Kenso Soai explica avanço premiado com o Nobel de Química e planeja novas pesquisas sobre desequilíbrios moleculares

De um pequeno desequilíbrio ao Prêmio Nobel

O químico japonês Kenso Soai, cujos experimentos transformaram uma mistura quase igual de imagens especulares de moléculas em um produto dominado por uma das formas, disse a uma plateia em Tóquio, em 20 de outubro de 2026, que quer investigar o que dá início a esses desequilíbrios. Cerca de 2 mil pessoas, incluindo participantes online, acompanharam a palestra organizada pela Sociedade Química do Japão.

A palestra ocorreu após o anúncio, em 7 de outubro, da Academia Real Sueca de Ciências de que Soai e o químico francês Henri B. Kagan dividiriam o Prêmio Nobel de Química de 2026. As descobertas explicam como reações químicas podem ampliar uma pequena preferência por uma forma molecular, ajudando os químicos a entender uma característica marcante dos seres vivos e a projetar reações usadas em pesquisas farmacêuticas.

O anúncio do prêmio de química da Academia atribui à dupla a descoberta de efeitos não lineares e da autocatalise na síntese orgânica assimétrica. Em termos simples, eles encontraram maneiras de fazer as reações produzirem mais de uma imagem especular molecular do que da outra, às vezes com o próprio produto ajudando a formar mais de si mesmo.

Soai, de 76 anos, é professor emérito da Universidade de Ciências de Tóquio. Kagan é professor emérito da Universidade Paris-Sul, na França. Eles dividirão igualmente o prêmio de 12 milhões de coroas suecas, recebendo 6 milhões de coroas cada um.

Na palestra em Tóquio, Soai falou sobre seus próximos interesses de pesquisa durante uma sessão de perguntas e respostas:

Espero estudar uma ampla gama de possíveis causas dos desequilíbrios entre esquerda e direita.

Suas declarações ampliam a discussão para além do anúncio do prêmio em 7 de outubro: os experimentos explicam como uma diferença minúscula pode crescer, enquanto as possíveis causas dessa diferença inicial continuam sendo um tema que ele quer explorar.

Por que as moléculas podem ter lado esquerdo e direito

Algumas moléculas contêm os mesmos átomos conectados na mesma ordem, mas em dois arranjos que são imagens especulares um do outro. Como as mãos direita e esquerda, elas não podem ser sobrepostas de modo que todas as partes coincidam. Os químicos chamam essa propriedade de quiralidade e as duas formas moleculares de enantiômeros.

Os seres vivos distinguem essas formas porque sua própria maquinaria molecular tem uma configuração específica. Uma molécula que se encaixa em uma estrutura biológica pode interagir de maneira diferente quando seu arranjo é invertido. Essa diferença pode afetar a atividade de um medicamento ou até o cheiro de uma substância: as duas formas da carvona têm cheiro de hortelã-verde e alcarávia.

As proteínas das células vivas usam quase exclusivamente aminoácidos de uma mesma orientação, enquanto os açúcares do DNA e do RNA também têm uma orientação consistente. A glicina, o aminoácido mais simples, é uma exceção, pois não tem um par de formas especulares distintas. O uso generalizado de uma só forma é chamado de homoquiralidade, ou seja, a mesma orientação quiral.

As reações de laboratório costumam produzir quantidades iguais das duas formas, a menos que algo as direcione. O desafio científico era entender como um sistema químico inicialmente equilibrado poderia desenvolver uma forte preferência. Kagan mostrou como um catalisador poderia ampliar uma preferência; Soai desenvolveu reações nas quais essa preferência poderia crescer à medida que a reação gerasse mais catalisador.

Kagan descobriu que um catalisador misto podia ter um desempenho melhor do que o esperado

O avanço decisivo de Kagan ocorreu em 1986. Um catalisador ajuda uma reação química a acontecer sem ser consumido nela. Na catálise assimétrica, sua forma molecular ajuda a direcionar a produção para uma das imagens especulares.

Os químicos esperavam uma relação simples entre a proporção das formas em um catalisador e a proporção no produto. Kagan mostrou que essa relação podia se afastar do esperado e produzir uma preferência mais forte do que a composição do catalisador indicava. Esse desvio é chamado de efeito não linear.

Uma explicação envolve catalisadores cujas estruturas ativas contêm pares de auxiliares moleculares. Uma mistura pode formar pares correspondentes de uma mesma orientação quiral ou pares incompatíveis, com um de cada tipo. Em algumas reações, os pares incompatíveis são muito menos ativos, deixando os pares correspondentes realizarem a maior parte do trabalho.

Considere uma mistura com 75 auxiliares de uma forma e 25 da outra. Se eles se emparelharem aleatoriamente, os pares correspondentes aparecerão na proporção de 75 ao quadrado para 25 ao quadrado, ou seja, nove para um. Quando os pares incompatíveis pouco contribuem, os pares correspondentes ativos passam, portanto, a se comportar como uma mistura de 90 para 10. Uma preferência inicial modesta se torna uma influência química mais forte.

