2026诺贝尔化学奖深度解读｜墨子沙龙专访中国科大教授郭昌

2026年诺贝尔化学奖授予法国科学家亨利·B·卡甘（Henri B. Kagan）和日本科学家硤合宪三（Kenso Soai），以表彰他们在不对称有机合成中的非线性效应和自催化现象方面的发现。

分子为什么会“分左右”？为什么生命体系中的氨基酸几乎都呈现L型，而糖类则以D型为主？从19世纪巴斯德发现分子手性，到卡甘发现不对称反应中的非线性效应，再到硤合宪三发现能够不断放大手性偏差的自催化反应，这些研究一步步逼近了困扰科学界一个多世纪的谜题：生命世界中的“单一手性”究竟是如何形成的？

2026年诺贝尔化学奖公布后，墨子沙龙连线中国科学技术大学教授郭昌，请他从不对称催化研究者的角度，解读今年诺奖工作的科学意义，并进一步讨论：诺奖成果究竟回答了什么，又留下了哪些问题？年轻科研人员又能从这些持续数十年的研究中获得怎样的启发？

以下内容根据采访整理而成。

墨子沙龙：今年诺贝尔化学奖聚焦不对称有机合成中的非线性效应和自催化现象。您能否从专业角度介绍一下两位获奖者的工作？它与您的研究又有什么联系？

郭昌：化学研究中， 活性和选择性一直是两个非常重要的主题。今年的诺贝尔化学奖主要聚焦于“选择性”，但它和此前几次与不对称催化相关的诺贝尔奖又有所不同。

2001年诺贝尔化学奖表彰了金属催化的不对称合成，2018年聚焦酶催化，2021年则是有机催化。这几次工作更多是在回答一个问题：我们可以利用什么样的催化体系，来实现不对称合成？

而今年的诺奖则进一步关注了反应机制本身——为什么有些反应会出现看似“反常”的现象？在进行科研时，我们又应该如何理解这些现象背后的机制？以卡甘的工作为例，它实际上已经进入了研究生教材。在不对称催化研究中，我们经常需要考察催化剂的结构与反应选择性之间的关系，包括催化剂的手性纯度与产物对映选择性之间究竟是什么关系。这些研究对于理解不对称反应的机制非常重要。

从这个角度来看，今年诺奖的工作与我们目前开展的不对称催化研究是有非常紧密联系的。

墨子沙龙：两位获奖者的研究都经历了数十年的积累。结合您的科研经历，您认为年轻科研人员可以从他们身上学到什么？

郭昌：我认为其中非常重要的一点，就是 保持强烈的好奇心，尤其要关注科研过程中出现的“反常现象”。

卡甘在研究不对称催化时发现，手性配体的光学纯度与产物的光学纯度之间，并不是简单的线性关系。这个现象其实很容易被忽视，但恰恰是这种看起来“不正常”的结果，为后来理解非线性效应提供了重要线索。科研过程中，我们经常会遇到一些与预期不一样的实验结果。很多时候，我们第一反应可能是认为实验出了问题，但实际上，一个反常现象背后可能隐藏着一个新的机制，甚至一个新的研究方向。

另一方面，他们所做的是非常基础、非常“硬核”的化学研究，但这种基础研究又能够回应非常重要的科学问题。比如我们现在做不对称催化时，也会关注催化剂的手性与产物对映选择性之间的关系。如果二者呈线性关系，往往意味着体系中可能只有一个手性配体参与关键过程；而出现明显的非线性效应，则可能意味着多个手性配体参与了反应，并形成了不同的组合。这些不同组合的催化活性和选择性存在差异，就可能导致最终的非线性结果。

而硤合反应则是一个非常特殊的例子。它具有自催化和不对称放大的特点：反应生成的产物本身可以作为手性配体，继续促进生成具有相同手性的产物。这样一来，最开始非常微小的手性偏差，就可以经过不断的催化循环被逐步放大。比如最初可能只有很微弱的手性偏差，经过一次催化循环之后进一步增强，再经过下一轮循环继续放大，最终可以得到高度富集的单一手性产物。

所以，我们在科研中需要特别珍惜那些微小的、看起来反常的实验现象。因为它们有时候恰恰是打开新机制的入口。当然，硤合反应本身是一个非常特殊的体系，它所表现出的强烈非线性和自催化效应并不是一个普遍现象。

