केन्सो सोई ने नोबेल-विजेता रसायन विज्ञान की सफलता के बारे में बताया, आणविक असंतुलन पर नए शोध की योजना

एक मामूली असंतुलन से नोबेल पुरस्कार तक

जापानी रसायनज्ञ केन्सो सोई, जिनके प्रयोगों ने अणुओं के लगभग बराबर मात्रा वाले दर्पण-प्रतिबिंब रूपों के मिश्रण को एक रूप की प्रधानता वाले उत्पाद में बदल दिया, ने 20 अक्टूबर, 2026 को टोक्यो में श्रोताओं से कहा कि वह यह जांचना चाहते हैं कि इन असंतुलनों की शुरुआत किससे होती है। जापान केमिकल सोसायटी की मेजबानी में हुए व्याख्यान में ऑनलाइन प्रतिभागियों सहित लगभग 2,000 लोगों ने हिस्सा लिया।

यह कार्यक्रम रॉयल स्वीडिश एकेडमी ऑफ साइंसेज की 7 अक्टूबर की घोषणा के बाद हुआ, जिसमें कहा गया था कि सोई और फ्रांसीसी रसायनज्ञ हेनरी बी. कागन 2026 का नोबेल रसायन विज्ञान पुरस्कार साझा करेंगे। उनकी खोजें बताती हैं कि रासायनिक अभिक्रियाएं किस तरह अणु के एक रूप के प्रति मामूली झुकाव को बढ़ा सकती हैं। इससे रसायनज्ञों को जीवित चीजों की एक प्रमुख विशेषता समझने और औषधि अनुसंधान में इस्तेमाल होने वाली अभिक्रियाएं तैयार करने में मदद मिलती है।

एकेडमी की रसायन विज्ञान पुरस्कार की घोषणा में इस जोड़ी को असममित कार्बनिक संश्लेषण में गैर-रैखिक प्रभावों और स्व-उत्प्रेरण की खोज का श्रेय दिया गया है। आम भाषा में कहें तो उन्होंने ऐसे तरीके खोजे जिनसे अभिक्रियाएं अणु के एक दर्पण-प्रतिबिंब रूप को दूसरे से अधिक मात्रा में बना सकती हैं; कभी-कभी उत्पाद खुद अपनी और मात्रा बनाने में मदद करता है।

76 वर्षीय सोई टोक्यो यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस में प्रोफेसर एमेरिटस हैं। कागन फ्रांस की यूनिवर्सिटी पेरिस-सूद में प्रोफेसर एमेरिटस हैं। वे 12 मिलियन स्वीडिश क्रोना की पुरस्कार राशि बराबर बांटेंगे और प्रत्येक को 6 मिलियन क्रोना मिलेंगे।

टोक्यो में व्याख्यान के दौरान सवाल-जवाब सत्र में सोई ने अपने अगले शोध की रुचियों के बारे में बताया:

मैं बाएं-दाएं असंतुलन के कई संभावित कारणों का अध्ययन करना चाहता हूं।

उनकी टिप्पणी 7 अक्टूबर की पुरस्कार घोषणा से आगे की कहानी बताती है: प्रयोग समझाते हैं कि एक छोटा-सा अंतर कैसे बढ़ सकता है, जबकि उस शुरुआती अंतर के संभावित कारण अब भी ऐसे विषय हैं जिनकी वह पड़ताल करना चाहते हैं।

अणुओं का बायां और दायां रूप क्यों हो सकता है

कुछ अणुओं में समान परमाणु समान क्रम में जुड़े होते हैं, फिर भी उनकी दो संरचनाएं एक-दूसरे का दर्पण-प्रतिबिंब होती हैं। बाएं और दाएं हाथों की तरह, उन्हें इस तरह एक-दूसरे के ऊपर नहीं रखा जा सकता कि हर हिस्सा मेल खाए। रसायनज्ञ इस गुण को चिरैलिटी और अणु के इन दोनों रूपों को एनैन्टियोमर कहते हैं।

जीवित चीजें इन रूपों में फर्क कर पाती हैं, क्योंकि उनकी अपनी आणविक संरचनाओं का एक खास आकार होता है। कोई अणु एक जैविक संरचना के साथ मेल खा सकता है, लेकिन उसकी संरचना उलटने पर वह अलग तरह से प्रतिक्रिया कर सकता है। यह अंतर किसी दवा की सक्रियता या किसी पदार्थ की गंध तक को प्रभावित कर सकता है: कार्वोन के दोनों रूपों में से एक की गंध पुदीने जैसी और दूसरे की कैरावे जैसी होती है।

