Nobelova cena za chemii 2026

(Grafika: Niklas Elmehed, Nobel Prize Outreach)

Nobelovu cenu za chemii v roce 2026 získali francouzský profesor Henri Kagan a japonský profesor Kenso Soai za objev nelineárních efektů a autokatalýzy v asymetrické organické syntéze. Slovy předsedy Nobelova výboru pro chemii Heinera Linkeho: „Henri Kagan a Kenso Soai poskytli řešení chemické záhady staré více než sto let: jak může homochiralita vzniknout spontánně.“

Položme si nejprve otázku, co je ona „homochiralita“? Termín chiralita vychází ze starořeckého slova cheir (cheir) – ruka. A stejně jako jsou ruce svými zrcadlovými obrazy, tedy pravá ruka nemůže nikdy být ztotožněna s levou, existují molekuly, které se vyskytují jako zrcadlové obrazy. Tyto molekuly (nazývané enantiomery) mají téměř všechny fyzikální a chemické vlastnosti shodné, a proto jsou běžnými měřícími metodami jen obtížně rozlišitelné. Je proto pozoruhodné, že mnohé základní stavební kameny živé hmoty, jako jsou například aminokyseliny nebo cukry, se v přírodě vyskytují téměř výhradně ve formě jednoho z těchto dvou zrcadlových obrazů, L-aminokyseliny a D-cukry. Jsou homochirální. Jak je to ale možné, když by zrcadlové obrazy měly logicky vznikat vždy v poměru 1:1?

Současná organická syntéza ve velké míře využívá tzv. enantioselektivní katalýzy. To znamená, že do chemické reakce, při níž vzniká jeden definovaný enantiomer, přidáváme další chirální sloučeninu (enantioselektivní katalyzátor). Tato další chirální sloučenina pak způsobí, že chemická reakce produkuje přednostně jeden z enantiomerů. Umožní nám tak porušit výše zmíněný logický poměr 1:1 zrcadlových obrazů cílové molekuly. Enantioselektivní katalyzátor má zpravidla charakter jednoho zcela čistého zrcadlového obrazu, aby byl výsledek reakce co možná nejlepší. Henry Kagan však ukázal, že to není nutné a že stačí přebytek jednoho enantiomeru katalyzátoru k tomu, aby vznikal chirální produkt v přebytku vyšším, než odpovídá enantiomerní čistotě katalyzátoru. Stále to ale nevysvětluje vznik čistých enantiomerů bez přítomnosti chirálního katalyzátoru.

Vznik homochirálních organických molekul v achirálním prostředí formující se biosféry planety Země byl vysvětlován různě. Hovořilo se o chirálních krystalech křemene, na kterých měl krystalovat jen jeden z enantiomerů aminokyseliny. Nebo o chirálním světle (cirkulárně polarizované světlo), které mělo indukovat vznik pouze jednoho enantiomeru aminokyseliny. Přesná měření ale ukázala, že přebytek jednoho zrcadlového obrazu nad druhým byl vždy v řádu jednotek procent. Nikdy nebyla připravena 100% chirální látka, jak by odpovídalo naší celoplanetární biologické homochiralitě.

A tady vstupuje na scénu Kenso Soai se svou reakcí při níže dokázal nemožné. Ze dvou sloučenin, které nemají ve struktuře žádný prvek, který by mohl ovlivnit tvorbu jednoho z enantiomerů, připravil chirální organickou látku – pouze jeden zrcadlový obraz. Celý trik spočívá v tom, že vznikající chirální produkt vystupuje v reakci zároveň jako katalyzátor. Při této reakci se pak první vytvořené molekuly produktu, chovají jako chirální katalyzátor a dochází k obrovskému znásobení jejich chirální informace. Pokud spojíme nelineární katalytické efekty Henryho Kagana, autokatalytickou funkci produktu Kenso Soaie a fakt, že díky cirkulárně polarizovanému světlu nebo chirálním krystalům křemene můžeme přeci jen generovat nepatrné přebytky jednoho z enantiomerů, jsme možná opět o kousek blíž k objasnění biologické homochirality a vzniku života na Zemi.