Нобелевская премия по химии была присуждена за открытие нелинейных эффектов и автокатализа в асимметрическом органическом синтезе.
Асимметрический катализ в органической химии позволяет преимущественно получать одну из двух зеркальных форм хиральных молекул, которые важны для фармацевтики и биохимии. Эти молекулы имеют «правую» и «левую» форму, и их энантиомерная чистота, то есть содержание одной из форм, имеет большое значение для эффективности и безопасности лекарств.
Каган открыл нелинейные эффекты в асимметрическом синтезе, а Соаи — асимметрический автокатализ, реакцию, которая демонстрирует самокаталитический и самоусиливающий эффект.
Заведующий лабораторией Института органической химии им.
Н. Д.
Зелинского РАН, академик Валентин Анаников, комментирует: «За сложной формулировкой: „за открытие нелинейных эффектов и автокатализа в асимметрическом органическом синтезе“ стоит очень наглядная идея. Многие молекулы существуют в двух зеркальных формах — как левая и правая руки.
Для живых систем и лекарств важно, какая именно форма образуется. Каган показал, что небольшой перевес одной зеркальной формы хирального катализатора может дать непропорционально большой перевес одной зеркальной формы продукта: химическая система ведёт себя нелинейно.
Соаи пошёл ещё дальше и открыл необычный автокатализ, при котором продукт реакции помогает образовываться новым молекулам того же продукта и одновременно усиливает их „правую“ или „левую“ направленность».
Эти работы важны не только для точного органического синтеза, но и для понимания фундаментальной проблемы: почему молекулы в живых организмах на Земле имеют определённую зеркальную ориентацию.
В живых организмах многие ключевые молекулы имеют определённую конфигурацию. Для лекарственных молекул разные зеркальные формы могут по-разному взаимодействовать с биологическими мишенями.
Пример из середины прошлого века — препарат талидомид, который в конце 1950-х и начале 1960-х годов применяли во многих странах, в том числе беременные. Позднее была установлена связь между приёмом талидомида во время беременности и тяжёлыми врожденными дефектами у тысяч детей.
Для создания лекарственных препаратов стереохимию молекул необходимо строго контролировать. В то же время для неживых систем, например в материаловедении, тип зеркальных молекул не всегда важен.