जीवित कोशिकाओं के प्रोटीन लगभग पूरी तरह अमीनो अम्लों के एक ही हस्तरूप का इस्तेमाल करते हैं, जबकि डीएनए और आरएनए की शर्कराओं का हस्तरूप भी एकसमान होता है। सबसे सरल अमीनो अम्ल ग्लाइसिन इसका अपवाद है, क्योंकि उसके दर्पण-प्रतिबिंब के दो अलग रूप नहीं होते। एक ही रूप का व्यापक इस्तेमाल होमोचिरैलिटी कहलाता है, यानी एक ही हस्तरूप।

प्रयोगशाला की अभिक्रियाएं अक्सर दोनों रूप बराबर मात्रा में बनाती हैं, जब तक कि कोई चीज उन्हें एक दिशा में न मोड़े। वैज्ञानिकों के सामने सवाल था कि शुरुआत में संतुलित रासायनिक प्रणाली में एक मजबूत झुकाव कैसे पैदा हो सकता है। कागन ने दिखाया कि उत्प्रेरक किसी झुकाव को बढ़ा सकता है; सोई ने ऐसी अभिक्रियाएं विकसित कीं जिनमें अभिक्रिया के दौरान अधिक उत्प्रेरक बनने से वह झुकाव बढ़ता जाता है।

कागन ने दिखाया कि मिश्रित उत्प्रेरक उम्मीद से बेहतर काम कर सकता है

कागन की निर्णायक प्रगति 1986 में हुई। उत्प्रेरक किसी रासायनिक अभिक्रिया में खर्च हुए बिना उसे आगे बढ़ने में मदद करता है। असममित उत्प्रेरण में उसका आणविक आकार प्रतिक्रिया को एक दर्पण-प्रतिबिंब रूप के निर्माण की ओर मोड़ता है।

रसायनज्ञों को उम्मीद थी कि उत्प्रेरक में दोनों रूपों के अनुपात और उत्पाद में उनके अनुपात के बीच सरल संबंध होगा। कागन ने दिखाया कि यह संबंध उस अनुमान से अलग हो सकता है और उत्प्रेरक की संरचना से लगने वाले झुकाव से भी अधिक मजबूत झुकाव पैदा कर सकता है। इस विचलन को गैर-रैखिक प्रभाव कहते हैं।

इसकी एक व्याख्या ऐसे उत्प्रेरकों से जुड़ी है जिनकी सक्रिय संरचनाओं में आणविक सहायकों के जोड़े होते हैं। मिश्रण में एक ही हस्तरूप वाले मेल खाते जोड़े और दोनों रूपों में से एक-एक वाले बेमेल जोड़े बन सकते हैं। कुछ अभिक्रियाओं में बेमेल जोड़े बहुत कम सक्रिय होते हैं, जिससे अधिकांश काम मेल खाते जोड़े करते हैं।

ऐसे मिश्रण पर विचार करें जिसमें एक रूप के 75 सहायक अणु और दूसरे रूप के 25 अणु हों। यदि वे बेतरतीब ढंग से जोड़े बनाएं, तो मेल खाते जोड़ों का अनुपात 75 के वर्ग और 25 के वर्ग के बराबर होगा, यानी नौ से एक। जब बेमेल जोड़े बहुत कम योगदान देते हैं, तो सक्रिय मेल खाते जोड़े 90 और 10 के मिश्रण की तरह काम करते हैं। इस तरह शुरुआत का मामूली झुकाव रासायनिक प्रभाव में अधिक मजबूत हो जाता है।

कागन की खोज ने शोधकर्ताओं को एक व्यावहारिक औजार और उत्प्रेरकों की जांच का तरीका, दोनों दिए। उत्प्रेरक की संरचना और उत्पाद की संरचना के बीच संबंध का स्वरूप यह संकेत दे सकता है कि अभिक्रिया पात्र के भीतर अणु कैसे जुड़ते और काम करते हैं।

सोई ने अभिक्रिया से खुद को बनवाया

सोई का अगला कदम असममित स्व-उत्प्रेरण था। स्व-उत्प्रेरण का अर्थ है कि अभिक्रिया का उत्पाद उसी उत्पाद की और मात्रा बनाने में उत्प्रेरक की मदद करता है। यदि इस प्रक्रिया में उत्पाद के अपने हस्तरूप को भी प्राथमिकता मिले, तो शुरुआत का मामूली लाभ आगे और उत्पादन को बढ़ावा दे सकता है।

