当被要求签名、梳头或使用剪刀时，大多数人更喜欢用一只手而不是另一只手。但是左撇子或右撇子不仅仅存在于人类身上。许多分子，尤其是有机分子，也表现出手性。

在化学的某些领域，特别是在药物的生产中，分子的手性是至关重要的。药物沙利度胺在20世纪中期声名狼藉，因为它所谓的右撇子版本可以缓解晨吐，而左撇子版本会导致严重的出生缺陷。(我们将详细解释化学手性，也称为手性，是什么意思)。

由于旋向性在化学中非常重要，人们花了大量精力来控制化学合成过程中产生的分子是左手分子还是右手分子。现在，在《科学》杂志上发表的一篇论文中，加州理工学院化学教授Hosea Nelson(13届博士)描述了他在实验室设计的一种新技术，该技术允许在化学反应中精确选择分子的手性。

首先，我们需要解释分子中的利手性。为了演示，在你面前伸出你的两只手，手掌朝外。两只手互为镜像，对吧?现在，把你的左手翻转过来。一只手掌朝你，另一只手掌朝外，你的拇指朝向同一个方向，小指在同一侧，但你的手是不一样的。一只手的手指向外弯曲，另一只手的手指向你弯曲。无论你用哪种方式转动或旋转任何一只手，它们总是彼此的镜像，而不是完全相同。

某些分子也是如此(见下图)，这种特征在化学中被称为手性(来源于希腊语中手的意思，cheir)。由于某些尚未完全了解的原因，生物更喜欢它们用于特定目的的分子是一种形式或另一种形式。例如，大多数糖是右撇子，而大多数氨基酸是左撇子。

在《科学》杂志的论文中，Nelson描述了一种新的化学合成技术，这种技术在制造左手分子或右手分子时具有高度选择性，这取决于所需的分子。这项技术利用了一类被称为碳正离子的分子，碳正离子是碳原子带正电荷的离子。

碳正离子在化学中有着悠久的历史，因为它们具有很强的活性。碳正离子反应已被用于聚合物、类固醇和药品的生产，但直到现在，研究人员还不能控制反应，使其只产生左手或右手分子。

然而，碳正离子反应在自然界中也随处可见，它们被用来制造蛋白质、糖和其他许多生物有机体所必需的分子。

“碳正离子是所有生命分子的基本组成部分，”尼尔森说。“大自然一直在用它们来制造这种或那种分子。我们一直未能做到这一点。”

但现在我们可以了。尼尔森利用德国化学家本杰明·李斯特(Benjamin List，他获得了2021年的诺贝尔化学奖)开发的一类催化剂，利用碳正离子反应，使其只产生所需分子的左手或右手形式。

这些碳正离子反应的工作原理是将含有单个碳原子和氢原子的分子块插入到更大分子中的精确位置。

就它们自身而言，这些反应会产生所需分子的两种形式。尼尔森使用的合成催化剂借鉴了天然催化剂——酶——的一个诀窍，迫使它们形成一种形式或另一种形式。酶和由它们激发的催化剂都有一个空腔来进行反应。腔体的形状决定了要创建的形状。

为了描绘这是如何工作的，想象一下如果你想做一堆橡胶手，但你希望所有的手都是左撇子。有一种方法可以做到这一点，那就是找一只左撇子手套，然后把液体橡胶倒进去。在橡胶套后，你可以把橡胶手从手套里拿出来，它就是左手的。右手用的手套会变成右手用的橡胶手。

尼尔森说，他希望看到这种反应能够更实际地应用，以便将其从实验室环境中移出，进入药物化学世界，他希望它最终能被用于更有效地合成药物。

描述这项工作的论文题为“乙烯基碳正离子的催化不对称C-H插入反应”，发表在12月9日的《科学》杂志上。合著者是加州理工学院化学系研究生Sepand K. nstanaki和Chloe G. Williams;加州大学洛杉矶分校的Benjamin Wigman, Jonathan J. Wong, Stasik Popov和K. N. Houk;布列塔尼·c·哈斯、曾在犹他大学工作、现供职于辉瑞公司的雅各布·沃斯，以及犹他大学的马修·s·西格曼。

这项研究的资金由美国国立卫生研究院和美国国家科学基金会提供。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。