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法日兩科學家獲諾貝爾化學獎

2026年諾貝爾化學獎得主週三(10月7日)公布,由法國科學家凱根(Henri B. Kagan)與日本科學家硤合憲三(Kenso Soai)共同獲得,以表彰他們「在不對稱有機合成中發現非線性效應與自催化反應」的貢獻。(Jonathan Nackstrand / AFP via Getty Images)
2026年諾貝爾化學獎得主週三(10月7日)公布,由法國科學家凱根(Henri B. Kagan)與日本科學家硤合憲三(Kenso Soai)共同獲得,以表彰他們「在不對稱有機合成中發現非線性效應與自催化反應」的貢獻。(Jonathan Nackstrand / AFP via Getty Images)

2026年諾貝爾化學獎得主週三(10月7日)公布,由法國科學家凱根(Henri B. Kagan)與日本科學家硤合憲三(Kenso Soai)共同獲得,以表彰他們「在不對稱有機合成中發現非線性效應與自催化反應」的貢獻。

這兩位科學家分別在法國與日本領導獨立研究團隊,推動不對稱催化領域的突破。他們共同揭示了化學系統如何透過非線性機制放大微小的對掌性不對稱,這也是研究生命起源中「單一手性現象」的核心關鍵。

他們的理論與應用,幫助了製藥工業、化學製造與生命科學研究領域的發展。

台灣科技媒體中心舉辦線上記者會,邀請四位化學家解析這項研究的重要性。專家指出,這些發現及其提出的理論,提供我們重要的線索,讓我們更了解生物的單一手性化合物的存在原因,也有助於化學合成工業以及藥物研製過程中的催化劑設計。

中央研究院化學研究所研究員陳榮傑表示,今年諾貝爾化學獎表彰的是不對稱合成中的非線性效應與自催化作用。他解釋,許多分子具有兩種互為鏡像、卻無法完全重疊的結構,就如同人的左手與右手一般;而在生物體內,往往只會偏好或存在其中一種特定手性的分子,因此如何精準合成所需要的手性分子,在化學、生命科學與藥物開發上都具有重要意義。

陳榮傑提到,這是諾貝爾獎第三次頒給有機不對稱化學合成相關領域的科學家,第一次是2001年頒給不對稱有機金屬催化,是化學家首次以人工設計的手性過渡金屬催化劑,控制與製造單一手性化合物。第二次是2021年頒給不對稱有機催化,化學家不需要使用金屬,僅靠小分子有機催化劑就能做出不對稱有機化學合成。

陳榮傑指出,今年的獲獎研究顯示,催化劑不需要100%的單一手性,仍可能產出高比例的單一手性產物,理解這個原理後,未來要設計催化系統就可以省下很多功夫。陳榮傑舉例說明,這次得獎中一個很重要的原因是「非線性效應」,他以左右手作比喻,過去人們可能直覺認為,要大量製造「右手」模型,就必須準備幾乎全部都是「右手」的模具;但凱根的研究發現,在某些催化反應中,即使模具裡混有少量「左手」模具,最後仍可能製造出以「右手」為主、而且比例相當高的產物。也就是說,催化劑與產物的手性比例之間,並不是簡單的一比一線性關係。

陳榮傑說明,硤合憲三的重要貢獻,是發現「不對稱自催化反應」。所謂自催化,是指反應生成的手性產物,本身又能充當催化劑,繼續催化產生更多具有相同手性的分子。更重要的是,這樣的反應可以將原本極微小的手性差異逐步放大,最終使其中一種手性分子占據絕大多數。

中央研究院化學研究所副研究員謝俊結提到,有機不對稱合成在製藥工業有重要的地位,因為非線性效應與自催化作用,會減少合成過程所需要的催化劑用量,達到降低成本的效果。

謝俊結說明,在2001年獲獎的有機金屬不對稱化學合成技術出現之前,大家都認為只能用天然酶合成手性化合物,當年獲獎就是彰顯利用人工工藝創造的手性催化劑也可以合成手性化合物,這在製藥業扮演重要角色。

謝俊結舉「沙利竇邁」為例,說明為什麼製藥工業追求高純度單一手性化合物的合成。他說沙利竇邁是治療孕吐的藥物,製造過程會出現兩個手性、互為鏡像的化合物,一個會減緩孕吐,另一個則為導致胎兒畸形。為此後續藥品審核便將單一手性純度化合物列為規範。

謝俊結說明,今年獲獎的有機不對稱合成研究,就是利用催化動態模型解釋為何非高度手性純度的催化劑,可用來合成非預期高純度手性的化合物。謝俊結舉自然界的例子,他說天然的氨基酸大都是左旋,會有這個現象是因為,在自然演化合成的過程,如果其中一種偏好左旋手性的酵素數量多於另一個手性,就會產出較大量左旋手性的胺基酸,過程中生成的手性氨基酸也參與後續催化反應(也就是自催化現象),最終天然生成的氨基酸就呈現單一手性。

國立臺灣師範大學化學系教授吳學亮進一步說明非線性效應的原理。吳學亮解釋製造右手模型時,比例上只要右手的模具比左手多,左右手模具會相互結合,結合的模具就不反應,剩餘的右手模具就會繼續製造右手模型。吳學亮補充,雖然目前非線性效應的理論尚未真正應用在化學工業,但未來理論逐漸成熟後,會改變催化系統的設計。

吳學亮分享,硤合憲三約30年前曾來台灣參加化學學會的活動並介紹他的研究,吳學亮在日本學術研討會上也有曾遇過硤合憲三,形容他是一個很和藹的學者。

國立陽明交通大學應用化學系教授吳彥谷指出,凱根所建立的非線性效應理論,以及硤合後來發現的不對稱自催化反應,為「生物的單一手性如何形成」提供了可能的化學模型。在生命出現以前,非生物反應所生成的手性胺基酸,一般預期接近左右手各半。相較之下,現今生物蛋白質所使用的胺基酸幾乎都是單一手性(L型)。因此,科學家長期關注的問題是:自然界最初非常微小的手性差異,如何被放大成生命系統中高度一致的手性?凱根發現,催化劑的手性純度與產物的手性純度不一定成正比關係。

吳彥谷說明,在某些系統中,催化劑分子可能彼此作用,依其手性組合形成活性不同的同手性與異手性聚集體,使真正參與反應的催化物種更偏向其中一種手性,進而放大原有的微小手性差異。硤合則進一步以實際反應證明,產物可以成為催化劑,促進更多相同手性的產物生成,使原本極微小的手性偏差透過自催化逐輪放大。這些研究顯示,從接近左右各半的起始狀態走向高度單一手性,在化學上確實可能發生,也為理解生命同手性的現象提供了重要線索。◇