Лауреатами Нобелевской премии по химии стали француз Анри Каган и японец Кенсо Соаи. Комитет отметил их «открытие нелинейных эффектов и автокатализа в асимметричном органическом синтезе». Учёные придумали, как в результате химических опытов получать молекулы нужной формы, а не другие варианты, которые не несут практической пользы. RT узнал, почему проблема зеркальных молекул волновала химиков долгое время и что значит это открытие для медицины.
- globallookpress.com
- © Lyu You/XinHua
7 октября Нобелевский комитет объявил имена лауреатов премии по химии за 2026 год. Награду разделили двое учёных: француз Анри Каган и японец Кенсо Соаи. Их достижение — открытие нелинейных эффектов и автокатализа в асимметричном органическом синтезе.
Труд профессоров позволил приблизиться к пониманию проблемы «зеркальной жизни», которая сейчас обсуждается не только в профессиональном сообществе, но и в СМИ для широкой аудитории.
Атомы в составе молекул могут по-разному выстраиваться в пространстве. У одного и того же соединения могут быть две зеркальные формы: правая и левая. Эту особеность учёные описывают как особое явление.
«Хиральность — это свойство молекул с одинаковым составом и связями между атомами различаться расположением в пространстве. Такие молекулы являются зеркальными отражениями друг друга, как правая и левая руки, и называются энантиомерами», — рассказал в беседе с RT доктор химических наук, член-корреспондент РАН, главный научный сотрудник Лаборатории новых физико-химических проблем Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН Александр Мартынов.
Явление хиральности обнаружил выдающийся химик Луи Пастер в 1848 году. Он работал в лаборатории с солью виноградной кислоты и заметил, что её кристаллики асимметричны и выглядят как зеркальное отражение друг друга. Дальнейшие опыты с ними показали, что одни и те же манипуляции приводят к разным результатам.
- Gettyimages.ru
- © PixelsEffect
В живом мире, как правило, встречается один из вариантов соединения, а его зеркальное отражение можно обнаружить лишь изредка. Молекулы, организованные одинаково, называются гомохиральными.
«Живая природа преимущественно гомохиральна: например, белки построены практически только из аминокислот одной конфигурации. Как могло возникнуть столь выраженное преобладание одного энантиомера над другим, долгое время оставалось одной из фундаментальных загадок химии», — пояснил Александр Мартынов.
Это обстоятельство создавало трудности для учёных, занимающихся синтезом органических веществ. Если для реакции использовать компоненты, способные формировать молекулы обоих направлений, то итоговых молекул каждого направления оказывалось поровну. А для нужд, например, фармацевтики нужны молекулы строго определённой хиральности.
«Для живого организма это различие может быть принципиальным: ферменты и рецепторы также имеют определённую пространственную структуру и могут по-разному взаимодействовать с двумя энантиомерами одного вещества. Поэтому энантиомеры одного лекарства могут различаться по активности, метаболизму и побочным эффектам», — обратил внимание Мартынов.
От реакции до результата
Анри Каган и Кенсо Соаи разрабатывали тему много лет. Первых успехов добился Каган в 1986 году. Он открыл способ проводить химические реакции так, чтобы существенно увеличить долю молекул одной хиральности.
«Каган открыл нелинейные эффекты: небольшой избыток одного энантиомера катализатора может приводить к значительно большему преобладанию одного энантиомера продукта», — пояснил Александр Мартынов.
Кенсо Соаи в 1995 году он впервые описал методику проведения химических реакций, которая потенциально позволяла получить молекулы только одного направления. В 2003 году учёный представил практический результат.
«Соаи открыл асимметрический автокатализ — процесс, в котором образовавшийся продукт сам ускоряет появление новых молекул с той же пространственной конфигурацией. Таким образом, небольшой первоначальный дисбаланс может усиливаться вплоть до почти полного преобладания одного энантиомера», — уточнил Мартынов.
- Зеркальные молекулы
- © BSIP/UIG
Как отмечают в Нобелевском комитете, открытие имеет важное практическое значение, поскольку таким образом химикам будет легче синтезировать нужные вещества для лекарств.
«Анри Каган и Кенсо Соаи предложили решение для химической загадки, которой уже более века: как гомохиральность может возникать спонтанно. Разработанные ими химические реакции впечатляют», — заявил председатель Нобелевского комитета по химии Хайнер Линке.
