2026年諾貝爾化學獎由硤合憲三（Kenso Soai，東京理科大學榮譽教授）與法國化學家亨利·卡岡（Henri B. Kagan）共同獲得

 

2026年諾貝爾化學獎由硤合憲三（Kenso Soai，東京理科大學榮譽教授）與法國化學家亨利·卡岡（Henri B. Kagan）共同獲得

表彰他們「在不對稱有機合成中發現非線性效應與不對稱自動催化現象」（for the discovery of non-linear effects and autocatalysis in asymmetric organic synthesis）。

 

硤合憲三（Kenso Soai，東京理科大學榮譽教授）的核心突破

不僅徹底顛覆了傳統立體化學與催化理論，更為科學界困擾逾百年的「地球生命單一掌性起源」（Homochirality）提供了關鍵的化學實驗驗證。

獲獎主要核心技術：著名的「硤合反應」（Soai Reaction）

在有機化學中，具有掌性（鏡像異構）的分子通常需要藉由外加高光學純度的催化劑來誘導生成單一鏡像異構體。硤合憲三在1995年發現並建立了化學史上首例真正意義上的不對稱自動催化（Asymmetric Autocatalysis）反應：

反應機制與產物自我增殖

• • 在嘧啶-5-甲醛（pyrimidine-5-carbaldehyde）與二異丙基鋅（diisopropylzinc）的烷基化加成反應中，生成的醇產物（嘧啶基烷醇）本身即為具備催化活性的掌性配體。
  • 生成的掌性產物直接作為自身生成的掌性催化劑，推動反應自我複製與增殖，形成正向回饋循環（Autocatalytic cycle）。
  • 極致的掌性放大效應（Amplification of Chirality）
    • 即使起始體系中僅存在微不足道的光學不平衡（鏡像異構物過量值 甚至低至 ，即數百萬個分子中僅多出幾顆特定手性分子），經過數輪自動催化反應後，體系能將手性放大至接近 以上的光學純度。
    • 對外在微弱物理/統計擾動的極高敏感性
      • 硤合反應甚至不需要起始掌性化合物作為晶種。無掌性前驅物在反應時，僅憑藉同位素取代（如氫/氘、碳-12/碳-13誘發的掌性）、微弱的圓偏振光（Circularly Polarized Light）、石英晶體表面、甚至統計上的分子自發熱力學微擾（熱力學波動打破對稱性），就能驅動整個反應體系壓倒性地偏向單一鏡像產物。

重大科學影響與突破

• 破解生命單一掌性起源（Homochirality）的關鍵拼圖 地球上所有已知生命系統都具有嚴格的單一掌性——蛋白質幾乎全由 L-型胺基酸 組成，而 DNA/RNA 骨架全由 D-型核糖 構成。科學界過去無法解釋：原始地球在無生命、外力干預下，如何從外消旋（左右對稱）的原始化學湯中誕生出單一手性？ 硤合教授的研究首次用具體化學體系證明：極其微弱的自然不對稱力量（如宇宙圓偏振光或偶發的統計波動），配合不對稱自催化放大機制，就足以演化出高度純化的單一手性世界。
• 打破傳統催化線性思維 傳統催化理論通常預設催化劑的光學純度與產物的光學純度成線性關係。硤合與卡岡的研究徹底確立了化學反應中的「非線性效應（Non-linear effects）」與「自催化擴增」，證明分子間的超分子締合（如二聚體、寡聚體的自我抑制與活化）能產生非線性的級聯放大，改寫了物理有機化學教科書。

對未來化學領域的深遠影響

1. 綠色與極限不對稱製藥合成 在現代醫藥中，不同鏡像異構體可能一種是良藥、另一種是劇毒或無效代謝物。未來的藥物合成技術可借鑒硤合的自催化放大概念，減少對昂貴、稀缺貴金屬掌性催化劑的依賴，以微量或廉價的啟動源自發誘導大規模單一手性藥物合成，大幅降低化學廢棄物與成本。
2. 新型智慧材料與超分子化學 啟發了化學感測器與掌性智慧材料的開發。科學家能設計出對極微量物理刺激（光偏振、機械剪切力、甚至磁場微擾）產生「雪崩式放大反應」的新型感測晶片與光電材料。
3. 合成生物學與「非自然生命」構建 硤合反應本質上是一種化學複製系統（Chemical Replicator）。在合成生命與生命起源的前生命化學（Prebiotic Chemistry）研究中，科學家正基於此機制嘗試在實驗室合成具備自我複製、自組織及演化特性的非酶系人工代謝系統。

 

