發(fā)布時間:2026-10-18 17:53:39 來源:kiss電子煙購買 6677599 作者:娛樂
撰稿/張?zhí)锟保破諏谧骷遥?編輯/徐秋穎 校對/楊許麗
▲當(dāng)?shù)貢r間10月7日,學(xué)獎瑞典皇家科學(xué)院宣布,揭曉將本年度諾貝爾化學(xué)獎授予科學(xué)家亨利·B·卡甘和硤合憲三。清分圖/央視新聞據(jù)新華社報道,左右手瑞典皇家科學(xué)院10月7日宣布,諾貝將2026年諾貝爾化學(xué)獎授予科學(xué)家亨利·B·卡甘和硤合憲三,爾化以表彰他們發(fā)現(xiàn)不對稱有機合成中的學(xué)獎非線性效應(yīng)和自催化現(xiàn)象。
世間萬物都由原子和分子組成,揭曉而有些物質(zhì)的清分分子,比如氨基酸,左右手會以互為鏡像的諾貝兩種變體形式存在。但在某些生物體或物質(zhì)中中,爾化隻含有這兩種鏡像分子中的一種,這種化學(xué)不對稱性的成因,長期以來一直是化學(xué)家們急於解開的謎題。
此外,還有一個問題困擾著化學(xué)家:當(dāng)他們開展能夠生成兩種鏡像分子的化學(xué)反應(yīng)實驗時,在試管中得到的永遠是兩種鏡像分子的等比例混合物,而化學(xué)家們一直希望隻生成其中一種。這是因為,在開發(fā)可與生物體發(fā)生相互作用的分子(比如藥物)時,兩種鏡像分子中隻有一種能產(chǎn)生預(yù)期效果。
卡甘和硤合憲三的貢獻是,發(fā)現(xiàn)了控製和製造鏡像分子的方式。他們通過發(fā)明獨特的手性催化機製,讓化學(xué)家能夠隨心所欲地成批製造出人們需要的特定“左手性”或“右手性”分子。
大幅降低原料藥的試劑成本
1986年,卡甘發(fā)現(xiàn),如果設(shè)計出一種具有特定對稱性,如C2對稱性的手性催化劑,就能像一把精準的“左手剪刀”或“右手剪刀”,專門裁剪或催化出單一鏡像的分子。C2對稱性是指,一個分子繞著某條軸旋轉(zhuǎn)180度後,得到的新結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)前的初始結(jié)構(gòu)完全重合、一模一樣,那麼這個分子就具備C2對稱性。
過去,化學(xué)家認為催化劑的對映純度與產(chǎn)物的對映純度是線性的。但卡甘證明,即使手性催化劑本身不夠純(是左、右手性混合的),但在化學(xué)反應(yīng)中它們也會自組裝,產(chǎn)生“手性放大”現(xiàn)象,因而能高純度地生產(chǎn)出單一種類的鏡像分子。卡甘發(fā)現(xiàn)的這種操控化學(xué)反應(yīng)的新方法,能製造出比此前預(yù)想更多的單一鏡像化合物。
硤合憲三的重要貢獻在於,1995年他發(fā)現(xiàn)了硤合反應(yīng),即“不對稱自催化反應(yīng)”。這一發(fā)現(xiàn)完美解釋了化學(xué)合成中的“非線性效應(yīng)”與手性放大。在傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)中,如果原料沒有手性,往往會生成50:50的手性對映異構(gòu)體,即外消旋體。但硤合憲三采用嘧啶-5-甲醛與二異丙腦鋅的加成反應(yīng)打破了外消旋體的結(jié)果。
該反應(yīng)中生成的產(chǎn)物——手性嘧啶醇,本身就是這一反應(yīng)極其高效的“不對稱催化劑”。如果在反應(yīng)之初,體係中隻存在微乎其微的某種對映體,產(chǎn)物分子也會像細胞分裂一樣進行自我複製,並不斷加速促進相同手性產(chǎn)物的生成。隨著反應(yīng)進行,微小的差異被成倍放大,最終能獲得大於99.5%純度的單一手性鏡像異構(gòu)物。
過去,科學(xué)家普遍認為同手性隻能依賴生命體本身才能形成。但卡甘和硤合憲三證明,即便在非生命的化學(xué)世界裏,僅僅依靠微弱的初始物理信號,如圓偏振光、手性石英晶體表麵,甚至是氮-14與氮-15這種原子同位素的極其微小的質(zhì)量差異,都足以通過不對稱自催化,最終產(chǎn)生出一個完全單一的手性世界。
重塑人類對藥物的認知和監(jiān)管
卡甘和硤合憲三的發(fā)現(xiàn)的意義是多方麵的,既能解釋生命起源的世紀謎題,也為現(xiàn)代工業(yè)和製藥業(yè)帶來生產(chǎn)力的突破性提升,同時還能避免健康與生命等意外悲劇。
