Kenso Soai und Henri Kagan erhalten den Nobelpreis für Chemie 2026

Wie die Chemie lernte, ein Spiegelbild zu bevorzugen

Der japanische Chemiker Kenso Soai und der französische Chemiker Henri B. Kagan erhalten den Nobelpreis für Chemie 2026. Ausgezeichnet werden sie für Entdeckungen, die zeigen, wie chemische Reaktionen eine von zwei spiegelbildlichen Formen eines Moleküls bevorzugen können. Ihre Arbeit befasst sich mit einer seit Langem offenen Frage der Chemie des Lebens: Warum kommen viele lebenswichtige biologische Moleküle fast ausschließlich in einer ihrer beiden möglichen Formen vor?

Die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften gab die Auszeichnung am Mittwoch in Stockholm bekannt. Sie würdigte die „Entdeckung nichtlinearer Effekte und der Autokatalyse in der asymmetrischen organischen Synthese“. Das Preisgeld in Höhe von 12 Millionen schwedischen Kronen wird zu gleichen Teilen unter den Preisträgern aufgeteilt. Die Preisverleihung ist für den 10. Dezember in Stockholm angesetzt, den Todestag Alfred Nobels.

Soai, emeritierter Professor an der Universität für Wissenschaft Tokio, erfuhr beim Einkaufen in der Nähe seines Wohnorts von der Auszeichnung. In einem Telefonat mit dem Nobelkomitee bezeichnete er die Nachricht als einen der aufregendsten Tage seines Lebens. Er sagte, er freue sich, die Ehrung mit Kagan zu teilen, einem emeritierten Professor der früheren Université Paris-Sud. Bei einer späteren Pressekonferenz an der Universität dankte Soai seinen Studierenden und Kollegen und sagte, ihre Unterstützung sei für seine Arbeit unverzichtbar gewesen.

Die Auszeichnung würdigt Grundlagenforschung mit praktischem Nutzen für Chemiker, die Arzneimittel, Materialien, Duftstoffe und andere Verbindungen herstellen. Sie rückt auch eine Laborreaktion in den Blick, mit der sich untersuchen lässt, wie die charakteristische molekulare Händigkeit des Lebens entstanden sein könnte. Forscher weisen jedoch darauf hin, dass die Reaktion selbst nicht als direktes Modell für die Chemie auf der frühen Erde gilt.

Was bedeutet molekulare Händigkeit?

Manche Moleküle kommen in zwei Formen vor, deren Atome in derselben Reihenfolge miteinander verbunden, aber spiegelbildlich angeordnet sind. Wie linke und rechte Hände lassen sich diese Formen nicht so übereinanderlegen, dass alle Teile deckungsgleich sind. Chemiker nennen diese Eigenschaft Chiralität und bezeichnen die beiden Formen als Enantiomere.

In lebenden Systemen kann dieser Unterschied große Bedeutung haben. Proteine bestehen fast ausschließlich aus L-Aminosäuren, während die Zucker in DNA und RNA die entgegengesetzte D-Konfiguration aufweisen. Die beiden Formen eines Moleküls können unterschiedlich mit dem Körper wechselwirken, weil auch biologische Strukturen wie Proteine chiral sind. Eine Form eines Arzneimittels kann die gewünschte Wirkung haben, während ihr Spiegelbild schwächer oder anders wirkt oder unerwünschte Nebenwirkungen verursacht.

Damit ist Chiralität bei der Entwicklung von Arzneimitteln ein praktisches Thema und nicht nur eine abstrakte Eigenschaft der Molekülgeometrie. Sie wirft außerdem eine grundlegende Frage zu den Ursprüngen des Lebens auf. Bei vielen gewöhnlichen Reaktionen, die chirale Moleküle erzeugen, entstehen ungefähr gleiche Mengen beider Spiegelbilder. Wie kam es dann dazu, dass das Leben so stark auf jeweils eine Form vieler biologischer Bausteine setzt?

