Нобелевскую премию по химии 2026 года получили французский исследователь Анри Каган и японский учёный Кэнсо Соаи. Королевская шведская академия наук отметила их за открытие нелинейных эффектов и автокатализа в асимметричном органическом синтезе. Решение объявлено 7 октября в Стокгольме. За сложной формулировкой стоит фундаментальная задача: как химическая реакция может отдавать предпочтение одной из двух зеркальных форм молекулы.
Чтобы представить эту проблему, достаточно посмотреть на собственные руки. Правая и левая похожи и зеркально отражают друг друга, но совместить их так, чтобы все пальцы совпали, невозможно. В мире молекул существует аналогичное свойство — хиральность. Две молекулы могут иметь одинаковый состав, однако различаться пространственным расположением атомов.
Для химиков такая разница принципиальна. Живые системы способны различать зеркальные формы, поэтому управление пространственной структурой вещества имеет особое значение при создании лекарств. По оценке Нобелевского комитета, открытия нынешних лауреатов стали важными для специалистов, разрабатывающих реакции для фармацевтического производства.
Исследования Кагана и Соаи посвящены тому, как возникает и усиливается предпочтение одной молекулярной формы. В центре отмеченных работ — нелинейные эффекты и асимметрический автокатализ: процессы, позволяющие небольшому исходному различию привести к значительно более выраженному результату.
Особенно наглядно этот принцип раскрывает реакция Соаи. Образующееся в ней вещество само участвует в ускорении собственного образования — выступает катализатором. При этом небольшое преимущество одной зеркальной формы может усиливаться по мере протекания реакции. Получается химическая система с положительной обратной связью: продукт помогает создавать новые молекулы своей формы.
Экспериментальное подтверждение такого механизма Соаи и его коллеги представили в журнале Nature в 1995 году. Они показали, что автокаталитическая реакция действительно способна увеличивать небольшой первоначальный избыток одного из двух энантиомеров — так химики называют зеркальные формы молекулы. Эта работа дала экспериментальный инструмент для изучения вопроса, который долго оставался преимущественно предметом теоретических моделей.
В последующих исследованиях масштаб усиления оказался впечатляющим. Согласно материалам научной группы Соаи, после трёх последовательных циклов реакции исходный энантиомерный избыток около 0,00005 процента удавалось увеличить до более чем 99,5 процента. Иными словами, почти неразличимое начальное преимущество превращалось в практически полное преобладание одной формы.
Эти эксперименты связаны и с одним из больших вопросов о происхождении жизни. Почему биологические системы используют преимущественно определённые зеркальные формы молекул? Исследования асимметрического автокатализа позволяют проверять механизмы, благодаря которым первоначально крошечный дисбаланс мог усиливаться. Они не воспроизводят всю историю возникновения жизни, но показывают, как подобный процесс возможен в химической системе.
Для фармацевтической отрасли значение этой премии — прежде всего в связи фундаментальных исследований с технологиями производства. Умение направлять химическую реакцию к нужной пространственной форме вещества составляет важную часть научной основы современной фармацевтики. При этом путь от лабораторного открытия до конкретного промышленного процесса требует отдельной разработки и проверки.
Каган и Соаи разделят денежную награду в размере 12 миллионов шведских крон. Церемония вручения премии состоится 10 декабря в Стокгольме — в день памяти Альфреда Нобеля.
