Nobelova nagrada za kemijo 2026

Nobelova nagrajenca za področje kemije sta letos postala francoski kemik Henri B. Kagan in japonski kemik Kenso Soai. Nagrado prejmeta za odkritje nelinearnih učinkov in avtokatalizi v asimetrični organski sintezi. Njune raziskave segajo že v 80. leta minulega stoletja, dotikajo pa se ene največjih skrivnosti življenja: zakaj neki je živa narava sestavljena samo iz ene od dveh zrcalnih slik molekul. Velika večina molekul ni simetričnih, zato lahko obstajajo v dveh zrcalnih oblikah, ki jima pravimo enantiomera. Takšne kiralne molekule gradijo tudi živi svet, evolucija pa je bila sila izbirčna. Praktično vsi sladkorji so desne oblike, aminokisline so leve oblike in tako dalje. Zrcalne slike sicer povsem običajnih molekul so živemu svetu tuje in nekoristne. Pri klasični kemijski sintezi je drugače, saj je iz preprostih, nekiralnih spojin nastala mešanica obeh enantiomerov produktov. Pri sintezi zdravil, ki morajo biti pogosto kiralna, je to v najboljšem primeru le neučinkovitost, saj polovica učinkovine ne bo delovala, lahko pa ima hude posledice. Najbolj znan primer je afera s talidomidom, kjer je ena oblika izjemno škodljiva za plod, če jo ženske uživajo med nosečnostjo (obliki se v telesu med seboj pretvarjata). Da so molekule kiralne, je že staro odkritje. Že Pasteur je raziskoval, zakaj nekateri kristali vinske kisline polarizirano svetlobo sučejo v eno smer, drugi kristali pa sploh ne. Ugotovil je, da oba enantiomera vinske kisline kristalizirata v ločenih kristalih, ki jih je s pinceto razdelil. Kasneje je ugotovil, da bakterije fermentirajo le eno izmed teh vrst vinske kisline. To ni presenetljivo, a precej pomembnejše je vprašanje, zakaj je življenje homokiralno. Če je res nastalo iz prajuhe zelo osnovnih gradnikov, so bili ti kombinacija akiralnih molekul in kiralnih molekul v obeh oblikah. Da lahko sintetične kemijske reakcije proizvedejo le en enantiomer, vemo že stoletje. Potrebujemo kiralni katalizator, ki reakcijo usmerja proti eni sami obliki, kar je prvi pokazal Willy Marckwald na začetku 20. stoletja. Takšna asimetrična reakcija bo vodila do nastanka produkta, v katerem bosta enantiomera v različnih koncentracijah. Henry Kagan se je vprašal, kako bi izdelal čim čistejše produkte, v katerih bi bil samo en enantiomer. Tedaj je vladalo stališče, da kiralni katalizatorji povzročijo tudi kiralno sintezo, razmerje med levimi in desnimi produkti pa bo enako, kot je razmerje katalizatorja. Kagan je pokazal, da lahko določeni katalizatorji to razmerje spremenijo. Z drugimi besedami: četudi je v raztopini le nekajodstotni presežek ene oblike katalizatorja, je lahko ta presežek v končnem produktu bistveno večji. Poiskal je reakcijo, kjer se to zgodi. Pojav je poimenoval nelinearni efekt in je posledica obnašanja katalizatorja, kadar se nanj vežeta dve različni enantiomerni obliki reaktanta. Kenso Soai je nato to razmišljanje prignal do ekstrema. Če bi imel reakcijo, v kateri je produkt tudi katalizator, bi reakcija pospeševala samo sebe. Če bi nastalo le malce več ene oblike produkta, bi ta nastajal čedalje hitreje in enantiomerni presežek bi bil ogromen. Našel je primer reakcije, ki zmore točno to. Odkril je asimetrično akatalitično reakcijo, kjer lahko začne z akiralnimi reaktanti. Zaradi malenkostnega presežka enega ali drugega produkta, ki se na začetku pojavi zaradi naključja, se potem ta smer močno okrepi. Rezultat je enantiomerno čist produkt, čeprav je začel iz mešanice reaktantov. Soaijeva reakcija ni povezana z živo naravo, a pomemben je princip. Pokazal je, kako lahko povsem naključno vznikne preferenca do ene oblike molekul. Morda se je enako zgodilo pri razvoju življenja.[st.slika 76674]