रसायन का नोबेल 2026 उस अभिक्रिया को, जिसमें अणु सिर्फ़ एक ‘हाथ’ चुनते हैं

आपके शरीर का हर प्रोटीन बाएँ हाथ के अमीनो अम्लों से बना है, फिर भी जब रसायनज्ञ उन्हीं अणुओं को एक फ्लास्क में बनाते हैं तो उन्हें बाएँ और दाएँ दोनों संस्करण बराबर मात्रा में मिलते हैं। हेनरी बी. कागन (Henri B. Kagan) और केन्सो सोई (Kenso Soai) ने दिखाया कि कैसे एक अभिक्रिया उस बराबरी को तोड़ सकती है, जिससे एक दर्पण प्रतिबिंब की छोटी-सी अधिकता को बढ़ने दिया जाता है जब तक कि वह लगभग पूरी तरह हावी न हो जाए। रॉयल स्वीडिश विज्ञान अकादमी ने उन्हें इसके लिए रसायन विज्ञान का नोबेल पुरस्कार प्रदान किया है, और यह कार्य अब इस बात के पीछे है कि दवा निर्माता किसी दवा के सही संस्करण का पीछा कैसे करते हैं।

कई अणु दो रूपों में आते हैं जो एक-दूसरे के दर्पण प्रतिबिंब होते हैं, जैसे बायाँ और दायाँ हाथ। रसायनज्ञ ऐसे अणुओं को काइरल कहते हैं, और दोनों संस्करणों को एनैन्टियोमर कहते हैं। उनमें एक ही क्रम में जुड़े वही परमाणु होते हैं, लेकिन वे एक जैसे जैविक तालों में फिट नहीं होते, इसलिए किसी दवा का एक रूप ठीक कर सकता है जबकि उसका जुड़वाँ कुछ नहीं करता या नुकसान पहुँचाता है। जीवन वह है जिसे रसायनज्ञ समकाइरल कहते हैं: यह अपने अमीनो अम्लों का केवल एक हाथ और अपने डीएनए में शर्करा का केवल एक हाथ उपयोग करता है, और किसी ने पूरी तरह से यह नहीं समझाया है कि यह उस तरह कैसे बना।

कागन, जो उस समय पेरिस-सूद विश्वविद्यालय (Université Paris-Sud) में फ्रांसीसी रसायनज्ञ थे, और सोई, जो टोक्यो विज्ञान विश्वविद्यालय (Tokyo University of Science) में जापानी रसायनज्ञ थे, को “असममित कार्बनिक संश्लेषण में अरैखिक प्रभावों और स्व-उत्प्रेरण की खोज के लिए” सम्मानित किया गया। उन्होंने 12 मिलियन स्वीडिश क्रोना बराबर-बराबर बाँटे। “हेनरी कागन और केन्सो सोई ने एक सदी से भी पुरानी रासायनिक पहेली का समाधान प्रदान किया है: कैसे समकाइरलता स्वतः उभर सकती है। उनके द्वारा विकसित रासायनिक अभिक्रियाएँ शानदार हैं,” हाइनर लिंके (Heiner Linke), रसायन विज्ञान के लिए नोबेल समिति के अध्यक्ष ने कहा।

वह पहेली जो एक भौतिक विज्ञानी ने रसायनज्ञों के लिए लिखी

नोबेल समिति इस पुरस्कार का पता लुई पाश्चर (Louis Pasteur) से लगाती है, जिन्होंने टार्टरिक अम्ल के क्रिस्टलों को एक माइक्रोस्कोप के नीचे चिमटी से छाँटा और दो दर्पण रूप पाए जो ध्रुवित प्रकाश को विपरीत दिशाओं में मोड़ते थे। बाद में उन्होंने देखा कि बैक्टीरिया उनमें से केवल एक को किण्वित करते हैं। यह पहला संकेत था कि जीवन का रसायन पक्षपात करता है।

सामान्य रसायन ऐसा नहीं करता। एक अभिक्रिया जो दोनों दर्पण प्रतिबिंब बना सकती है, अपने आप छोड़ दी जाए, तो 50-50 का मिश्रण बनाती है, जिसे रसायनज्ञ रेसीमेट कहते हैं। एक हाथ की अधिकता बनाने की तरकीब है एक काइरल उत्प्रेरक, एक सहायक पदार्थ जो खर्च नहीं होता और अभिक्रिया को एक संस्करण की ओर मोड़ता है। शुरुआती प्रयासों ने केवल एक छोटा-सा पक्षपात उत्पन्न किया।