法國化學家亨利·卡岡（Henri B. Kagan）的核心突破

與硤合憲三聚焦於「不對稱自動催化反應體系」相輔相成，法國化學家亨利·卡岡（Henri B. Kagan，巴黎第十一大學榮譽教授）的核心貢獻，在於他從理論與實驗上首次系統性建立了「不對稱合成中的非線性效應（Non-linear Effects in Asymmetric Synthesis, 簡稱 NLE）」，並以先驅性的DIOP掌性配體奠定了現代掌性催化工業的基石。

若說硤合憲三展示了掌性放大的極致化學奇蹟，卡岡則是揭示這類非線性現象背後數學模型與超分子自組織機制的奠基者。

獲獎主要核心技術：非線性效應理論與超分子聚集模型

在卡岡於 1980 年代提出非線性效應之前，立體化學界存在一個根深蒂固的直覺假設：反應產物的鏡像異構物過量值（）應與所用掌性催化劑的純度（）成嚴格的正比線性關係。卡岡透過嚴謹的實驗與數學推演徹底推翻了此一教條。

1. 正非線性效應（Asymmetric Amplification，(+)–NLE）與負非線性效應（(–)–NLE）
   • 正非線性效應（不對稱放大）：使用光學純度很低（例如 僅 ）的催化劑，最終卻能得到光學純度極高（例如 ）的單一產物。
   • 負非線性效應（不對稱縮小）：催化劑純度極高，反應產物的光學純度卻反常低落。
2. 多聚體儲庫模型（Reservoir Mechanism & Aggregate Formation）
   • 卡岡揭示了其內在的超分子化學機制：在溶液中，掌性催化劑往往並非單體孤立運作，而是自發締合成二聚體（Dimer）或更高階的多聚體。
   • 當體系中同時存在 與 催化劑時，異掌性二聚體 與同掌性二聚體 、 的穩定度或催化活性截然不同。
   • 「毒化沉澱/鈍化效應」：若外消旋的異掌性二聚體 比同掌性更穩定且無催化活性，它就會如「海綿」般把體系內成對的少數鏡像異構體全數鎖定沉澱或鈍化；剩餘的純同掌性單體 則全權主導催化反應，從而實現了驚人的產物純度放大。
3. 開創性配體 DIOP 的發明
   • 1970 年代初，卡岡利用酒石酸合成了歷史上第一個 -對稱性的二膦掌性配體 DIOP，開拓了均相不對稱氫化反應，並直接啟發了後續榮獲諾貝爾獎的 BINAP（野依良治）及 DuPhos 等工業催化劑的誕生。

重大科學影響與突破

• 建立掌性化學的熱力學與動力學數學框架 卡岡建立了精確的數學方程（Kagan MLn 模型），化學家首次能透過量化擬合，僅憑產物與催化劑的 關係曲線，即可準確推斷未知反應過渡態中催化活性物種的聚合度（如是否為二聚體、三聚體參與反應），成為物理有機化學的強大分析工具。
• 為生命單一掌性（Homochirality）提供普適性物理機制 硤合反應是不對稱自催化的單一經典代表，而卡岡的非線性效應則證明了自催化並非掌性放大的唯一途徑——只要分子間存在差異性締合（Heterochiral vs. Homochiral recognition），即使在普通的均相催化體系中，自然界就能輕易完成「消滅外消旋、放大優勢掌性」的自發純化過程。
• 解決「催化劑純度依賴症」的工業難題 在製藥工業中，製備 光學純度的貴金屬掌性催化劑成本高昂。卡岡的理論證明：只要合理利用正非線性效應，工廠無需完全純化催化劑，使用廉價、部分外消旋的催化劑原料，同樣能合成出達到 FDA/EMA 嚴苛標準的高純度單一手性藥物。

對未來化學領域的深遠影響

1. 超分子自組裝與適應性催化系統 卡岡的分子聚集理論推動了現代超分子化學的發展。未來的化學合成將更聚焦於「智慧動態催化體系」——透過動態共價鍵或非共價鍵的分子間識別，讓催化劑在反應槽內自適應調節活性狀態，大幅提高反應選擇性與原子經濟性。
2. 多組分串聯催化與高通量篩選優化 在現代電腦輔助藥物合成（CADD）與高通量實驗中，卡岡的非線性模型被廣泛用於過濾微量掌性雜質的干擾，使科學家在催化劑篩選初期能容忍粗產物樣品，極大加快了新型不對稱反應的探索週期。
3. 生命起源前分子演化的全面認知 卡岡與硤合的研究在哲學與前生命化學層面實現了閉環：從微弱不對稱擾動（硤合）到多聚體自組織非線性純化（卡岡），科學界如今擁有了完整解釋「無機小分子如何跨越立體化學壁壘、組織成單一手性生命大分子」的化學理論基石。

 

 

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