Нобелевскую премию по химии 2026 года присудили Анри Кагану и Кэнсо Соаи за открытие нелинейных эффектов и автокатализа в асимметрическом органическом синтезе. Их работы позволили понять, как в химических реакциях может возникать почти полное преобладание одной из двух зеркальных форм молекулы — принцип, лежащий в основе химии живых организмов и имеющий большое значение для производства лекарств. Часть первая. Многие органические молекулы существуют в двух вариантах, которые являются зеркальными отражениями друг друга, подобно правой и левой руке. Такие формы называются энантиомерами. При этом живые системы устроены несимметрично. Белки используют практически только одну зеркальную форму аминокислот, а молекулы сахаров в ДНК — другую. Это явление называется гомохиральностью. Долгое время химики не могли объяснить, как такая асимметрия могла возникнуть сама по себе. В обычной реакции при отсутствии внешнего воздействия две зеркальные формы образуются примерно в равных количествах. Для живой природы ситуация принципиально иная. Практическое значение этой проблемы особенно велико для фармацевтики. Два энантиомера одного вещества могут совершенно по-разному действовать на организм. Один способен обеспечивать необходимый лечебный эффект, тогда как второй может быть бесполезным или вызывать нежелательные последствия. История этой области началась ещё в XIX веке с работ Луи Пастера. Исследуя винную кислоту, он обнаружил кристаллы двух типов, являвшиеся зеркальными отражениями друг друга. Разделив их вручную, Пастер установил, что растворы этих веществ отклоняют поляризованный свет в противоположных направлениях. Позднее он заметил ещё одну важную особенность. Бактерии при ферментации использовали только один из двух энантиомеров винной кислоты, оставляя другой практически нетронутым. Так стало понятно, что сама химия жизни обладает выраженной направленностью. В 1953 году физик-теоретик Чарльз Франк предложил математическую модель, объясняющую, как может возникать гомохиральность. Для этого необходимы хиральный катализатор и асимметричная реакция, механизм усиления одной зеркальной формы и подавления другой, а также автокатализ, при котором продукт реакции помогает создавать новые копии самого себя. Первый принципиальный шаг к практической реализации этой схемы сделал Анри Каган. В 1986 году он показал, что зависимость между составом хирального катализатора и составом конечного продукта может быть не линейной, как считалось прежде. До этого химики исходили из предположения, что если катализатор содержит определённый избыток одного энантиомера, то примерно такой же избыток должен появляться и в продукте реакции. Каган установил, что в некоторых случаях небольшое преимущество одного варианта катализатора может приводить к значительно более выраженному преобладанию соответствующей зеркальной формы продукта. Причина заключалась в том, что различные комбинации хиральных компонентов катализатора обладали неодинаковой активностью. Смешанная форма работала значительно медленнее, чем две одинаково ориентированные. Благодаря этому первоначальная асимметрия усиливалась. В 1986 году Каган описал сразу три асимметричные реакции с подобным нелинейным эффектом. Открытие позволило химикам не только получать значительно более чистые энантиомеры, но и использовать характер нелинейности для понимания механизма самой реакции. Следующий решающий шаг сделал Кэнсо Соаи. В начале 1990-х годов он исследовал асимметрическую реакцию с сильным нелинейным эффектом и обратил внимание, что структура катализатора очень похожа на структуру получаемого продукта. Это привело его к идее создать систему, в которой вещество фактически будет катализировать собственное образование. Telegram · MAX · RUTUBE · ВКонтакте ❤️Поддержать канал
- 21
- 5