फिर ब्रिटिश सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी चार्ल्स फ्रैंक (Charles Frank), ब्रिस्टल विश्वविद्यालय में, ने कागज पर रेखांकित किया कि एक मिश्रण को पूरी तरह एक हाथ तक ले जाने के लिए एक अभिक्रिया को क्या चाहिए। उसे एक काइरल उत्प्रेरक चाहिए, एक दर्पण प्रतिबिंब को बढ़ावा देने और दूसरे को दबाने का एक तरीका, और एक उत्पाद जो अपने स्वयं के निर्माण को उत्प्रेरित करता है, एक गुण जिसे स्व-उत्प्रेरण कहते हैं। फ्रैंक ने अपने छोटे पेपर को यह नोट करके बंद किया कि एक प्रयोगशाला प्रदर्शन असंभव नहीं था। दशकों तक कोई भी इसे प्रबंधित नहीं कर पाया, और यह समस्या एक कक्षा की पहेली बन गई।

उन्होंने यह कैसे किया

कागन ने फ्रैंक की दूसरी शर्त पर हमला किया एक ऐसा प्रश्न पूछकर जिससे किसी ने परेशान नहीं किया था। रसायनज्ञ मानते थे कि उत्पाद की शुद्धता बस उत्प्रेरक की शुद्धता को प्रतिबिंबित करती है: एक उत्प्रेरक डालें जो 50 प्रतिशत एक हाथ का है, और आपको लगभग आधा पक्षपात वाला उत्पाद मिलता है जो शुद्ध से मिलता। कागन को संदेह था कि इन उत्प्रेरकों के केंद्र में धातु एक साथ कम से कम दो काइरल अणुओं को पकड़ती है, जो तीन प्रकार के उत्प्रेरक बनाएगा: बाएँ-बाएँ, दाएँ-दाएँ और एक मिश्रित बाएँ-दाएँ जोड़ी।

यदि मिश्रित जोड़ी मेल खाने वाली जोड़ियों की तुलना में धीमी गति से काम करती, तो वह चुपचाप अल्पसंख्यक हाथ को सोख लेती और बहुसंख्यक उत्प्रेरकों को अधिकांश काम करने के लिए छोड़ देती। उनकी टीम ने तीन अभिक्रियाओं का परीक्षण किया और सीधी रेखा से ठीक उसी प्रकार का विचलन पाया। उनमें से एक में, बैरी शार्पलेस (Barry Sharpless) द्वारा विकसित एक व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले ऑक्सीकरण में, उत्पाद उस उत्प्रेरक से अधिक शुद्ध निकला जिसने इसे बनाया। रसायनज्ञों ने इस घटना को अरैखिक प्रभाव नाम दिया, और यह तेजी से फैल गया। र्योजी नोयोरी (Ryoji Noyori) द्वारा अध्ययन की गई एक संबंधित जिंक अभिक्रिया में, एक उत्प्रेरक जो केवल 15 प्रतिशत एक हाथ में समृद्ध था, ने 98 प्रतिशत समृद्ध उत्पाद दिया।

सोई फ्रैंक की अंतिम शर्त, स्व-उत्प्रेरण, के पीछे गए। एल्डिहाइड में जिंक यौगिकों को जोड़ने वाली अभिक्रियाओं पर काम करते हुए, उन्होंने देखा कि उत्पाद उत्प्रेरक जैसा दिखता था और सोचा कि क्या उत्पाद अपना स्वयं का उत्प्रेरक बन सकता है। उनकी पहली स्व-प्रतिलिपि अभिक्रिया ने स्वयं की प्रतिलिपि बनाई, लेकिन शुद्धता प्रत्येक चक्र में घट गई: 86 प्रतिशत समृद्ध उत्प्रेरक ने केवल 35 प्रतिशत समृद्ध उत्पाद दिया।

सफलता एक पाइरीमिडीन अल्कोहल के साथ आई, एक अणु जो कार्बन और नाइट्रोजन परमाणुओं के एक वलय के चारों ओर बना होता है और तब बनता है जब डाइआइसोप्रोपिलज़िंक नामक एक जिंक यौगिक एक मेल खाने वाले एल्डिहाइड के साथ अभिक्रिया करता है। उस अल्कोहल के एक बैच से बना उत्प्रेरक जिसमें एक हाथ का केवल 5 प्रतिशत अधिशेष था, ने 55 प्रतिशत अधिशेष वाला नया अल्कोहल उत्पन्न किया। वापस डाला गया, वह उत्पाद अगले चक्र के लिए उत्प्रेरक बन गया, जो 87 प्रतिशत तक पहुँच गया, और पाँच चक्रों के बाद शुद्धता लगभग 90 प्रतिशत पर स्थिर हो गई। एक परिष्कृत संस्करण ने बाद में एक नमूना लिया जिसका असंतुलन केवल 0.00005 प्रतिशत था और उसे तीन चक्रों में 99.5 प्रतिशत से ऊपर धकेल दिया, दोनों हाथों के बीच अनुपात का 630,000 गुना प्रवर्धन। इस प्रवर्धित स्व-प्रतिलिपि रसायन को अब सोई अभिक्रिया कहा जाता है।

