作者：孙亦真
摄影：季俊辉
“你们知道吗？
左手和右手，
是世界上最早的手性教材。”
4月27日下午，中国科学院院士、上海交通大学讲席教授张万斌走进上海市闵行区实验高级中学。没有照本宣科，没有高深术语——他从一枚海螺讲起，聊到味精的鲜与苦，讲到一种药曾让上万名婴儿畸形，再说到如何用“不对称催化”让抗结核药从20万元降到几千块。这位在不对称催化领域深耕三十余载、手握60余项发明专利的顶尖科学家，用两个小时的“科学故事会”，把数百名高二学子带进了神秘莫测的“手性世界”，感受化学研究的无穷魅力与科学家精神的深刻内涵。
“左手和右手，五根手指排列顺序完全一样，但它们永远无法重合——这就是‘手性’。”张万斌院士举起自己的双手，做了一个简单的镜像动作，全场学生的目光瞬间被吸引。
他告诉大家，手性在自然界中无处不在。星系的旋转方向、海螺的螺旋走向、牵牛花的攀爬姿态——生命体似乎对“单一手性”有着执着的偏爱。“同学们以后吃螺蛳的时候可以留意一下，绝大多数都是顺时针的。逆时针的‘左撇子’螺，极其罕见。”张院士笑着说，“我自从读研究生时学了手性，每次吃螺蛳都要翻找一遍，四十多年了，至今还没找到。”
轻松的笑声过后，张院士话锋一转，将话题引向了手性与人类健康的深刻关联。他指着PPT上两张结构几乎一模一样的分子图说：“这两个分子，组成完全一样，就像左手和右手。但左边那个是鲜美的味精，右边那个却索然无味，甚至发苦。”
更令人警醒的是一段医学史上的惨痛教训。张院士讲述了上世纪50年代末的“反应停”悲剧——一种用于缓解孕妇晨吐的药物，竟然在欧洲导致了1.2万名“海豹儿”畸形婴儿的出生。多年后科学家证实：该药物的左旋分子具有镇定作用，而右旋分子则是致畸的元凶。
“从那时起，所有手性药物上市前，都必须把‘左手’和‘右手’分开，只留下安全有效的那一半。”张院士语重心长地说，“这就是为什么今天的药物副作用越来越小——手性科学用60年的时间，守护了人类的用药安全。”
既然手性药物如此重要，那么如何高效、低成本地获得单一手性的分子呢？张万斌院士向同学们介绍了传统方法的困境：“如果通过普通化学合成，得到的往往是左手和右手各占一半的混合物。有一半是我们要的，另一半不仅没用，还得花大力气分离扔掉——成本高、效率低，还污染环境。”
他告诉同学们，从上世纪60年代开始，科学家们发展出“不对称催化”技术——通过加入一种手性催化剂，像“钥匙配锁”一样，只合成需要的那一种手性分子。这项技术如此重要，以至于在2001年、2018年和2021年三次获得诺贝尔奖。“一个细分领域三次诺奖，可见它有多重要。”张院士说道。
然而令人惊讶的是，即便有了这样“高大上”的技术，目前临床上使用的六七百种手性药物中，真正用不对称催化实现工业化生产的，只有不到20%。“为什么？因为每种药物的分子结构都不一样，催化反应没有‘万能钥匙’。这既是挑战，也是机遇。”
回想起2003年回国时，上海交通大学刚刚恢复化学学科不久，张万斌院士面临着研究方向的抉择。“我跟团队说，我们要做就做全世界都没解决的难题，不能跟在别人后面‘炒冷饭’。”经过两三年调研，他敏锐地发现了一个“无人区”——五价磷手性中心的构建。“碳手性中心的构建已经研究了几十年，但与生物医药密切相关的五价磷手性中心的构建完全是空白。我们能不能把它做出来？”
经过无数次失败与分析，张院士团队发现，已有的催化剂分子位阻太大，无法接近磷原子。他们从自然界酶催化中得到启发，另辟蹊径设计出小巧的新型催化剂，终于在全球率先实现了五价磷手性化合物的高效构建。“那时候真是坐‘冷板凳’，全世界就我们团队几个人在做。但坚持到现在，这已经是一个热门领域，国际上很多著名实验室都在跟进。”
科学有高度，亦有温度。张万斌院士细数了团队成果的工业化应用——每一个案例都关乎亿万人的生命健康。
“青蒿素，是我们国家的一张名片。屠呦呦获得了诺贝尔奖，但青蒿素长期依赖植物提取，价格波动大、供应不稳定。”张院士介绍，他的团队开发出全球最高效的青蒿素化学合成路线，将关键步骤的效率从19%提升至新高度，成本大幅降低。“这项技术实现工业化后，未来抗疟疾药物会更便宜、更可及。”
紧接着，张院士谈到了全球三大传染病之一——结核病。“很多人可能不知道，结核病每年夺走150万人的生命，超过疟疾和艾滋病。更可怕的是，耐多药结核病人面临无药可救的困境。”他提到了一种名为“贝达喹啉”的新型抗结核新药：“这个药对耐药结核有效，但它的分子有4种手性异构体，只有4%是我们要的活性成分。经过多步合成后，96%都被扔掉了。结果一片药350元，治愈一个病人要花20万元——非洲、印度的患者根本吃不起。”
张院士团队应用自主研发的双金属协同体系，将有效异构体的比例从4%提升至45%，成本降至原来的十分之一甚至二十分之一。“如果未来能把20万的治疗费用降到两三千块，每年就可能多拯救数万、甚至数十万患者的生命。”
“以前觉得化学就是实验室里的瓶瓶罐罐，今天才明白，每一个分子的突破，背后都是鲜活的生命。”台下一位同学感慨道。
张院士还分享了薄荷醇、檀香香料、抗癫痫药布立西坦、抗新冠药物等多项成果。他自豪地告诉同学们：“全球最大的薄荷醇绿色合成生产线，用的是我国自主研发的不对称催化技术；全球多数高端檀香香料，也大都依托于我们团队开发的工艺生产的。曾经我们跟着国外走，现在在很多方向，中国已经和美国并肩，甚至领跑。”
讲座的最后，张万斌院士寄语年轻学子：“你们生在一个伟大的时代。经过40年发展，中国科技已经进入‘无人区’，前面的路要靠你们自己去闯。要仰望星空，也要脚踏实地；要有想象力，更要有逻辑性。记住，科学最大的魅力，就是用我们的智慧，让世界变得更好一点。”
互动环节，意犹未尽的同学们争相举手提问。当被问及研究手性分子的“感悟”时，张院士坦言，自己学生时期的成绩并非最拔尖，“但搞科学最重要的不是分数，而是想象力和逻辑性，还要敢选‘硬骨头’去啃”。他鼓励同学们在学习中多问“为什么”、多联系生活，不要局限于标准答案。就这样，张院士与同学们聊着不对称催化的未来、聊着科研路上的苦与乐。临别时，他掏出手机，当场添加了一名同学的微信——那位同学在互动环节提出了一个非常专业的化学问题。“有问题随时问我。”一位顶尖科学家与一名高中生的“好友”连接，就这样在春日的校园里悄然建立。
“大师课堂——院士专家进校园”活动由上海市科协和上海市教委联合主办，上海市业余科技学院(上海科学会堂服务中心)承办，邀请院士专家以专题讲座的形式巡讲各区中小学校，与学生面对面互动，实现校外科学教育与学校的“双向奔赴”，更好地“孵化”青少年的科学精神、创新素质，在助推“双减”的同时，做好科学教育的加法，宣传弘扬科学家精神，激励青少年树立起投身建设世界科技强国的远大志向。
