解開鏡像分子「同手性」百年謎題 法日學者共獲諾貝爾化學獎

諾貝爾獎（Nobel Prize）7日傍晚公布本屆化學獎得主，由法國南巴黎大學的化學學者卡岡（Henri B. Kagan），與日本東京理科大學的硤合憲三（Kenso Soai）共享殊榮，以表彰兩人「發現不對稱有機合成中的非線性效應與自催化作用」。

諾貝爾委員會表示，像是組成人體蛋白質的胺基酸，在自然界中均存在兩種彼此互為鏡像的版本，但在人類細胞蛋白質中，卻只能找到其中一種胺基酸，這種生命的化學現象被化學家稱為「同手性」（homochirality）。

由於在藥物研究上，通常也只有其中一種鏡像分子能和生物體產生相互反應，因此化學家們致力於只產生其中一種鏡像分子，但是過去的實驗總是會同時產生比例大致相同的兩種鏡像分子。

卡岡在1986年率先取得關鍵突破，他發現一種操控化學反應的新方法，能讓其中一種鏡像分子產生的比例大幅提高，程度遠超過當時科學家認為可能達到的程度。

硤合憲三則在1995年進一步設計出首個可能產生「同手性」產物的化學反應，並在2003年成功實現該反應，讓實驗產物僅有兩種鏡像分子中的其中一種，創下過去未曾有人能達成的紀錄。

諾貝爾化學獎委員會主席林克（Heiner Linke）表示，「卡岡和硤合憲三為一個超過百年的化學謎題提供了解答，也就是『同手性』反應如何自發產生。」諾貝爾委員會指出，二人的研究對製造藥物時的化學反應設計帶來關鍵影響。

卡岡、硤合憲三的研究發現為何重要？

台灣科技媒體中心邀請中央研究院化學研究所研究員陳榮傑說明， 由於生物體內往往只偏好或存在其中一種特定手性的分子，因此對化學、生命科學與藥物開發而言，如何精準合成所需要的手性分子具有重要意義。

陳榮傑以人類左右手比喻，過去在直覺上可能會認為，如果要大量製造「右手」模型，就必須準備全部都是「右手」的模具，但卡岡研究發現，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，並非簡單的一比一線性關係。

硤合憲三則發現「不對稱自催化反應」。「自催化」是指反應生成的手性產物，本身便能充當催化劑，繼續催化產生更多具有相同手性的分子，且能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絕大多數。

中央研究院化學研究所副研究員謝俊結提到，非線性效應與自催化作用，都可減少合成過程所需的催化劑用量，降低製藥工業成本。

此外，像是治療孕吐的藥物「沙利竇邁」，在製造過程會出現兩個手性、互為鏡像的化合物，其中一個雖可減緩孕吐，但另一個會導致胎兒畸形，這也是為何製藥工業追求高純度單一手性化合物合成。

陳榮傑指出，這是諾貝爾獎第3次頒給「有機不對稱化學合成」領域的科學家，前兩次分別為 2001年的不對稱有機金屬催化，以及2021年不需使用金屬的不對稱有機催化研究成果。