#诺贝尔化学奖# 诺贝尔化学奖颁给揭开“手性”有机分子起源之谜的科学家!瑞典皇家科学院10月7日于斯德哥尔摩宣布,两名科学家斩获本年度诺贝尔化学奖,他们解开了一项化学谜题:为何部分化学反应生成的分子,只会是两种镜像异构体中的一种。国际科学权威杂志《自然》对本届化学奖的重大意义进行新闻解读。
两位折桂者分别是法国巴黎第十一大学(奥赛)的亨利・卡根(Henri Kagan)与日本东京大学的曾井健三(Kenso Soai)。
曾井健三在获奖消息公布后接受诺贝尔委员会采访时表示:“收到诺奖喜讯,我万分激动,这是我人生中最激动的日子之一”。他说接到获奖电话时,正在家附近购物。
生命的基本构件尽管理论上可以两种形态存在,但都具备单一手性,即同手性。例如DNA为右手螺旋,氨基酸则为左手构型。本届诺奖相关研究旨在于解答核心问题:自然界中的这种化学不对称性究竟如何产生。
法国化学家卡根在上世纪80年代开展实验,证明催化剂中微小的手性不对称,能在反应产物中不断放大。1995年,曾井健三发现一类反应,其手性产物本身同时充当催化剂,进一步放大手性不对称。两项成果共同阐释:生物体内的天然反应,如何压倒性地只生成其中一类镜像分子。
诺贝尔化学委员会主席海纳・林克在声明中说:“亨利・卡根与曾井健三破解了一个跨越百年的化学谜题——同手性如何自发产生。他们建立的化学反应体系堪称惊艳”!
如今,在设计药物、材料乃至香料的合成反应时,这两项发现都是化学家不可或缺的理论基础。西班牙加泰罗尼亚化学研究所机理化学家莫妮卡・佩雷斯 - 坦普拉诺表示,两位获奖者的成果“颠覆我们既往认知,为化学反应的研究与设计开辟了全新思路”。
单一手性难题:化学家早已了解,部分分子存在两种互为镜像的手性异构体,而生命体系往往只选用其中一种。但人工合成手性分子时,通常得到两种异构体等量混合的产物。生命体如何专一合成某一种镜像分子,长期以来都是未解之谜。
催化剂成为解开谜题的关键:如果催化剂本身具备手性,就可以定向促进单一镜像分子生成。1953年,英国布里斯托大学理论物理学家查尔斯・弗兰克提出假说:若化学反应能生成自身所需的手性催化剂,就会形成自我强化效应,最终让其中一种镜像分子占据绝对优势。
2001年诺贝尔化学奖得主威廉・诺尔斯、野依良治与巴里・夏普莱斯设计出手性催化反应,定向合成单一构型分子。本届诺奖表彰卡根与曾井健三更进一步,通过化学反应实现了弗兰克的设想——反应产物可以生成自身所需的手性催化剂。
牛津大学合成化学家斯蒂芬・弗莱彻评价,曾井健三“对自催化反应的调控工作十分出色”。在反应混合体系中,“有时一种手性分子有100万个,另一种手性分子仅多出1个;曾井健三研究如何放大这种极微弱的失衡,这项成果非常了不起!很多研究者正在探索曾井反应与生物学的关联。我认为本次诺奖将点燃新的研究热情,重启该领域研究”!