A descoberta de Kagan deu aos pesquisadores tanto uma ferramenta prática quanto uma maneira de investigar catalisadores. O formato da relação entre a composição do catalisador e a do produto pode revelar pistas sobre como as moléculas se organizam e atuam dentro de um recipiente de reação.

Soai fez uma reação ajudar a produzir a si mesma

O passo seguinte de Soai foi a autocatalise assimétrica. Autocatalise significa que o produto de uma reação ajuda a catalisar a produção de mais desse mesmo produto. Se o processo também favorecer a orientação quiral do próprio produto, uma pequena vantagem inicial pode retroalimentar a produção e ampliar-se.

O documento de contextualização científica da Academia situa um resultado inicial em 1990. Soai usou diisopropilzinco e piridina-3-carbaldeído, com um catalisador preparado a partir do álcool produzido pela própria reação.

O experimento demonstrou tanto a autocatalise quanto a preferência por uma das imagens especulares. Seu ponto fraco era que a preferência diminuía: o catalisador tinha excesso enantiomérico de 86%, enquanto o produto tinha excesso de 35%.

O excesso enantiomérico, geralmente abreviado como ee, mede a diferença entre as porcentagens das duas formas. Uma mistura com 75% de uma forma e 25% da outra tem ee de 50%. Uma mistura igual tem ee zero, e um produto que contém apenas uma forma tem ee de 100%.

O resultado de 1990 de Soai mostrou, portanto, que a reação podia reproduzir seu próprio catalisador, mas diluía a preferência inicial. Cinco anos depois, sua equipe encontrou uma reação com pirimidina-5-carbaldeído em que o produto tinha um excesso maior que o do catalisador. A retroalimentação passou então a fortalecer a preferência, em vez de enfraquecê-la.

O que os impressionantes números de pureza realmente significam

Os experimentos de Soai de 1995 começaram com um catalisador preparado usando material com ee de 5%. O primeiro produto chegou a 55% de ee. O uso do material resultante em outra reação elevou o número a 87%, e a sequência chegou a 90% de ee ao longo de cinco etapas consecutivas.

Uma elevação de 5% para 90% de ee significa passar de uma mistura de 52,5% contra 47,5% para uma de 95% contra 5%. A mistura inicial estava quase equilibrada; a mistura final continha 19 moléculas da forma favorecida para cada molécula de sua imagem especular.

Um exemplo posterior começou com um ligante, molécula usada para preparar o catalisador, com ee de apenas 0,00005%. Após três etapas consecutivas, o produto ultrapassou 99,5% de ee. Isso corresponde a mais de 99,75% da forma favorecida e menos de 0,25% da outra.

A Academia descreve o resultado como uma amplificação por um fator de 630 mil da proporção entre estereoisômeros. Esse número diz respeito ao equilíbrio relativo entre as formas moleculares, não à quantidade de material produzido.

O anúncio do Nobel identifica 2003 como o marco em que Soai apresentou uma reação que formava apenas uma das duas imagens especulares possíveis. Em conjunto, os experimentos mostraram como a retroalimentação química repetida podia conduzir um desequilíbrio quase imperceptível em direção à homoquiralidade.

O acaso poderia favorecer qualquer uma das formas moleculares

Soai também investigou reações iniciadas sem uma fonte externa de orientação quiral. Nesses experimentos, uma pequena flutuação estatística pode dar vantagem a uma forma, que a reação então amplia.

Entre 37 experimentos descritos na contextualização científica da Academia, 18 favoreceram a forma identificada como R e 19 favoreceram S. Os produtos variaram de 15% a 91% de ee. A divisão quase igual dos resultados mostra que qualquer uma das formas poderia obter vantagem.

As letras R e S identificam configurações moleculares. Elas permitem que os químicos nomeiem os dois arranjos com precisão, sem depender de um desenho de mão esquerda ou direita. Nesses experimentos, reações individuais desenvolveram uma preferência, embora a série como um todo não favorecesse nenhuma das configurações.

A Academia também atribui a Daniel Singleton a demonstração independente da quebra de simetria usando a reação de Soai. A quebra de simetria é o surgimento de um resultado desigual em um sistema inicialmente equilibrado.

Heiner Linke, presidente do Comitê Nobel de Química, descreveu a conquista quando o prêmio foi anunciado:

Henri Kagan e Kenso Soai solucionaram um mistério químico com mais de um século: como a homoquiralidade pode surgir espontaneamente. As reações químicas que desenvolveram são espetaculares.

A Academia delimita a relevância da reação para a origem da vida: ela demonstra uma via química para a homoquiralidade em laboratório, enquanto a origem da orientação quiral biológica na água continua sendo uma questão em aberto. Segundo a contextualização científica, a reação de Soai não é relevante para o surgimento da homoquiralidade biológica em sistemas aquosos.

