Нобелевскую премию по химии 2026 года присудили Анри Кагану и Кэнсо Соаи за открытие механизма, связанного с химической асимметрией природы. Их работа создала новые возможности для управления реакциями, применяемыми при производстве лекарств и других материалов. Об этом сообщает Wired.
Многие молекулы существуют в двух формах, которые являются зеркальными отражениями друг друга, но не совпадают. Такие варианты называют энантиомерами. Их физические свойства обычно близки, однако химическое поведение может различаться: по аналогии Нобелевского комитета, две зеркальные копии ключа подходят к замку неодинаково, и неправильный вариант способен повредить механизм.
В живых организмах почти всегда встречается только одна из двух форм молекул. Это явление получило название гомохиральности. Для фармацевтики оно имеет особое значение, поскольку один энантиомер может обеспечивать нужный лечебный эффект, тогда как другой способен вызывать ненужные или даже вредные побочные реакции.
Изучение хиральных молекул началось ещё со времён Луи Пастера, обнаружившего два энантиомера, по-разному взаимодействовавших с бактериями. Позднее учёные пытались воспроизвести гомохиральность в лаборатории, чтобы понять её самопроизвольное возникновение и научиться управлять реакциями. Однако первые опыты давали примерно равные количества обеих форм.
В начале XX века немецкий химик Вилли Марквальд провёл асимметричную реакцию, в которой одна из форм образовывалась немного чаще другой. Для этого он применил хиральный катализатор — вещество, ускоряющее реакцию и не расходующееся в процессе, но его влияние оказалось небольшим. В 1953 году физик-теоретик Чарльз Франк предложил математическую модель, согласно которой для появления гомохиральности нужны асимметричная реакция, усиление первоначального перевеса и автокатализ.
Автокатализ означает, что сама реакция создаёт катализатор, поддерживающий дальнейшее превращение, поэтому небольшой начальный перевес может постепенно привести к доминированию одной формы. Именно эта идея стала основой исследований Анри Кагана, начавшихся в начале 1980-х годов. Учёный подробно изучал катализаторы, которые тогда обычно включали атом металла и хиральное вещество; считалось, что равная смесь двух вариантов последнего должна давать такой же сбалансированный результат.