एकेडमी का वैज्ञानिक पृष्ठभूमि दस्तावेज शुरुआती नतीजे का संबंध 1990 से जोड़ता है। सोई ने डाइआइसोप्रोपाइलजिंक और पाइरिडीन-3-कार्बल्डिहाइड का इस्तेमाल किया और अभिक्रिया से बने अल्कोहल से तैयार उत्प्रेरक का उपयोग किया।

इस प्रयोग ने स्व-उत्प्रेरण और एक दर्पण-प्रतिबिंब रूप के प्रति झुकाव, दोनों दिखाए। इसकी कमी यह थी कि झुकाव घट गया: उत्प्रेरक में एनैन्टियोमेरिक अधिकता 86% थी, जबकि उत्पाद में यह 35% थी।

एनैन्टियोमेरिक अधिकता, जिसे आम तौर पर ee कहा जाता है, दोनों रूपों के प्रतिशत के बीच का अंतर मापती है। एक रूप का 75% और दूसरे का 25% वाला मिश्रण 50% ee का होता है। बराबर मात्रा वाले मिश्रण का ee शून्य होता है और सिर्फ एक रूप वाला उत्पाद 100% ee का होता है।

इसलिए सोई के 1990 के नतीजे ने दिखाया कि अभिक्रिया अपना उत्प्रेरक फिर से बना सकती है, लेकिन उसने शुरुआती झुकाव को कम कर दिया। पांच साल बाद उनकी टीम ने पाइरीमिडीन-5-कार्बल्डिहाइड का इस्तेमाल करने वाली एक अभिक्रिया खोजी, जिसमें उत्पाद की अधिकता उत्प्रेरक से ज्यादा थी। अब प्रतिक्रिया-चक्र झुकाव को कमजोर करने के बजाय मजबूत करता था।

शुद्धता के चौंकाने वाले आंकड़ों का असली मतलब

सोई के 1995 के प्रयोगों की शुरुआत 5% ee वाले पदार्थ से तैयार उत्प्रेरक के साथ हुई। पहले उत्पाद का ee 55% तक पहुंचा। उससे बने पदार्थ को दूसरी अभिक्रिया में इस्तेमाल करने पर यह आंकड़ा 87% हो गया और लगातार पांच प्रयोगों के बाद 90% ee तक पहुंच गया।

5% से 90% ee तक की बढ़त का मतलब है कि मिश्रण 52.5% बनाम 47.5% से बदलकर 95% बनाम 5% हो गया। शुरुआती मिश्रण लगभग संतुलित था; अंतिम मिश्रण में पसंदीदा रूप के हर एक अणु के मुकाबले उसका दर्पण-प्रतिबिंब रूप के 19 अणु थे।

बाद के एक उदाहरण में उत्प्रेरक तैयार करने के लिए इस्तेमाल किए गए लिगैंड नामक अणु का ee सिर्फ 0.00005% था। लगातार तीन प्रयोगों के बाद उत्पाद का ee 99.5% से अधिक हो गया। इसका मतलब है कि पसंदीदा रूप 99.75% से अधिक और दूसरा रूप 0.25% से कम था।

एकेडमी इस नतीजे को स्टीरियोआइसोमर अनुपात में 630,000 गुना बढ़ोतरी बताती है। यह आंकड़ा आणविक रूपों के आपसी अनुपात से जुड़ा है, उत्पादित पदार्थ की मात्रा से नहीं।

नोबेल पुरस्कार की घोषणा में 2003 को वह अहम पड़ाव बताया गया है, जब सोई ने ऐसी अभिक्रिया प्रस्तुत की जो दो संभावित दर्पण-प्रतिबिंब रूपों में से सिर्फ एक बनाती थी। इन प्रयोगों ने मिलकर दिखाया कि बार-बार होने वाली रासायनिक प्रतिक्रिया लगभग अदृश्य असंतुलन को होमोचिरैलिटी की ओर ले जा सकती है।

संयोग किसी भी आणविक रूप को बढ़त दे सकता है

सोई ने ऐसी अभिक्रियाओं की भी जांच की जिनकी शुरुआत में हस्तरूप का कोई बाहरी स्रोत नहीं मिलाया गया था। ऐसे प्रयोगों में एक मामूली सांख्यिकीय उतार-चढ़ाव किसी एक रूप को बढ़त दे सकता है, जिसे बाद में अभिक्रिया और बढ़ा देती है।