Das Rätsel hat eine lange Geschichte. Im 19. Jahrhundert trennte Louis Pasteur zwei Formen von Weinsäurekristallen und stellte fest, dass ihre Lösungen polarisiertes Licht in entgegengesetzte Richtungen drehten. Seine Experimente trugen zu der Erkenntnis bei, dass es von manchen Molekülen spiegelbildliche Formen gibt. Spätere Arbeiten zeigten, dass Bakterien eine Form der Weinsäure verwerten konnten, das Spiegelbild jedoch nicht. Das verwies auf die ungewöhnliche Selektivität der Chemie des Lebens.

Wie veränderte Kagan das Bild?

Eine wichtige theoretische Idee stammt aus dem Jahr 1953. Damals beschrieb der Physiker Charles Frank, wie eine Reaktion, die ihren eigenen chiralen Katalysator hervorbringt, ein anfängliches Ungleichgewicht verstärken könnte. Ein Katalysator beschleunigt eine Reaktion, ohne dabei verbraucht zu werden. Wenn die Reaktion mehr von dem Katalysator erzeugt, der ein Spiegelbild bevorzugt, könnte dieser Katalysator wiederum dazu beitragen, noch mehr derselben Form entstehen zu lassen.

Jahrzehntelang ließ sich dieser Vorschlag im Labor nur schwer umsetzen. Kagans Arbeit lieferte einen wichtigen Teil der Antwort. 1986 zeigten er und seine Kollegen, dass der Zusammenhang zwischen der Händigkeit eines Katalysators und der seiner Produkte nicht immer einfach proportional war. Ein mäßiger Überschuss einer Katalysatorform konnte zu einem deutlich größeren Überschuss einer Produktform führen.

Das nennt man einen nichtlinearen Effekt. Der Begriff beschreibt ein Ergebnis, das nicht direkt proportional zum anfänglichen Ungleichgewicht zunimmt. Bei manchen Reaktionen können sich Katalysatormoleküle zu unterschiedlichen Paaren zusammenlagern. Reagiert ein Paar aus entgegengesetzt chiralen Molekülen weniger wirksam als ein Paar mit gleicher Händigkeit, kann die Reaktion ein Produkt stärker bevorzugen, als es die Zusammensetzung des Katalysatorgemischs allein erwarten ließe.

Kagans Entdeckung war für die synthetische Chemie von Bedeutung, weil sie zeigte, dass sich stark einseitige Produkte manchmal auch ohne einen ebenso reinen Ausgangskatalysator herstellen lassen. Sie gab Forschern außerdem einen Ansatz, um zu verstehen, wie sich eine kleine chemische Verzerrung verstärken kann. Seine Arbeit machte aus einer mathematischen Möglichkeit eine Fragestellung, die Chemiker experimentell prüfen konnten.

Was machte die Soai-Reaktion zu einem Durchbruch?

Soai verfolgte eine weitere Möglichkeit: Ein Reaktionsprodukt könnte als Katalysator für die Herstellung weiterer Moleküle seiner eigenen Form wirken. Diesen Prozess nennt man Autokatalyse. Ist das Produkt chiral und bildet bevorzugt weitere Moleküle seiner eigenen spiegelbildlichen Form, kann die Reaktion ein kleines Ungleichgewicht in einer Rückkopplungsschleife verstärken.

Soai und seine Kollegen berichteten 1990 über eine frühe autokatalytische Reaktion. 1995 veröffentlichten sie eine verwandte Reaktion, die als Soai-Reaktion bekannt wurde: Ein chirales Produkt katalysierte seine eigene Bildung und konnte so den Anteil eines Enantiomers erhöhen. 2003 berichtete das Team über eine Variante, die ein sehr kleines anfängliches Ungleichgewicht verstärkte und ein Produkt mit einem Anteil von 99,75 Prozent eines Enantiomers hervorbrachte.

