2026 年诺贝尔化学奖：Kagan 与 Soai 解开同手性之谜
一道超过一百年的谜题
10 月 7 日，瑞典皇家科学院宣布，把 2026 年诺贝尔化学奖授予 Henri B. Kagan（巴黎南大学）与 Kenso Soai（东京理科大学），表彰他们「发现了不对称有机合成中的非线性效应与自催化」。奖金 1200 万瑞典克朗，由两位获奖者平分。
要理解这个发现，先要理解化学里的「手」。许多分子像人的左右手一样存在两种互为镜像的形态，化学家把这类分子称为手性分子，互为镜像的两者叫对映体。生命却只用其中一只：细胞里蛋白质的氨基酸几乎全是「左手」的，DNA 双螺旋里的糖则是「右手」的。这种「只用一只手」的性质被称为同手性，取的是希腊语里「相同」与「手」两个词。
这不是纯粹的好奇心。药物的活性分子同样常常有两种镜像，其中一种有疗效，另一种可能带来多余甚至有害的副作用。上世纪 60 年代初的沙利度胺（反应停）事件让整个行业记住了这一点：按诺贝尔奖官方材料的叙述，研究者事后分析认为，正是药物的镜像形态造成了伤害。官方材料还用了一个锁匠的比喻说明困境——你按订单配钥匙，手里却总会得到两把互为镜像的钥匙，只有一把能开锁，而客人很可能拿错那把，把锁弄坏。
从巴斯德到 Frank：谜题是怎么被拆开的
这条思想链的第一环出现在 19 世纪中期。路易·巴斯德研究酒石酸——一种与酿酒有关的重要物质：同事说它有时把偏振光向右偏，有时完全不偏，于是他培养出晶体放到显微镜下，发现晶体有两种互为镜像的形状；他用镊子把它们分开、分别溶解，一束偏振光穿过其中一份会向右偏，穿过另一份则向左偏，把两份合起来，光不再被偏转。有些物质存在两种镜像形态——后来被称为「手性」的概念由此成立，两种互为镜像的分子则被称为对映体。
1857 年，巴斯德又做了第二步观察：他用细菌去发酵酒石酸的两种对映体，细菌欣然消耗葡萄里那种原本能让光右偏的分子，对它的镜像却毫无兴趣、原样留下。生命化学自带手性，这个想法第一次露头。后来的研究确认，天然存在的氨基酸总是左手的。
难题随之变成：如果化学家在试管里做生成手性分子的反应，得到的永远是两种对映体各占一半，那么生命起源时那只「手」是怎么被选出来的？20 世纪初，德国化学家 Willy Marckwald 做出了第一个成功的不对称反应——关键在于他使用了手性催化剂，让其中一种镜像多一些、另一种少一些；差距很小，但它的存在本身就是突破。1953 年，布里斯托大学的理论物理学家 Charles Frank 给出了纯理论的模型：要让反应自发走向同手性，需要同时满足三个条件——催化剂是手性的，反应是不对称的，并且反应能生成催化剂自身（即自催化，会带来自我强化，让某一种对映体的数量指数增长）。Frank 的模型在化学界广泛流传，成了一道留给课堂的化学谜题。
Kagan：1986 年，那条不是直线的曲线
把 Frank 的第二条条件打上勾的是 Kagan。1980 年代初，化学家们正在改进不对称反应，目标是拿到尽可能纯的对映体。当时常用的催化剂由两部分组成：一个充当反应「马达」的金属原子，和一个保证反应不对称的手性分子。为了得到纯产物，研究者通常让催化剂里的手性分子也尽可能纯，并且普遍假定催化剂与产物之间存在线性关系——催化剂里某种镜像多余多少，产物里就多余多少。
Kagan 怀疑这个假设。他注意到金属原子在同一时间往往会与多个分子结合，于是推断：催化剂里的金属至少会拉住两个手性分子；如果左右两种对映体同时存在，就会出现三种形态的催化剂——右右、左右、左左。右右与左左会生成互为镜像的产物，那么「左右」这一种会怎么反应？答案是以远低于另外两种的速度驱动反应。
结果是：当他用不同比例的对映体去驱动反应，产物中的过量程度并不与催化剂中的过量成比例，把数据画出来得到的不是直线而是一条曲线——化学家今天称之为非线性效应。诺贝尔奖为 2026 年化学奖制作的官方插图给出了一个示意：投料按左旋 25%、右旋 75% 组合后，三种催化剂的比例大致是左左 6%、左右 38%、右右 56%；由于「左右」几乎不工作，真正驱动反应的实际上是右右 90%、左左 10%。这一现象反过来成了工具：只要反应是非线性的，就能把某一种镜像的生成放大。1986 年，Kagan 一口气描述了三类显示非线性效应的不对称反应，这是一个历史性的突破，许多化学家随后投入这个新现象的研究，其中就包括日本的 Kenso Soai。
Soai：让分子自己给自己复制
Soai 研究的是一个非线性效应很强的反应。仔细比较反应中催化剂和产物的结构，他发现两者有显著的相似之处，于是产生一个念头：能不能设计一个反应，让催化剂在过程中把自己造出来？1990 年代初，自催化反应已有若干已知例子，但没有一个是手性的。他用大量分子反复尝试，终于找到了能自我复制的手性物质——5-嘧啶基烷醇。1995 年的论文里，他从某一种对映体过量 2% 出发，结束时过量达到 87%：反应是自我强化的，符合 Frank 的全部条件，但还没有达到生命那种对映体纯度。
此后他又找了八年。2003 年，他终于给出了一个从非手性分子出发、最终只生成单一镜像的反应：反应开始时两种镜像都会产生，但机会决定其中一种略多一些，这点微小的过量足以让它在整个反应中接管，最终可以构成产物的 99.99%；换一次实验，可能是另一种镜像胜出，取决于反应开头那点随机的涨落。这是自生命起源以来，第一次有人从非手性的分子组合中造出手性，Soai 反应也被视为最优雅的化学实验之一。
两位获奖者的工作首先是工具的胜利。非线性效应如今是化学家设计新反应时的重要判断依据：反应是不是非线性，本身就透露了它如何发生，这些信息可以用来优化反应、把产物的对映体纯度推到尽可能高——对每一家生产「需要与生物体相互作用」的物质的企业来说这都是关键，包括药物、香精、香料和农药，某些新材料的制备也同等受益。
更深一层，它回答了一个化学史上最著名的问题：同手性可以怎样产生。Kagan 与 Soai 分别补上了 Frank 模型里剩下的两个条件，思路因此从理论变成了可运行的实验。今天世界各地都有人试图复现 Soai 的成就，只不过目标换成了制造同手性的氨基酸和糖——那更接近生命的化学。
需要保留的边界也很清楚。Soai 反应是人工体系，与生命的化学并不相同；它说明的是选择单一手性可以自发产生，而不是生命就是这样起源的。同样，对制药业来说，这一发现的核心价值在于理解与设计反应，而不是某个可以直接投产的配方。
两位获奖者的履历也值得一提：Henri B. Kagan 1930 年生于法国布洛涅-比扬古，1960 年在法兰西公学院获得博士学位，是当时巴黎南大学的荣休教授；Kenso Soai 1950 年生于广岛，1979 年在东京大学获得博士学位，是东京理科大学荣休教授。