Mõned molekulid, näiteks aminohapped, eksisteerivad kahe teineteist peegeldava variandina. Elusorganismid sisaldavad aga alati ainult üht neist peegelpiltidest. Kuidas selline keemiline asümmeetria üldse alguse sai, jäi keemikutele pikaks ajaks mõistatuseks. Kagan ja Soai pälvisid 2026. aasta Nobeli keemiapreemia just selle pusle lahendamise eest.

Elu juhtiv keemia on keemikute žargoonis homokiraalne – termin tuleneb kreekakeelsetest sõnadest "sama" ja "käsi". Sarnaselt kätele esinevad kõik aminohapped kahe peegelvariandina, kuid rakkude valgud sisaldavad neist eranditult vaid üht. Teine peegelpilt satub loodusesse haruharva.

"Kagani avastus seisnes just homokiraalsuse ehk käelisuse võimendamises. Ta nägi, et ühe enantiomeeri ehk ühe peegelmolekuli ülekaal võib mittelineaarselt mõjutada teiste ühendite või produkti teket. See selgitab seda, kuidas ka meie elu koosneb siin ju eelistatult ühekäelistest aminohapetest ja suhkrutest," selgitas Tallinna Tehnikaülikooli supramolekulaarse keemia töörühma juht Riina Aav.

Keemikud murdsid pikka aega pead, kuidas homokiraalsus üldse tärgata saab. Kui nad viisid selliseid keemilisi reaktsioone, mis võivad luua kaks peegelmolekuli, niisama, tekkis katseklaasidesse alati võrdses koguses mõlemat varianti. Keemikud aga tahtsid toota vaid üht kindlat peegelpilti. Põhjus on proosaline: kui laborid loovad elusate rakkudega kokku puutuvaid molekule, näiteks ravimeid, annab soovitud efekti vaid üks neist peegelpiltidest.

Kaganile ja Kenso Soai avastasid, kuidas homokiraalsus tekkida saab. Nende avastused muutsid otsustavalt ravimitootmiseks vajalikke reaktsioone disainivate keemikute tööd.

"Nende avastused panid aluse uute bioaktiivsete ühendite sünteesile: kuidas neid valmistada, kuidas samakäelised molekulid paljundavad üksteise olemasolu ja kuidas orgaanilise keemia reaktsioone ära kasutada ravimite tootmiseks. Tänu sellistele mittelineaarsetele efektidele saame toota suure käelise puhtusega ühendeid ja puhtaid ravimeid, millel on vähem kõrvalefekte," sõnas Aav.

"Sellest on kindlasti kasu peenkeemias. Ravimitööstus kasutab seda, aga mitte ainult – seda kasutame ka lõhnaühendite, agrokemikaalide ja pestitsiidide valmistamisel. Selle mõju on olnud kõige suurem just selles keemiatööstuse osas, mille eesmärk on saavutada interaktsioon mingi retseptoriga," lisas professor.

Täpsemalt leidis Henri Kagan uue viisi keemiliste reaktsioonide manipuleerimiseks. See andis teadlastele võimaluse toota üht peegelpilti palju suuremas ülekaalus, kui keegi varem võimalikuks pidas. Tema saavutus tingis revolutsiooni keemikute töös, kes loovad reaktsioone uute ravimite, maitse- ja lõhnaainete ning uudsete materjalide tootmiseks.

Kenso Soai välja töötatud Soai reaktsioon süütas aga uue kire keemikutes, kes tahavad mõista elu tekkepõhjusi. Teadlased üle kogu maailma püüavad nüüd Soai saavutust korrata, tootes homokiraalseid aminohappeid ja suhkruid.

Aav kirjutas nobelistide avastused osaliselt kiraalsete ühendite analüüsimeetodite paranemise arvele ja ühtlasi arenes arusaam katalüüsist. "Uurijad hakkasid väga detailselt kaardistama tekkivaid vaheühendeid. See tähendas, et ühendite tekke analüüsil ei piirdutud enam ainult algseisu ja lõpp-produktiga, vaid hakati jälgima dünaamilist reaktsioonikulgu. See võimaldas kiiremaid ja täpsemaid analüüsimeetodeid ning just rikastuse ja homokiraalsete ühendite komplekside uurimise võimekust," selgitas professor.

Sellele kõigele aitas kaasa kogu orgaanilise sünteesi areng, sealhulgas uued sünteesi- ja kristallimismeetodid. Väga sarnaste keemiliste omadustega ühendite vahel on väga väikesed energiaerinevused, milleg alusel on võimalik enantiomeeride ehk nende stereoisomeeride käelisi molekule üleüldse eristada.

Nobeli preemiat keemia alal antakse välja alates 1901. aastast. Alates 2026. aastast on Nobeli preemia väärtus 12 miljonit Rootsi krooni (u 1,06 miljonit eurot). Lisaks rahalisele auhinnale saavad laureaadid Nobeli bareljeefiga kuldmedali ja diplomi.

Möödunud aastal pälvisid Nobeli keemiaauhinna jaapanlane Susumu Kitagawa, austraallane Richard Robson ja ameeriklane Omar Yaghi uut tüüpi molekulaararhitektuuri loomise eest. Erinevaid metallorgaanilisi võrestikke (MOF) saab valmistada sisuliselt lõputult, avades rea praktilisi rakendusi, alates keemiliste reaktsioonide kiirendamisest, lõpetades õhust vee ja süsihappegaasi püüdmisega.