Das Ergebnis zeigte im Labor, dass sich eine Reaktion einer fast vollständigen Einseitigkeit annähern kann, ohne auf ein äußeres chirales Molekül angewiesen zu sein, das vorgibt, welche Form überwiegen soll. Heiner Linke, Vorsitzender des Nobelkomitees für Chemie, sagte, Kagan und Soai hätten „eine Lösung für ein chemisches Rätsel gefunden, das mehr als ein Jahrhundert alt ist: wie Homochiralität spontan entstehen kann“. Homochiralität bedeutet, dass ein System überwiegend eine von zwei möglichen Molekülformen nutzt.

Die Reaktion wird oft mit dem Ursprung des Lebens in Verbindung gebracht, doch diese Verbindung muss eingeordnet werden. Die Soai-Reaktion zeigt, wie chemische Rückkopplung ein kleines Ungleichgewicht verstärken kann. Forscher haben darauf hingewiesen, dass sie bestimmte Reagenzien und Bedingungen erfordert, darunter Bedingungen, die mit Wasser unvereinbar sind. Daher ist es unwahrscheinlich, dass sie auf der präbiotischen Erde genau wie im Labor ablief. Ihre Bedeutung liegt unter anderem darin, ein Prinzip vorzuführen, das Forscher mit anderen möglichen Wegen zu molekularer Asymmetrie vergleichen können.

Warum die Arbeit auch über die Ursprungsforschung hinaus wichtig ist

Die Kontrolle der molekularen Händigkeit ist entscheidend für die Herstellung vieler Arzneimittel und anderer nützlicher Chemikalien. Eine Reaktion, die gezielt ein Enantiomer erzeugt, kann den nachträglichen Aufwand zur Trennung eines Gemischs verringern und Herstellern helfen, Verbindungen mit besser vorhersehbaren Eigenschaften zu produzieren. Der Nobelpreis würdigt Entdeckungen, die das Verständnis und die gezielte Entwicklung solcher Reaktionen durch Chemiker geprägt haben.

Die Geschichte der Medizin hat die Tragweite verdeutlicht. Thalidomid, das Anfang der 1960er-Jahre gegen morgendliche Übelkeit verschrieben wurde, wurde mit schweren Fehlbildungen bei Neugeborenen in Verbindung gebracht. Spätere Untersuchungen lenkten die Aufmerksamkeit auf Unterschiede in den biologischen Wirkungen seiner spiegelbildlichen Formen. Das Beispiel wird häufig angeführt, um zu erklären, warum Chemiker die Chiralität untersuchen. Das biologische Verhalten von Thalidomid ist jedoch komplizierter als eine einfache Unterscheidung, bei der eine Form schädlich und die andere sicher wäre.

Auch andere bekannte Moleküle zeigen, dass Spiegelbilder unterschiedliche Eigenschaften haben können. Die beiden Formen von Carvon etwa werden mit Minz- und Kümmelgeruch in Verbindung gebracht. Dasselbe Prinzip kann beeinflussen, wie Arzneimittel, Pestizide und andere Verbindungen mit biologischen Zielstrukturen wechselwirken. Die Struktur eines Moleküls, einschließlich seiner Händigkeit, bestimmt mit, welche Wirkung es entfaltet.

Kagans und Soais Arbeit ist Teil der breiteren Entwicklung der asymmetrischen Synthese, bei der Reaktionen gezielt zu einem bestimmten Enantiomer gelenkt werden. Der Nobelpreis für Chemie 2001 ging an William Knowles, Ryoji Noyori und Barry Sharpless für Fortschritte bei der asymmetrischen Katalyse. Kagan und Soai befassten sich mit einer verwandten, aber eigenständigen Frage: wie sich Ungleichgewichte verstärken lassen, auch durch ein Produkt, das seine eigene Bildung katalysiert.