एक सिक्का उछाल जो एक पक्ष चुनता है

सबसे चौंकाने वाले प्रयोग में कोई काइरल घटक बिल्कुल नहीं था। सोई की टीम ने बिना किसी हाथ वाले अणुओं से शुरुआत की और अभिक्रिया को चलने दिया। यादृच्छिक उतार-चढ़ाव हमेशा एक हाथ को बहुत थोड़ा आगे छोड़ देते हैं, और सोई अभिक्रिया उस छोटे से टुकड़े को पकड़ने और उसे प्रवर्धित करने के लिए पर्याप्त संवेदनशील है। 37 प्रयोगों की एक श्रृंखला में, 18 एक हाथ के प्रभुत्व के साथ समाप्त हुए और 19 दूसरे के साथ, शुद्धता 15 से 91 प्रतिशत तक रही। डैनियल सिंगलटन (Daniel Singleton), जो संयुक्त राज्य अमेरिका में स्वतंत्र रूप से काम कर रहे थे, ने वही सममिति भंग दिखाई।

वह परिणाम काफी हद तक वैसा दिखता है जैसा युवा पृथ्वी को चाहिए होगा: एक अभिक्रिया जो संयोग से एक पक्ष चुनती है और फिर उसे बंद कर देती है। नोबेल समिति इसे फ्रैंक के मॉडल की पुष्टि करने वाला पहला प्रयोगशाला प्रयोग बिना किसी बाहरी काइरल प्रभाव के, और जीवन की शुरुआत के बाद पहली बार कहती है कि किसी ने उन अणुओं के मिश्रण से हाथ बनाया जिनमें कोई हाथ नहीं था।

आपकी दवा की अलमारी को क्यों फर्क पड़ता है

1960 के दशक की शुरुआत में थैलिडोमाइड त्रासदी, जब एक शामक दवा ने हजारों बच्चों में गंभीर जन्म दोष पैदा किए, ने दवा निर्माताओं को इस बात के प्रति गहराई से सचेत कर दिया कि एक अणु के दो हाथ शरीर में बहुत अलग तरह से कार्य कर सकते हैं। अन्वेषकों ने बाद में निष्कर्ष निकाला कि दवा का दर्पण रूप नुकसान के लिए जिम्मेदार था, हालाँकि शरीर थैलिडोमाइड के एक रूप को दूसरे में परिवर्तित करता है, इसलिए एक शुद्ध खुराक भी सुरक्षित नहीं होती। आज नियामक कंपनियों से अपेक्षा करते हैं कि वे जानें कि वे किसी काइरल दवा का कौन सा रूप बेच रहे हैं और दूसरा क्या करता है।

कागन के अरैखिक प्रभाव एक रोजमर्रा का नैदानिक उपकरण बन गए। यदि कोई अभिक्रिया अरैखिक व्यवहार करती है, तो यह रसायनज्ञों को बताती है कि उत्प्रेरक के चारों ओर कितने काइरल टुकड़े इकट्ठा होते हैं, जो उन्हें शुद्ध उत्पाद के लिए प्रक्रिया को फिर से डिज़ाइन करने में मदद करता है। समिति फार्मास्यूटिकल्स, स्वाद, सुगंध, कृषि रसायन और कुछ नई सामग्रियों को उन उद्योगों में सूचीबद्ध करती है जो इस पर निर्भर हैं। एरिक कारेरा (Erick Carreira) के समूह ने एफ़ाविरेंज़, एक एचआईवी दवा, के एक प्रमुख निर्माण खंड को बनाने के लिए एक असममित स्व-उत्प्रेरक चरण का उपयोग किया।

पुरस्कार क्या तय नहीं करता

पुरस्कार यह नहीं समझाता कि जीवन ने बाएँ हाथ के अमीनो अम्लों को क्यों चुना। समिति का अपना वैज्ञानिक पृष्ठभूमि कहता है कि फ्रैंक का मॉडल लगभग 3.5 से 4 अरब साल पहले हुई एक घटना के लिए कई संभावित मार्गों में से केवल एक है, और कि हमारे पास शायद कभी कोई निश्चित उत्तर नहीं होगा। सोई अभिक्रिया जिंक यौगिकों पर चलती है जो पानी में जीवित नहीं रहेंगे, इसलिए यह एक अवधारणा का प्रमाण है, प्रारंभिक पृथ्वी रसायन का पुनर्निर्माण नहीं।