एकेडमी के वैज्ञानिक पृष्ठभूमि दस्तावेज में बताए गए 37 प्रयोगों में से 18 में R-नामित रूप को और 19 में S-नामित रूप को बढ़त मिली। उत्पादों का ee 15% से 91% तक रहा। नतीजों का लगभग बराबर बंटना दिखाता है कि किसी भी रूप को बढ़त मिल सकती थी।

R और S अक्षर आणविक संरचनाओं की पहचान करते हैं। इनकी मदद से रसायनज्ञ बाएं या दाएं हाथ के चित्र पर निर्भर हुए बिना दोनों संरचनाओं के सटीक नाम बता सकते हैं। इन प्रयोगों में हर अभिक्रिया ने एक रूप को तरजीह दी, हालांकि पूरी श्रृंखला में किसी भी संरचना को कुल मिलाकर बढ़त नहीं मिली।

एकेडमी डैनियल सिंगलटन को सोई की अभिक्रिया का इस्तेमाल कर स्वतंत्र रूप से सममिति टूटने का प्रदर्शन करने का श्रेय भी देती है। सममिति टूटना ऐसी प्रक्रिया है जिसमें शुरुआत में संतुलित प्रणाली से असमान नतीजा पैदा होता है।

नोबेल रसायन विज्ञान समिति के अध्यक्ष हाइनर लिंके ने पुरस्कार की घोषणा के समय इस उपलब्धि का वर्णन किया:

हेनरी कागन और केन्सो सोई ने एक सदी से भी पुरानी रासायनिक पहेली का हल दिया है: होमोचिरैलिटी अपने आप कैसे उभर सकती है। उन्होंने जो रासायनिक अभिक्रियाएं विकसित की हैं, वे शानदार हैं।

एकेडमी जीवन की शुरुआत में इस अभिक्रिया की प्रासंगिकता की एक स्पष्ट सीमा तय करती है: यह प्रयोगशाला में होमोचिरैलिटी तक पहुंचने का एक रासायनिक रास्ता दिखाती है, जबकि पानी में जैविक हस्तरूप की उत्पत्ति अब भी अनसुलझी है। उसके वैज्ञानिक पृष्ठभूमि दस्तावेज के अनुसार, जलीय प्रणालियों में जैविक होमोचिरैलिटी के उभरने से सोई की अभिक्रिया का कोई संबंध नहीं है।

दवाएं बनाने वालों के लिए यह अंतर क्यों अहम है

दवा विकास में आणविक हस्तरूप का तुरंत व्यावहारिक महत्व है। किसी यौगिक के दो रूप शरीर के साथ अलग-अलग तरह से प्रतिक्रिया कर सकते हैं, इसलिए निर्माताओं को मनचाहा रूप लगातार बनाने वाली प्रक्रिया की जरूरत पड़ सकती है।

कागन की प्रयोगशाला में काम कर चुके दिल्ली विश्वविद्यालय के प्रोफेसर कोवुरु गोपालैया बताते हैं कि इस बढ़ोतरी से बेहद शुद्ध उत्प्रेरक की जरूरत घट सकती है। उपयुक्त प्रक्रियाओं में 99% के बजाय लगभग 70% शुद्धता वाला पदार्थ इस्तेमाल करने से शुद्धिकरण की लागत कम हो सकती है। मर्क के एक उदाहरण में 70% शुद्धता वाले शुरुआती पदार्थ से L-699,392 यौगिक को 95% शुद्धता के साथ बनाया गया।

भारत की भी ऐसे विनिर्माण सुधारों में बड़ी दिलचस्पी है। पुरस्कार पर चर्चा के दौरान उद्धृत भारतीय दूतावास की एक पुस्तिका के अनुसार, वैश्विक जेनेरिक दवा आपूर्ति में मात्रा के हिसाब से भारत की हिस्सेदारी लगभग 20% है। किसी भी तरह की बचत खास अभिक्रिया और विनिर्माण प्रक्रिया पर निर्भर करेगी; नोबेल-विजेता खोजें ऐसे सिद्धांत देती हैं जिन्हें रसायनज्ञ इन प्रक्रियाओं को तैयार करते समय परख सकते हैं।

थैलिडोमाइड बताती है कि दवा की सुरक्षा के लिए सिर्फ एक आणविक रूप चुनना काफी नहीं है। इस दवा से जन्मजात गंभीर विकृतियां हुईं और 1961 में इसे बाजार से हटा लिया गया। आईआईटी मद्रास में रसायन विज्ञान विभाग के प्रमुख जी. सेकर बताते हैं कि शरीर के भीतर इसके रूप एक-दूसरे में बदल सकते हैं। इसलिए दवा का असर इस बात पर भी निर्भर करता है कि उसे लेने के बाद क्या होता है, सिर्फ इस पर नहीं कि बनाई गई सामग्री कैसी थी।

