نوبل شیمی ۲۰۲۶ به کاشفان راز هوموکایرالیتی رسید

به گزارش گروه علمی و فناوری، کمیته نوبل شیمی جایزه نوبل شیمی سال ۲۰۲۶ را به هنری کاگان و کنزو سوآی به پاس کشف اثرات غیرخطی و خودکاتالیزگری در سنتز آلی نامتقارن اعطا کرد؛ دستاوردی که به توضیح چگونگی شکل‌گیری هوموکایرالیتی و تولید ترجیحی یکی از دو شکل آینه‌ای مولکول‌ها کمک کرده است.

به گزارش نوبل پرایز برخی مولکول‌ها از جمله آمینواسید‌ها به دو شکل وجود دارند که تصاویر آینه‌ای یکدیگر هستند. با وجود شباهت این دو شکل موجودات زنده تنها یکی از این دو شکل آینه‌ای را در ساختار‌های زیستی خود به کار می‌گیرند. چگونگی شکل‌گیری این عدم تقارن شیمیایی برای مدت طولانی یکی از معما‌های حل‌نشده شیمی بود.

کاگان و سوآی با پژوهش‌های خود راهی برای توضیح و ایجاد این عدم تقارن در واکنش‌های شیمیایی ارائه کردند و به همین دلیل جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۶ را دریافت کردند.

شیمی حیات هوموکایرال است

شیمی حیات به گفته شیمی‌دانان هوموکایرال (homochiral) است، اصطلاحی که از واژه‌های یونانی به معنای یکسان و دست گرفته شده است.

مولکول‌های کایرال می‌توانند در دو شکل آینه‌ای وجود داشته باشند، درست مانند دست چپ و راست انسان که تصویر آینه‌ای یکدیگرند، اما نمی‌توان آنها را به‌طور کامل بر یکدیگر منطبق کرد. آمینواسید‌ها نیز چنین ویژگی‌ای دارند و می‌توانند در دو شکل آینه‌ای وجود داشته باشند اما در پروتئین‌های موجود در سلول‌های بدن تنها یکی از این دو شکل به‌کار گرفته می‌شود و شکل دیگر تنها به‌ندرت در طبیعت مشاهده می‌شود.

شیمی‌دانان مدت‌ها تلاش کردند دریابند این هوموکایرالیتی چگونه در طبیعت شکل گرفته است. مسئله زمانی پیچیده‌تر می‌شد که آنها واکنش‌هایی را بررسی می‌کردند که در آنها دو مولکول آینه‌ای تولید می‌شوند.

در شرایط معمول چنین واکنش‌هایی به تولید مقادیر تقریبا برابر از هر دو شکل آینه‌ای منجر می‌شوند. با این حال برای تولید بسیاری از مولکول‌های مورد استفاده در تعامل با موجودات زنده از جمله داروها، لازم است یکی از دو شکل آینه‌ای با نسبت بسیار بیشتری تولید شود؛ زیرا دو شکل آینه‌ای یک مولکول الزاما اثر یکسانی در یک سامانه زیستی ندارند و تنها یکی از آنها ممکن است اثر مطلوب را ایجاد کند.

گام نخست کاگان در سال ۱۹۸۶

بر اساس اعلام نوبل هنری کاگان در سال ۱۹۸۶ با کشف روشی جدید برای هدایت واکنش‌های شیمیایی نخستین گام تعیین‌کننده در این مسیر را برداشت.

این دستاورد به کاگان امکان داد یکی از دو شکل آینه‌ای یک مولکول را با میزانی بسیار بیشتر از آنچه پیش از آن تصور می‌شد تولید کند. پژوهش او نشان داد که می‌توان در یک واکنش شیمیایی تشکیل یکی از دو شکل آینه‌ای را به‌طور قابل توجهی بر دیگری ترجیح داد.

این یافته مسیر تازه‌ای را برای توسعه سنتز آلی نامتقارن و بررسی چگونگی شکل‌گیری عدم تقارن در واکنش‌های شیمیایی ایجاد کرد.

سوآی و طراحی واکنش منجر به هوموکایرالیتی

کنزو سوآی گام بعدی را برداشت. او در سال ۱۹۹۵ در مقاله‌ای مهم چگونگی طراحی نخستین واکنش شیمیایی با پتانسیل دستیابی به هوموکایرالیتی را تشریح کرد.

سوآی در ادامه پژوهش‌های خود در سال ۲۰۰۳ سرانجام به این هدف دست یافت. او واکنشی را ارائه کرد که در آن تنها یکی از دو شکل آینه‌ای ممکن تشکیل می‌شد، دستاوردی که پیش از آن به‌جز در خود پدیده حیات محقق نشده بود.

این واکنش نشان داد که چگونه می‌توان با بهره‌گیری از ویژگی‌های خاص واکنش‌های شیمیایی یک عدم تقارن اولیه را تقویت کرد تا در نهایت تشکیل یکی از دو شکل آینه‌ای بر دیگری غلبه کند.

حل معمایی بیش از یک قرن قدمت

هاینر لینکه، رئیس کمیته نوبل شیمی گفت: هنری کاگان و کنزو سوآی راه‌حلی را برای معمایی شیمیایی ارائه کرده‌اند که بیش از یک قرن قدمت دارد، اینکه چگونه هوموکایرالیتی می‌تواند به‌طور خودبه‌خودی پدیدار شود.

به گفته او واکنش‌های شیمیایی که این دو پژوهشگر ابداع کرده‌اند فوق‌العاده هستند.

جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۶ در مجموع به کشف‌هایی تعلق گرفته است که به شیمی‌دانان امکان داده‌اند واکنش‌های شیمیایی منجر به هوموکایرالیتی را پیش ببرند و درک دقیق‌تری از چگونگی ایجاد عدم تقارن مولکولی به دست آورند.

اهمیت این کشف برای تولید دارو

یافته‌های کاگان و سوآی تنها به حل یک مسئله بنیادی در شیمی محدود نمی‌شود و پیامد‌هایی برای شیمی کاربردی، به‌ویژه طراحی و تولید دارو دارد.

هنگامی که شیمی‌دانان برای تولید یک ماده دارویی تلاش می‌کنند کنترل شکل فضایی مولکول اهمیت زیادی دارد. از آنجا که دو شکل آینه‌ای یک مولکول می‌توانند در محیط زیستی رفتار متفاوتی داشته باشند توانایی تولید انتخابی یکی از این دو شکل ابزار مهمی در طراحی واکنش‌های شیمیایی برای ساخت دارو‌ها به شمار می‌رود.

بر اساس اعلام نوبل به لطف پژوهش‌های کاگان و سوآی اکنون درک بهتری از چگونگی پدید آمدن هوموکایرالیتی وجود دارد و یافته‌های آنها برای شیمی‌دانانی که واکنش‌های شیمیایی را برای تولید دارو طراحی می‌کنند، نقشی تعیین‌کننده داشته است.

برندگان نوبل شیمی ۲۰۲۶

هنری کاگان

او در ۱۵ دسامبر ۱۹۳۰ در بولونی-بیانکور فرانسه متولد شد. محل اشتغال او در زمان دریافت جایزه نوبل دانشگاه پاریس سود در فرانسه اعلام شده است.

کنزو سوآی

 وی در سال ۱۹۵۰ در هیروشیما ژاپن متولد شد. محل اشتغال او در زمان دریافت جایزه نوبل دانشگاه علوم توکیو در ژاپن اعلام شده است.

انتهای پیام/