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分子为什么有"左手"和"右手"

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分子为什么有"左手"和"右手"

2026 诺贝尔化学奖授予在不对称有机合成中发现非线性效应与自催化的研究。许多分子像左右手一样互为镜像,控制"要哪一只手"是制药的核心难题。

2026 年诺贝尔化学奖授予 Henri B. Kagan 与硖合宪三,表彰他们在不对称有机合成中发现非线性效应与自催化现象。听起来很抽象,落到一个每个人都该懂的问题上:为什么很多分子有"左手"和"右手"两只形态,而我们偏偏只能用好其中一只?

很多分子像你的左右手:互为镜像,却怎么转都叠不到一起。这种性质叫手性(chirality)。氨基酸和糖尤其典型——生命几乎只用 L 型氨基酸、D 型糖。两只"手"的化学性质几乎一样,除了一个关键差别:它们让偏振光向相反方向旋转,而且和生命里的其他手性分子打交道时,态度完全不同。

图1:镜像异构体与不对称合成对比

图1:左为互为镜像的两只"手",右为不对称合成只产出一只

药物上这就是生死。沙利度胺 tragedies 之外,更日常的例子是:同一分子的两只手,一只治病,另一只可能无效甚至有毒。所以药厂不能把两只手混着卖,必须能单独造出目标构型——这门手艺叫不对称合成(asymmetric synthesis)。

Kagan 与硖合宪三的工作解释了一个反直觉的现象:非线性效应意味着,你只需要一点点手性的催化剂,产物的手性偏好可能被放大得远超催化剂本身;自催化则让生成的手性产物反过来催化自己,把手性"越滚越大"。这两个机制,正是今天高选择性造单一手性分子的理论基石,也解释了为什么地球生命的同手性可能被某种化学放大"锁死"。

化学奖给到这个方向,等于提醒我们:控制分子的镜像,不是化学家的癖好,而是连接基础化学、药物安全和生命本质的一条主线。

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