IL NOBEL PER LA CHIMICA 2026 SAREBBE ALLA NON-LINEARITA', MA NON SEMBRA

 

https://doi.org/10.1021/ja00269a036

Il Nobel per la chimica 2026 va a Henri Kagan e Kenso Soai "per la scoperta degli effetti non lineari e dell'autocatalisi nella sintesi organica asimmetrica". 

Cominciamo dalle basi. Molte molecole esistono in due forme speculari: si parla di chiralità, che viene dal greco χείρ, χειρός (mano). Le due forme speculari non sono sovrapponibili, come le nostre mani, e sono dette enantiomeri (anche questo dal greco ἐναντίος, contrario, opposto). Si parla di eccesso enantiomerico (ee, in percentuale) per definire l'abbondanza di un enantiomero sull'altro e una sintesi asimmetrica produce uno dei due enantiomeri con un alto ee.

Da Wikipedia

La chiralità di una molecola non deriva da proprietà dei singoli atomi, da proprietà inerenti i singoli legami tra gli atomi o dall'ordine della loro concatenazione. Deriva dall'orientamento relativo degli atomi nello spazio attorno a un centro (definito centro chirale) ed è quindi una proprietà emergente. Esiste chiralità in assenza di centro chirale e si tratta di un effetto di altro ordine, connesso fondamentalmente a strutture elicoidali, come nel caso degli eliceni o del DNA. Sono casi in cui si parla di chiralità topologica, mentre quella inerente i centri chirali è definita chiralità geometrica (cfr Walba). Visto che quando si parla di omochiralità come per questo Nobel si parla di chiralità geometrica, non approfondirò questo aspetto.

Da un punto di vista puramente termodinamico le energie libere di formazione dei due enantiomeri si equivalgono, cioè non esiste uno più termodinamicamente favorito dell'altro. Ragione per cui in assenza di un sistema di controllo della chiralità generalmente una reazione che crea un centro chirale avrà come prodotto una miscela 1/1 dei due enantiomeri, che viene detta racemo.

Nel 1986 Kagan e collaboratori (Puchot, Samuel, Dunach, Zhao, Agami) pubblicavano sul JACS una serie di esempi in cui la relazione tra l'ee del catalizzatore e quello del prodotto non era lineare. Soai portò l'idea al limite: in certe reazioni autocatalitiche (cioè dove il prodotto chirale che si forma catalizza la sua stessa formazione) ogni ciclo amplifica l'eccesso enantiomerico del ciclo precedente. In letteratura si trovano ee finali superiori al 99,5% ottenuti per autocatalisi asimmetrica. In tutti i casi si tratta di processi che avvengono in precise e particolari condizioni, con catalizzatori "ingegnerizzati" ad hoc.

Detto questo, passiamo a come la cosa viene raccontata. Questa faccenda della chiralità ha molto a che fare con la biochimica e quindi con la vita: gli amminoacidi che costituiscono le proteine sono perlopiù chirali e L, gli zuccheri sono chirali e D, etc etc (ma dai procarioti all'essere umano la vita usa anche amminoacidi D). E la cosa è di grande importanza quando si parla di farmaci, ma "I due scienziati hanno spiegato come sintetizzare medicinali sicuri", come dice Repubblica, è una scemenza: da questo punto di vista il Nobel a Sharpless (2001) è rilevante, l'oggetto di questo premio no, e soprattutto la chimica traffica con molecole chirali fin dal XIX secolo.

Il piano della luce polarizzata viene ruotato quando passa attraverso un materiale chirale e la rotazione può essere verso destra o verso sinistra, per questo in caso di enantiomeri si parla anche di "destrogiro" e "levogiro" (corrispondono ai segni +/- usati come prefisso e non a L e D, che hanno a che fare con le proiezioni di Fischer). La cosa fu scoperta da Jean-Baptiste Biot nel 1815 e un famoso polarimetro per misure precise fu costruito da Léonce Louis Laurent attorno al 1880 (la misura è il potere rotatorio e la sua unità è il grado angolare).

Polarimetro di Laurent

Quanto alla risoluzione di un racemo tramite la cristallizzazione di un sale diastereoisomerico, contenente solo uno dei due enantiomeri, la prima fu riportata da Louis Pasteur nel 1853 all'Académie des Sciences (Comptes Rendus, 1853). I primi lavori su sintesi a bassi eccessi enantiomerici sono dell'inizio del XX secolo e la prima riduzione asimmetrica biocatalitica, usando lievito, fu pubblicata nel 1919 da Carl Neuberg e F. F. Nord su Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (oggi European Journal of Inorganic Chemistry / Chemische Berichte), volume 52, pagine 2237–2248). L'attività sul tema si intensificò tra anni '40 e anni '60. Negli anni '60 fu attivo William Standish Knowles (Nobel assieme a Noyori e Sharpless nel 2001). Lo stesso Kagan produsse lavori importanti in materia di idrogenazioni asimmetriche nei primi anni '70 (Kagan, H. B.; Dang, T. P. Asymmetric catalytic reduction with transition metal complexes. I. A catalytic system of rhodium(I) with (-)-2,3-O-isopropylidene-2,3-dihydroxy-1,4-bis(diphenylphosphino)butane, a new chiral diphosphine. JACS. 1972, 94, 6429-6433).

Ma è lo stesso comunicato stampa di Stoccolma a lasciare un bel po' perplessi in certi passi, il che spiega gli scivoloni della stampa generalista:

Il Premio Nobel per la Chimica 2026 riconosce scoperte che hanno permesso ai chimici di guidare reazioni chimiche verso l’omochiralità.

«Henri Kagan e Kenso Soai hanno fornito una soluzione a un mistero chimico vecchio di oltre un secolo: come l’omochiralità possa emergere spontaneamente. Le reazioni chimiche che hanno sviluppato sono spettacolari», afferma Heiner Linke, presidente del Comitato Nobel per la Chimica.

Henri Kagan ha compiuto il primo passo decisivo nel 1986, quando ha scoperto un nuovo modo di manipolare le reazioni chimiche. Questo gli ha permesso di ottenere un eccesso di una delle immagini speculari maggiore di quanto si fosse ritenuto possibile fino ad allora.

Bah... "mai tali ee fino allora" è una grossolana esagerazione, come abbiamo visto (e contraddice anche il Nobel per la chimica 2001). Che abbiano dimostrato l'origine dell'omochiralità in natura idem (e soprattutto è possibile dimostrarla ricostruendo un set di condizioni identiche a quelle si potevano trovare, che so, nell'Eoarcheano?). In breve il significato del lavoro dei due Nobel sta nel fatto di aver dimostrato che esistono specifici meccanismi autoamplificanti in grado di produrre un sistema omochirale. Che questi meccanismi siano all'origine dell'omochiralità sulla Terra è un discorso tutto diverso.

Quello che il premio dice con certezza è più sobrio, a mio avviso, più interessante e sta esattamente nel titolo del JACS 1986 di Kagan e soci: la non-linearità di questi particolari fenomeni. La chiralità può essere non solo trasferita, ma anche amplificata e con effetti determinati da feedback, e in quei casi la relazione tra causa ed effetto non è  lineare, come succede per altri fenomeni apparentemente assai diversi e ben più noti.

Un'ultima nota: Kagan ha 95 anni. E tra poco sarà piuttosto difficile andare a cercare contributi degni di Nobel anteriori agli anni '90 dello scorso secolo...