Кому и за что присудили Нобелевскую премию по химии: раньше такое могла делать только сама жизнь (фото)

Хиральная химия изучает молекулы, которые могут существовать в двух формах, являющихся зеркальным отражением друг друга. Хотя эти формы содержат одинаковые атомы и химические связи, их различное трехмерное расположение может придавать им разные свойства, пишет IFLScience.

Эта идея может показаться странной, но примеры этого можно найти в привычных запахах и вкусах. Например, карвон в природе встречается в двух формах. Одна из них — праворучная форма — ассоциируется с запахом и вкусом мяты. Её зеркальная форма создаёт землистый, древесный запах тмина.

Лимонен — ещё один пример: одна из его форм широко встречается в цитрусовых фруктах и продуктах с лимонным ароматом, тогда как его зеркальная форма обладает запахом, напоминающим сосну и скипидар.

Термин "хиральный" происходит от греческого слова, означающего "рука". Человеческие руки служат простым примером, поскольку они представляют собой зеркальные отражения, которые невозможно наложить друг на друга так, чтобы все части совпадали, а ладони были обращены в одну сторону.

Молекула может быть хиральной, когда атом углерода связан с четырьмя различными группами, образуя асимметричную структуру. Это важно в биологии, поскольку 19 из 20 основных аминокислот, которые человеческий организм использует для синтеза белков, являются хиральными. Их структуры позволяют биологическим системам различать молекулярные формы, которые могут выглядеть почти идентично друг другу.

Обычные химические реакции, как правило, приводят к образованию примерно равных количеств обеих форм хиральной молекулы. Эти две формы химически схожи, поэтому многие реакции естественным образом не отдают предпочтения одной из них. Однако живые системы проявляют сильную склонность к одной молекулярной форме.

По причинам, которые до конца не выяснены, живые организмы используют левосторонние формы аминокислот. Это свойство известно как гомохиральность. Ферменты образуются из аминокислот и контролируют многие химические реакции внутри клеток. Поскольку сами ферменты обладают специфическими трехмерными структурами, они могут различать различные формы других молекул.

Это различие имеет большое значение в медицине. Если в процессе производства образуются равные количества двух хиральных форм лекарственного средства, человеческий организм может по-разному реагировать на каждую из них. Одна форма может оказывать желаемый эффект, тогда как другая — более слабый эффект или обладать потенциально вредными свойствами.

Учёные приводят в качестве примера слова "новрад" и "дарнов": "новрад" — это средство от кашля, тогда как его зеркальное отражение, "дарнов", — обезболивающее средство.

Нобелевская премия по химии 2026 года присуждена за работу, которая помогла химикам контролировать реакции таким образом, чтобы они могли получать одну желаемую форму хиральной молекулы, а не однородную смесь. Такой контроль делает химическую идентичность конечного продукта более предсказуемой.

Анри Каган внес ключевой вклад в 1986 году, работая в Университете Париж-Юг во Франции. Он разработал метод управления химическими реакциями, который обеспечивал гораздо больший избыток одной формы, чем исследователи считали возможным.

В 1995 году Кенсо Соаи, который в то время работал в Токийском научном университете, разработал реакцию, способную образовывать только одну хиральную форму. Этого результата он достиг в лаборатории в 2003 году. В пресс-релизе Нобелевской премии отмечается: "Он продемонстрировал реакцию, в которой образовывалась только одна из двух возможных форм. Ранее, за исключением самой жизни, никому не удавалось достичь такого результата".

Хайнер Линке, председатель Нобелевского комитета по химии, отметил, что эта работа дала ответ на научный вопрос, который оставался открытым более века: "Анри Каган и Кенсо Соаи нашли решение химической загадки, которой более века: как может спонтанно возникать гомохиральность. Разработанные ими химические реакции впечатляют".

Другие новости науки

• Микроорганизмы в Балтийском море могут играть более значительную роль в переносе углерода в более глубокие воды, чем можно было бы предположить, учитывая их размеры.
• Учёные расшифровали загадочную надпись на одном из камней Золочевского замка. Ранее считалось, что она связана с тамплиерами.