【諾貝爾獎化學獎】在不對稱有機合成中發現非線性效應 破「同手性」百年難題 分子左右對稱卻只選一邊？ 法日雙傑解謎奪化學諾獎

香港文匯報訊 瑞典皇家科學院10月7日宣布，2026年諾貝爾化學獎授予法國化學家卡甘與日本化學家硤合憲三，表彰他們發現不對稱有機合成中的非線性效應和自催化現象。兩位科學家合力解開化學界逾百年的「同手性（homochirality）起源」謎團，成功用實驗證明極微量的不對稱手性分子，可以透過自催化，將產物放大為同手性。這一突破為解釋地球生命起源中的同手性自發產生現象，提供了有力理論支持與關鍵線索，也對製藥業、香料、農用化學品等產業帶來革命性影響。

自然界中部分化學反應會產生兩種不同的分子，它們的化學性質相同，結構鏡像對稱，但不能完全重合，正如人類的左手與右手。科學家們將這類分子稱為「手性分子」，將互為鏡像的兩種分子稱作「對映異構體」。有趣的是，自然界似乎只選擇了一種手性，例如脫氧核糖核酸（DNA）和最常見的糖類葡萄糖，總是由右旋構成，構成蛋白質的基本單位氨基酸，則總是由左旋構成。生命的「同手性」從何而來、如何發生，一直是個謎團。

手性分子雖然化學性質相同，其生物作用卻大相徑庭，猶如「我之蜜糖彼之砒霜」。20世紀中期被停用的手性藥物沙利度胺（thalidomide），就曾帶給人們深刻教訓。這款用於緩解焦慮、睡眠問題和孕吐的非處方藥，含有兩種對映異構體，其中一種具有中樞鎮靜作用，另一種卻有強烈致畸性，導致德國等地許多孕婦服藥後誕下畸胎甚至死胎。因此，製藥業界希望找到一種化學手段，分離含有對映異構體的複合物，或尋找一種催化方法，只留下一種手性分子。

創操控化學反應新方法

多年以來，在實驗室的化學合成中，往往只能產出兩種對映異構體各佔一半的混合物。1986年，卡甘邁出突破的第一步。當時化學家們普遍假設，催化劑中兩種對映異構體的比例，會線性轉移到產物中，但卡甘推斷，某些金屬原子可能同時與兩種對映異構體結合，形成「右-右」、「左-右」、「左-左」三種催化劑形式，其中「左-右」形式反應速度遠低於另外兩種，導致產物中某一對映異構體的過量，遠高於催化劑中的過量。

卡甘將這一結果繪製成圖，產生一條彎曲的曲線，即是「非線性效應」。這種操控化學反應的新方法，只需微量的手性催化劑，便能產生遠超預期比例的同手性分子，打破了傳統的線性比例限制，為化學家們提供了優化反應、獲得高純度同手性分子的重要工具。

1995年，日本化學家硤合憲三受卡甘發現啟發，通過大量實驗，終於利用一種能夠自我複製的手性物質5-嘧啶基烷醇，設計出歷來首個具備生成同手性產物潛力的化學反應。2003年，硤合憲三取得最終成功，設計出完美的自催化反應「硤合反應」。在僅有極微量、隨機產生的手性分子作為催化劑情況下，透過高度非線性自催化，讓其中一種手性分子指數級放大，最終實現只生成兩種對映異構體中單一一種的化學反應。除生命體本身之外，人類從未在非生物反應中實現此等壯舉。

為理解生命起源開闢新道路

硤合反應雖是一種人工實驗，卻為科學界理解生命起源開闢了新的道路。時至今日，全球科學家們正嘗試以類似原理，合成同手性的氨基酸與糖，非線性效應也成為化學家設計新的化學反應時，一項重要的參考工具，從製藥、香料到農業化合物生產，科學家們逐漸能確保獲得具有成效的產物，避免有害的副作用。

諾貝爾化學委員會主席林克形容，卡甘與硤合憲三解答了同手性如何自發產生的百年難題，兩人開發的化學反應堪稱壯觀。兩名獲獎者將平分1,200萬瑞典克朗（約938萬港元）獎金。