Por que a diferença importa para quem desenvolve medicamentos

O desenvolvimento de medicamentos dá importância prática imediata à orientação quiral das moléculas. Duas formas de um composto podem interagir de maneira diferente com o organismo, por isso os fabricantes podem precisar de um processo que produza de forma confiável a forma desejada.

Kovuru Gopalaiah, professor da Universidade de Delhi que trabalhou no laboratório de Kagan, explica que a amplificação pode reduzir a necessidade de catalisadores extremamente puros. Usar material com cerca de 70% de pureza, em vez de 99%, pode diminuir os custos de purificação em processos adequados. Um exemplo citado da Merck produziu o composto L-699,392 com pureza de 95% a partir de material inicial com pureza de 70%.

A Índia tem grande interesse em melhorias desse tipo na produção. Um folheto da embaixada indiana citado na discussão sobre o prêmio estima que o país responda por cerca de 20% do fornecimento mundial de medicamentos genéricos em volume. Qualquer economia dependeria da reação e do processo de fabricação específicos; as descobertas reconhecidas pelo Nobel oferecem princípios que os químicos podem testar ao projetar esses processos.

A talidomida ilustra por que a segurança dos medicamentos exige mais do que escolher uma forma molecular. O medicamento causou graves malformações congênitas e foi retirado dos mercados em 1961. G Sekar, chefe do departamento de química do IIT Madras, explica que as formas podem se converter umas nas outras dentro do organismo. O comportamento de um medicamento depende, portanto, tanto do que acontece após sua administração quanto do material produzido.

A decisão de usar uma única forma molecular depende de segurança, eficácia e exigências regulatórias. As descobertas de Kagan e Soai ajudam os químicos a controlar o que produzem, oferecendo aos pesquisadores de medicamentos materiais iniciais mais precisos para essas avaliações.

Os marcos que levaram ao prêmio

O reconhecimento do Nobel reúne descobertas desenvolvidas ao longo de décadas. Kagan estabeleceu que o desequilíbrio molecular de um catalisador podia ser ampliado; Soai desenvolveu reações em que o produto podia fortalecer esse desequilíbrio por meio da produção repetida.

• 1986: Kagan demonstrou efeitos não lineares na catálise assimétrica.
• 1990: Soai publicou uma reação autocatalítica assimétrica, embora o ee do produto fosse menor que o do catalisador.
• 1995: Soai e colegas demonstraram uma autocatalise que aumentava o ee, chegando a 90% em cinco etapas consecutivas.
• 2003: O anúncio do Nobel situa nesse ano a apresentação, por Soai, de uma reação que formava apenas uma imagem especular.
• 7 de outubro de 2026: A Academia Real Sueca de Ciências anunciou o prêmio de química compartilhado.
• 20 de outubro de 2026: Soai falou sobre a reação e suas pesquisas futuras na palestra em Tóquio.
• 10 de dezembro de 2026: A cerimônia de entrega do Nobel está prevista para ocorrer em Estocolmo.

Soai planeja comparecer à cerimônia em Estocolmo e fazer uma palestra sobre suas pesquisas e as contribuições de Louis Pasteur, químico e microbiologista francês cujo trabalho ajudou a estabelecer a assimetria molecular no século 19.

Soai mantém o foco em experimentos fundamentais

Soai soube que havia ganhado o prêmio enquanto fazia compras perto de casa. Mais tarde, agradeceu aos colegas e estudantes que ajudaram a sustentar o trabalho experimental por trás da reação que agora leva seu nome.

Na coletiva de imprensa após a palestra em Tóquio, Soai explicou a curiosidade que impulsionou a pesquisa:

Eu me interessava por questões básicas, ou melhor, fundamentais.

O plano de pesquisa dele volta ao início do processo: o que pode criar a pequena preferência por esquerda ou direita que a autocatalise amplia. O prêmio reconhece as reações já desenvolvidas, enquanto suas declarações em Tóquio mostram que o desequilíbrio inicial ainda oferece questões que ele quer investigar.

Principais pontos

• Kenso Soai e Henri B. Kagan dividirão igualmente o Prêmio Nobel de Química de 2026 e os 12 milhões de coroas suecas.
• Kagan mostrou como os catalisadores podem produzir uma preferência molecular mais forte do que sua composição indica.
• Soai desenvolveu reações cujos produtos ajudam a produzir mais de si mesmos e a ampliar essa preferência.
• Um experimento elevou o ee de 0,00005% para mais de 99,5% em três etapas consecutivas.
• Em uma palestra em Tóquio, em 20 de outubro, Soai disse que quer estudar possíveis causas dos desequilíbrios moleculares.
• As descobertas contribuem para a química farmacêutica e para a pesquisa laboratorial sobre homoquiralidade.
• Soai planeja comparecer à cerimônia do Nobel em Estocolmo, em 10 de dezembro.