Нобел за химия 2026: защо молекулите могат да бъдат „леви“ и „десни“

Погледнете дланите си. Те си приличат като предмет и огледалния му образ, но лява ръкавица не пасва правилно на дясната ръка. При много молекули също има две пространствени подредби, които са огледални и не могат да се наложат една върху друга. Това свойство се нарича хиралност.

На 7 октомври Нобеловата награда за химия за 2026 г. е обявена за Анри Каган и Кенсо Соаи. Отличени са откритията им за нелинейните ефекти и автокатализата в асиметричния органичен синтез. Казано по-просто, те показват как в определени реакции малко предимство на единия огледален вариант може да се усили значително.

Еднакви съставки, различно взаимодействие

Пространствената форма има значение, когато молекула срещне друга молекула. Клетъчните белтъци също имат определена форма, затова двата огледални варианта на едно вещество могат да взаимодействат различно с тях. Това е важно при разработването на лекарства, аромати и други вещества, предназначени да действат в живи организми.

Не следва, че единият вариант винаги е полезен, а другият винаги е опасен. Ефектът зависи от конкретното вещество и средата. Задачата на химика е да знае какво произвежда и да може да управлява пространствения състав на продукта.

Каган: резултатът не е просто средно аритметично

Катализаторът подпомага една реакция. Ако той има предпочитание към определен огледален продукт, изглежда естествено чистотата му да определя пропорционално чистотата на резултата. Но през 1986 г. Каган и съавторите му показват, че връзката може да бъде нелинейна.

С други думи, смес от два огледални варианта на каталитичната система може да даде неочаквано силно предпочитание към единия продукт. Начинът, по който молекулите се обединяват и действат заедно, има значение. Малка промяна в състава на катализатора понякога води до много по-голяма промяна в крайния резултат.

Този ефект е и следа към механизма на реакцията. Вместо само да измери какво е получил, химикът може да използва зависимостта, за да изследва как работи системата и как да я подобри.

Соаи: продуктът помага да се образува още продукт

Автокатализа означава, че продуктът на реакцията подпомага същата реакция. Представете си производство, при което част от готовите изделия стават инструменти за изработването на още такива изделия. Аналогията описва самоподсилването, а не буквална молекулна фабрика.

През 1995 г. Соаи и колегите му публикуват реакция, при която малък първоначален излишък на единия огледален вариант се усилва чрез асиметрична автокатализа. Полученият продукт участва в каталитичния процес, така че системата произвежда още от предпочетения вариант. Следващи разработки постигат много силно усилване на съвсем малки начални разлики.

Връзката с една голяма загадка на живота

В живите организми има забележителни предпочитания към определена молекулна „ръка“. Например белтъците ни се изграждат почти изцяло от един пространствен тип аминокиселини; глицинът е изключение, защото няма такава огледална двойка. Отдавна стои въпросът как подобно преобладаване е възникнало.

Реакцията на Соаи показва възможен химичен принцип за усилване на асиметрията. Тя не доказва, че животът на Земята е започнал чрез същата конкретна реакция. Приносът е по-точен и много важен: вече можем експериментално да наблюдаваме как малък дисбаланс се превръща в голяма разлика. А химиците получават нови начини да разбират и направляват синтеза.

Източници и още за откритието

Продължете с курса „Нобеловите награди“

Зад един труден химичен термин често стои проста идея, която си заслужава да разберем. В курса „Нобеловите награди“ в eee.bg ще проследите големите открития в шест области чрез кратки видеа на български. Ясните обяснения, примерите и визуалните схеми помагат да свържете научния проблем с неговото значение.

Разгледайте курса „Нобеловите награди“