Molte sostanze esistono in due versioni speculari ma non sovrapponibili. Queste molecole si chiamano enantiomeri: sono formate dagli stessi atomi, collegati nello stesso modo ma disposti nello spazio in maniera diversa. Questo è un bel guaio soprattutto quando si tratta di farmaci, dove una forma speculare può essere un efficace farmaco, mentre l’altra essere inefficace o addirittura dannosa. Grazie alle scoperte di Henri B. Kagan e Kenso Soai, premi Nobel per la chimica 2026, la chimica si è dotata di un nuovo modo di indirizzare la sintesi di queste sostanze verso la forma giusta. Andiamo a vedere di cosa si tratta e quale contributo promette di portare al mondo.
Il problema della chiralità
Il nostro organismo, attraverso i suoi processi biologici, è in grado di utilizzare alcune molecole solo quando hanno la configurazione giusta. Durante le sintesi organiche, capita che una reazione generi una molecola asimmetrica. A seguito della reazione si ottiene una miscela di due diverse configurazioni, speculari ma non sovrapponibili. Queste molecole si definiscono chirali. Per capire in maniera intuitiva cosa significa chiralità cerchiamo il significato nella sua origine linguistica. Deriva dalla parola greca chir, ovvero mano. Infatti se affiancate le vostre mani aperte, noterete che sono una l’immagine speculare dell’altra. Se le provate a sovrapporre, osserverete che le dita non coincidono, i pollici saranno sovrapposti ai mignoli e così via. Quando una reazione chimica produce una molecola chirale, può generare entrambe le forme speculari. Se le due forme sono presenti in quantità uguali, la miscela si definisce racemica. In altre reazioni, invece, una delle due può prevalere sull’altra: controllare questo rapporto è una delle sfide della sintesi organica. Se vi è mai capitato di prendere dell’ibuprofene per un mal di testa, in realtà avete assunto una miscela 50% (R)-Ibuprofene 50% (S)-Ibuprofene. Dove R e S sono una convenzione che distingue il “senso di rotazione”, quindi la chiralità della molecola.
L’enantiomero S produce l’effetto analgesico e antinfiammatorio, mentre l’enantiomero R non fa niente, è inattivo. La talidomide è uno degli esempi storici più noti dei rischi legati alla sicurezza dei farmaci. Negli anni Cinquanta e Sessanta fu prescritta anche alle donne in gravidanza e provocò gravi malformazioni in migliaia di bambini. Il caso contribuì a richiamare l’attenzione sul comportamento delle molecole nell’organismo e sull’importanza di studiare le diverse forme di una sostanza. Per la talidomide, tuttavia, distinguere i due enantiomeri non sarebbe bastato a eliminare il rischio: le forme R e S possono convertirsi l’una nell’altra all’interno del corpo.
Il controllo della purezza enantiomerica è diventato, a seguito di questo e altri eventi, importantissimo nel campo farmaceutico. La purificazione di una miscela di enantiomeri si ottiene tramite un processo chiamato «risoluzione», un processo rodato ma complesso e costoso. Ed è qui che il premio Nobel 2026 entra in gioco. Le ricerche premiate hanno affrontato il problema da due prospettive complementari. Henri B. Kagan ha dimostrato che il rapporto tra le forme speculari di un catalizzatore e quelle ottenute alla fine della reazione non è necessariamente proporzionale: in determinate condizioni, una piccola prevalenza iniziale può essere amplificata. Kenso Soai ha sviluppato una reazione autocatalitica in cui il prodotto contribuisce a formarne altro della stessa forma chirale, rafforzando progressivamente lo squilibrio tra i due enantiomeri. Questi risultati hanno fornito nuovi strumenti per studiare e controllare la sintesi asimmetrica.
Farmaceutico, agricoltura e materiali innovativi tra i campi applicativi della ricerca
Quest’anno il premio Nobel ha riportato l’attenzione sulla chimica di base. Benché grazie all’effetto dell’autocatalisi asimmetrica non lineare è teoreticamente possibile ottenere sintesi di composti più puri ed efficaci, le sue applicazioni pratiche e industriali non sono ancora disponibili. Fortunatamente il lavoro della comunità scientifica prosegue e le menti brillanti che tramuteranno questa conoscenza in applicazioni pratiche non mancano. Tuttavia, possiamo prevedere che tutti i settori che impiegano molecole chirali, destinate all’interazione con sistemi biologici, saranno impattati. In primis il farmacologico, dove una sintesi diretta e un’elevata purezza enantiomerica significa avere a disposizione farmaci più efficaci, che richiedono minori dosaggi e più sicuri, possibilmente riducendo o eliminando alcune controindicazioni. Nel settore agrario invece, erbicidi, fungicidi e insetticidi sfruttano sostanze chirali, di cui solamente una forma è attiva. Un prodotto puro permetterebbe in molti casi di dimezzare le quantità utilizzate, riducendo così il carico ambientale delle attività agricole.
Nell’industria alimentare e della cosmetica, la chiralità è un fattore che determina l’odore. Ad esempio il limonene contenuto negli agrumi ha il caratteristico odore dolce agrumato solo nella sua forma di R-limonene, mentre la sua “mano opposta”, l’S-limonene, ha l’odore di pino o trementina. Due cose completamente diverse. La produzione industriale di aromi spesso si accontenta di produrre la miscela perdendo il profilo sensoriale dell’estratto naturale. Applicando il principio dell’autocatalisi asimmetrica ci sarebbero nuove possibilità. La chimica stessa ha bisogno di composti omochirali (che contengono un solo enantiomero) come reagenti per sintesi e per l’uso in tecniche analitiche. Reagenti che ad oggi sono fortemente dispendiosi ma potrebbero diventare molto più accessibili e disponibili in futuro. Concludiamo con un ultimo campo che potrebbe beneficiare di queste scoperte che non attiene alla vita o alla biologia, ma piuttosto ai materiali. Una proprietà ben nota dei composti chirali è che ognuna delle due forme interagisce in maniera diversa con la luce polarizzata. Per questo vengono anche definiti come “otticamente attivi”. Il problema è che l’effetto si perde quando il composto è in miscela e sono presenti entrambe le molecole chirali. Le possibili applicazioni sono per display , rilevatori e componenti ottici integrati in diversi tipi di tecnologie.