सोई अभिक्रिया अणुओं के एक संकीर्ण सेट पर भी काम करती है। केवल मुट्ठी भर अन्य प्रणालियाँ वही प्रवर्धित स्व-प्रतिलिपि व्यवहार दिखाती हैं, और अमीनो अम्लों या शर्करा के लिए कोई नहीं मिला है। यहाँ तक कि तंत्र भी विवादित है। स्कॉट डेनमार्क (Scott Denmark) के नेतृत्व वाला एक समूह प्रवर्धन को एक चार-जिंक क्लस्टर के माध्यम से समझाता है जो केवल एक हाथ के अणुओं को फिट करता है, जबकि ओलिवर ट्रैप (Oliver Trapp) की टीम एक अलग मध्यवर्ती और एक गतिज अड़चन प्रस्तावित करती है। समिति नोट करती है कि दोनों मॉडल विभिन्न अणुओं के लिए मान्य हो सकते हैं, जिसका अर्थ यह भी है कि किसी ने जीत नहीं पाई।

रसायन विज्ञान के नोबेल पुरस्कार 2026 के बारे में सामान्य प्रश्न

रसायन विज्ञान का नोबेल पुरस्कार 2026 किसने जीता?

फ्रांस के पूर्व पेरिस-सूद विश्वविद्यालय के हेनरी बी. कागन और जापान के टोक्यो विज्ञान विश्वविद्यालय के केन्सो सोई समान रूप से पुरस्कार साझा करते हैं। उन्हें असममित कार्बनिक संश्लेषण में अरैखिक प्रभावों और स्व-उत्प्रेरण की खोज के लिए सम्मानित किया गया।

रसायन विज्ञान में काइरल का क्या अर्थ है?

एक काइरल अणु को उसके दर्पण प्रतिबिंब पर अध्यारोपित नहीं किया जा सकता, जिस तरह आपका बायाँ हाथ आपके दाएँ पर पूरी तरह नहीं बिछाया जा सकता। दो दर्पण संस्करण, जिन्हें एनैन्टियोमर कहा जाता है, जीवित चीजों के अंदर बहुत अलग व्यवहार कर सकते हैं।

सोई अभिक्रिया क्या है?

यह एक अभिक्रिया है जिसमें उत्पाद अपने अधिक उत्पादन के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है और अपने स्वयं के हाथ का पक्ष लेता है। एक दर्पण प्रतिबिंब की एक छोटी-सी अधिकता क्रमिक चक्रों में हिमस्खलन की तरह बढ़ती है जब तक कि लगभग सभी उत्पाद का एक हाथ न हो जाए।

दवाओं के लिए काइरलता क्यों मायने रखती है?

कई दवा अणु दो दर्पण रूपों में आते हैं, और अक्सर केवल एक का इच्छित प्रभाव होता है जबकि दूसरा निष्क्रिय या हानिकारक होता है। सही रूप को कुशलतापूर्वक बनाना असममित उत्प्रेरण पर निर्भर करता है, वह क्षेत्र जिसे इन खोजों ने नया आकार दिया।

यह कब हुआ, और आगे क्या होता है

फ्रैंक ने अपना मॉडल 1953 में प्रकाशित किया। कागन, जिनका जन्म 1930 में बुलोन-बियनकोर्ट में हुआ, ने पहले अरैखिक प्रभावों का वर्णन 1986 में किया। सोई, जिनका जन्म 1950 में हिरोशिमा में हुआ, ने अपनी पहली स्व-प्रतिलिपि अभिक्रिया 1990 में, प्रवर्धित संस्करण 1995 में जर्नल नेचर में, और सहज सममिति भंग 2003 में रिपोर्ट किया। यह पुरस्कार असममित उत्प्रेरण के लिए दो पहले के रसायन नोबेल, 2001 और 2021 पर आधारित है।

दुनिया भर की प्रयोगशालाएँ अब अमीनो अम्लों और शर्करा के लिए वही करने की कोशिश कर रही हैं जो सोई ने अपने पाइरीमिडीन अल्कोहल के लिए किया। कागन और सोई 10 दिसंबर को स्टॉकहोम में अपने पदक प्राप्त करेंगे।

Reference: Soai, K.; Shibata, T.; Morioka, H.; Choji, K., “Asymmetric autocatalysis and amplification of enantiomeric excess of a chiral molecule,” Nature, 1995. DOI: 10.1038/378767a0

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