他們的發(fā)現(xiàn)能大幅降低藥物的生產(chǎn)成本和提高藥物研發(fā)的速度。在製藥領(lǐng)域,分子的“手性”(左手型與右手型)至關(guān)重要。許多藥物分子的一半(鏡像)是治病的良藥,而另一半可能毫無藥效。
過去,為了得到純淨(jìng)的單一手性藥物,必須使用昂貴、高純度(通常在99%以上)的手性催化劑,極大限製了工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)。
但是,卡甘發(fā)現(xiàn),催化劑的純度與產(chǎn)物的純度不需要等比例對應(yīng)(即非線性)。即便工廠使用的是低純度、廉價的不對稱催化劑,隻要利用正非線性效應(yīng)(不對稱放大),依然能生產(chǎn)出極高純度的單一手性藥物。這能大幅降低原料藥的試劑成本,簡化純化步驟。現(xiàn)在的抗艾滋病藥物依非韋倫(Efavirenz)的合成中,就成功應(yīng)用了不對稱自催化這一關(guān)鍵步驟。
卡甘與硤合憲三的合成理論,也直接賦能香精香料行業(yè)以及農(nóng)藥(農(nóng)業(yè)化學(xué)品)行業(yè)。人類的嗅覺、味覺受體以及植物的生理受體同樣具有極強的手性識別能力。有的香精分子右手型聞起來像柑橘味,但左手型則是鬆節(jié)油味。依靠不對稱自催化和放大效應(yīng),企業(yè)能夠精準地生產(chǎn)出符合生物安全、氣味純正的單一化學(xué)品,避免無效異構(gòu)體對環(huán)境造成的汙染和負擔(dān)。
卡甘與硤合憲三的發(fā)現(xiàn),還能幫助避免健康與生命悲劇。人類曆史上曾發(fā)生過與手性藥物分子相關(guān)的著名悲劇,也就是沙利度胺(反應(yīng)停)事件。
20世紀50年代中期,德國格蘭泰製藥公司研發(fā)出一種名為沙利度胺(Thalidomide,商品名反應(yīng)停)的藥物。它具有極好的鎮(zhèn)靜催眠作用,特別是對孕婦早期的妊娠嘔吐有立竿見影的緩解效果。當(dāng)時該藥被宣傳為“絕對安全”“毫無毒副作用”。因此,該藥迅速風(fēng)靡歐洲、亞洲、非洲等幾十個國家。
但是,從20世紀50年代末到20世紀60年代初,服用過反應(yīng)停的孕婦開始產(chǎn)下大量的畸形兒,也稱海豹肢癥。嬰兒的四肢發(fā)育嚴重受阻,手腳直接長在軀幹上,甚至完全沒有四肢,形狀酷似海豹。據(jù)不完全統(tǒng)計,全球因服用反應(yīng)停誕生了超過10000名“海豹胎”,其中約40%的嬰兒在出生前後夭折,還有數(shù)萬名孕婦經(jīng)曆了流產(chǎn)或死胎。
悲劇發(fā)生的原因是,當(dāng)時人們對“手性異構(gòu)體”在生物體內(nèi)的反應(yīng)還缺乏深刻的認識。沙利度胺是一個典型的具有手性中心的分子,它存在兩種鏡像異構(gòu)體。右手型(R-沙利度胺)具有鎮(zhèn)靜、止吐的有效成分。而左手型(S-沙利度胺)是強烈的致畸劑,會嚴重幹擾胎兒血管的生長(抑製血管生成),導(dǎo)致胎兒四肢無法正常發(fā)育。
當(dāng)時格蘭泰公司出售的反應(yīng)停是兩種手性分子的混合物(外消旋體)。這就順理成章地產(chǎn)生了一個疑問,當(dāng)年隻提取純的“右手型(R型)”給孕婦吃,是不是就會避免悲劇的發(fā)生。
答案仍然是否定的。後來的研究發(fā)現(xiàn),沙利度胺在人體血液的酸堿環(huán)境中極不穩(wěn)定。即使隻吃純的安全的右手型(R-沙利度胺),它在體內(nèi)也會自發(fā)地轉(zhuǎn)化為左手型(S-沙利度胺),在化學(xué)上這叫作體內(nèi)手性消旋化。因此,隻要是這個分子,孕婦就絕不能碰。
沙利度胺悲劇是極其痛苦的,但它徹底重塑了人類對藥物的認知和監(jiān)管。化學(xué)界也意識到必須發(fā)展出“不對稱合成”技術(shù),即隻合成某一隻“手性分子”,而完全不生成另一隻“手性分子”,並且必須嚴格測試每一種手性異構(gòu)體的毒性。
所以,任何新藥上市前,必須經(jīng)過極其嚴格的三期臨床試驗,並強製要求手性藥物必須查明兩種對映體的各自療效與毒性。
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