墨子沙龙：今年诺奖的研究领域算是“冷门”吗？它是否意味着化学领域一些长期被忽视的问题得到了重新关注？

郭昌：我觉得两位获奖者的工作其实可以分别来看。首先，卡甘的研究并不能算冷门。刚才也提到，他的工作已经进入化学教材。在不对称催化研究中，我们经常会使用相关概念来理解反应的选择性，所以它实际上已经成为我们研究中的一个重要工具。相比之下，硤合的自催化工作相对更加特殊。因为 反应的产物反过来成为催化剂，并进一步促进自身生成，同时还能放大手性偏差，这种现象在化学体系中非常少见。但“特殊”并不意味着“不重要”。

恰恰相反，硤合反应回答了一个非常重要的问题：如果一开始只有非常微弱的手性偏差，它能不能被进一步放大，最终形成高度的手性富集？

答案是可以的。

可以想象，在一个最初几乎没有手性偏差的体系中，可能因为某种偶然因素产生了一点点手性偏差，而这种微小的不对称性又可以通过自催化过程被不断放大，最终形成非常明显的手性优势。这为理解生命世界中的同手性现象提供了非常重要的思路。

但是，我们也需要注意，今年的工作主要解决的是“手性富集”或者说“手性放大”的问题，而不是完整解决“手性破缺”的问题。也就是说，它可以告诉我们：一旦最初出现了一点点手性偏差，如何把这个偏差不断放大；但它还不能完全回答，为什么最开始会出现L型或D型的偏差，以及非手性的世界究竟如何迈向手性的世界。

墨子沙龙：那么，这项研究对于理解生命起源有什么启示？它是否让我们更接近回答“为什么生命选择L型氨基酸、D型糖”这一问题？

郭昌：首先，我们需要理解手性为什么重要。从生命体系来看，手性其实无处不在。比如组成蛋白质的氨基酸，除了一个特殊情况之外，天然蛋白质中的氨基酸基本都是L型；而生命体系中的糖类则通常以D型为主。

所以，我们甚至可以把自己看成一个“手性探测器”——构成我们的物质基础，本身就具有非常明显的手性特征。

但是，今年的诺奖成果仍然不能完整回答一个最根本的问题：为什么生命最终选择了这一种手性，而不是另一种？它能够回答的是，如果一开始已经存在一点非常微弱的手性偏差，那么这种偏差如何通过自催化过程不断放大，最终形成高度的手性富集。比如假设早期地球上，或者通过某种宇宙来源，最开始产生了一些手性氨基酸，但它们的光学纯度并不高。那么，硤合反应所揭示的机制就提供了一种非常重要的可能性：微小的手性偏差，可以通过不对称自催化被逐步放大，最终形成高度的手性选择性。

所以，它为“低手性偏差如何走向高程度手性富集”提供了非常好的机制解释。但它仍然没有完全回答：为什么生命最终选择L型氨基酸，而不是D型？这个问题，到今天仍然是一个非常值得继续研究的问题。

墨子沙龙：从2000年以来，不对称催化已经多次成为诺贝尔化学奖的重要主题。您认为目前这一领域有哪些值得关注的研究方向？

郭昌：从2000年以后来看，不对称催化已经多次获得诺贝尔化学奖的关注。2001年的金属催化、2018年的酶催化、2021年的有机催化，以及今年对于非线性效应和自催化机制的关注，其实反映了这个领域不同层面的发展。前几次诺奖更多是在不断拓展 新的催化体系和催化模式，而今年的工作则进一步回答了机制层面的问题。

但正如我们刚才讨论的，仍然有一些非常重要的问题没有解决，比如：最初的手性破缺究竟来自哪里？一个原本对称的体系，为什么最终会产生单一手性？我认为这可能仍然是未来非常值得关注的方向。

另外，从催化本身来看，目前已有金属催化、酶催化、有机催化等不同体系。未来是否还会出现新的催化模式？例如，能否借助新型高活性中间体发展新的催化策略，或建立新的催化调控机制？这些或许都可能成为值得探索的研究方向。

所以，我觉得这个领域还远远没有结束。恰恰相反，今年诺奖提出的问题，也可能成为未来很多研究进一步深入的起点。