07 18:18

→ yzhna: 得出人才 118.232.70.146 10/07 18:18

※ 編輯: jackliao1990 (111.83.68.137 臺灣), 10/07/2026 18:19:33

推 Daedolon: 我同學國中科展也有做這個 42.78.188.100 10/07 18:19

推 lucifereyes: 日本人好像真的很會做這種研究 114.136.207.21 10/07 18:20

※ 編輯: jackliao1990 (111.83.68.137 臺灣), 10/07/2026 18:22:12

推 szuwei0311: 不對稱化學阿超難的 42.77.128.150 10/07 18:26

推 KuroCYR: 每次諾獎化學都是最有趣的220.130.216.211 10/07 18:27

推 donlitrain: 跟我想的差不多 219.91.30.61 10/07 18:27

推 abcde79961a: 做單一chiral真的救了很多人，不然 101.10.1.241 10/07 18:32

→ abcde79961a: 一堆藥光是分異構體就飽了 101.10.1.241 10/07 18:32

推 TZUYIC: 可以人工合成高產率單一掌性異構物超厲害 39.10.40.100 10/07 18:35

推 Jin63916: 嗯嗯，我早就知道了223.137.233.232 10/07 18:38

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