Ein Grundlagenforschungspreis mit japanischem Bezug

Soai wurde 1950 in der Präfektur Hiroshima geboren, studierte an der Universität Tokio und promovierte in den Naturwissenschaften. Nach Forschungsaufenthalten in Japan und an der University of North Carolina wurde er Professor an der Universität für Wissenschaft Tokio. 2012 erhielt er Japans Medaille mit Purpurband; heute ist er emeritierter Professor.

Bei der Pressekonferenz am Tag der Preisverleihung beschrieb Soai Forschung als einen Prozess, bei dem man Experimente fortlaufend durchführt, ohne zu wissen, ob das angestrebte Ergebnis eintreten wird. Er sagte, er habe sich nicht mit den Schwierigkeiten aufgehalten, weil neue experimentelle Erkenntnisse Freude und Staunen auslösten. Außerdem würdigte er das Forschungsumfeld der Universität und die Studierenden, die mit ihm gearbeitet hatten.

Es ist das dritte Jahr in Folge, in dem eine Person oder Organisation aus Japan einen Nobelpreis erhält. Vorausgegangen waren japanische Preisträger in den Jahren 2024 und 2025. Soai gehört zudem zu einer langen Reihe japanischer Chemiker, die für ihre Arbeiten in der organischen Chemie ausgezeichnet wurden. Dieses Fachgebiet befasst sich mit kohlenstoffhaltigen Verbindungen, zu denen Proteine, Zucker und viele Arzneimittel zählen.

Welche Fragen sind in der Forschung noch offen?

Der Preis klärt nicht, wie die einseitige Chemie des Lebens ihren Anfang nahm. Er würdigt experimentelle und konzeptionelle Fortschritte, die zeigen, wie sich ein chemisches Ungleichgewicht verstärken lässt. Offen bleibt, welche Prozesse in der Natur vor der Entstehung des Lebens abliefen. Forscher untersuchen weiterhin alternative Mechanismen, darunter Effekte, die mit Kristallen, Oberflächen und physikalischen Bedingungen zusammenhängen, welche eine Form gegenüber einer anderen begünstigen könnten.

Diese Abgrenzung ist Teil des Werts der Arbeit. Die Soai-Reaktion liefert ein eindrucksvolles Beispiel für asymmetrische Autokatalyse, während Kagans nichtlineare Effekte erklären helfen, wie Katalysatorgemische unerwartet starke Vorlieben für eine Form erzeugen können. Zusammengenommen geben die Entdeckungen Chemikern Werkzeuge an die Hand, um die molekulare Händigkeit sowohl bei praktischen Synthesen als auch mit Blick auf die Ursprünge des Lebens zu untersuchen.

Soai sagte, er hoffe, die Auszeichnung werde der organischen Synthese mehr Aufmerksamkeit verschaffen und dazu beitragen, dass die Forschung weitergeht. Der Nobelpreis würdigt eine Forschungsgeschichte, die mit einem mehr als hundert Jahre alten Rätsel begann und zu einem eindrucksvollen Labornachweis führte: Unter den richtigen Bedingungen kann die Chemie ein Spiegelbild bevorzugen und diese Entscheidung verstärken.

Die wichtigsten Punkte

• Kenso Soai und Henri B. Kagan erhalten den Nobelpreis für Chemie 2026.
• Ausgezeichnet werden sie für nichtlineare Effekte und Autokatalyse in der asymmetrischen organischen Synthese.
• Kagan zeigte 1986, dass ein kleines Ungleichgewicht beim Katalysator ein größeres Ungleichgewicht bei den Reaktionsprodukten hervorrufen kann.
• Soais Reaktion zeigte, wie ein chirales Produkt die Herstellung weiterer Moleküle seiner eigenen Form katalysieren kann.
• Die Erkenntnisse sind für die chemische Synthese relevant und bieten ein Modell zur Untersuchung der Entstehung molekularer Händigkeit im Leben, klären diese Frage aber nicht.