अणु के किसी एक रूप का इस्तेमाल करना है या नहीं, यह सुरक्षा, असर और नियामकीय जरूरतों पर निर्भर करता है। कागन और सोई की खोजें रसायनज्ञों को अपनी बनाई सामग्री पर नियंत्रण देती हैं और दवा शोधकर्ताओं को इन आकलनों के लिए अधिक सटीक शुरुआती आधार उपलब्ध कराती हैं।

पुरस्कार तक पहुंचने वाले अहम पड़ाव

नोबेल पुरस्कार में कई दशकों में विकसित हुई खोजें शामिल हैं। कागन ने स्थापित किया कि उत्प्रेरक में आणविक असंतुलन को बढ़ाया जा सकता है; सोई ने ऐसी अभिक्रियाएं बनाईं जिनमें उत्पाद बार-बार बनने की प्रक्रिया से उस असंतुलन को मजबूत कर सकता है।

• 1986: कागन ने असममित उत्प्रेरण में गैर-रैखिक प्रभावों का प्रदर्शन किया।
• 1990: सोई ने असममित स्व-उत्प्रेरक अभिक्रिया प्रकाशित की, हालांकि उत्पाद का ee उत्प्रेरक से कम था।
• 1995: सोई और उनके सहकर्मियों ने स्व-उत्प्रेरण से ee बढ़ने का प्रदर्शन किया; लगातार पांच प्रयोगों में यह 90% तक पहुंचा।
• 2003: नोबेल पुरस्कार की घोषणा के अनुसार, सोई ने इसी वर्ष सिर्फ एक दर्पण-प्रतिबिंब रूप बनाने वाली अभिक्रिया प्रस्तुत की।
• 7 अक्टूबर, 2026: रॉयल स्वीडिश एकेडमी ऑफ साइंसेज ने साझा रसायन विज्ञान पुरस्कार की घोषणा की।
• 20 अक्टूबर, 2026: सोई ने टोक्यो के व्याख्यान में अभिक्रिया और भविष्य के शोध पर चर्चा की।
• 10 दिसंबर, 2026: नोबेल पुरस्कार समारोह स्टॉकहोम में होना तय है।

सोई स्टॉकहोम समारोह में शामिल होने और अपने शोध के साथ फ्रांसीसी रसायनज्ञ तथा सूक्ष्मजीवविज्ञानी लुई पाश्चर के योगदान पर व्याख्यान देने की योजना बना रहे हैं। 19वीं सदी में पाश्चर के काम ने आणविक असममिति की स्थापना में मदद की थी।

सोई का ध्यान बुनियादी प्रयोगों पर

सोई को अपने घर के पास खरीदारी करते समय पता चला कि उन्होंने पुरस्कार जीता है। बाद में उन्होंने उन सहकर्मियों और छात्रों को इसका श्रेय दिया जिन्होंने उस प्रयोगात्मक काम को जारी रखने में मदद की, जिससे अब उस अभिक्रिया को उनका नाम मिला है।

टोक्यो व्याख्यान के बाद हुई समाचार वार्ता में सोई ने उस जिज्ञासा के बारे में बताया जिसने इस शोध को दिशा दी:

मुझे बुनियादी, या कहें कि मूलभूत विषयों में दिलचस्पी थी।

उनका नियोजित शोध प्रक्रिया की शुरुआत पर लौटता है: ऐसा क्या हो सकता है जो बाएं या दाएं रूप के प्रति वह मामूली झुकाव पैदा करे जिसे स्व-उत्प्रेरण बढ़ा देता है। पुरस्कार अब तक विकसित अभिक्रियाओं को मान्यता देता है, जबकि टोक्यो में सोई की टिप्पणियां दिखाती हैं कि शुरुआती असंतुलन अब भी ऐसे प्रयोगों का विषय है जिन्हें वह आगे बढ़ाना चाहते हैं।

मुख्य बातें

• केन्सो सोई और हेनरी बी. कागन 2026 का नोबेल रसायन विज्ञान पुरस्कार और 12 मिलियन स्वीडिश क्रोना बराबर साझा करेंगे।
• कागन ने दिखाया कि उत्प्रेरक अपनी संरचना से मिलने वाले संकेत से भी अधिक मजबूत आणविक झुकाव पैदा कर सकते हैं।
• सोई ने ऐसी अभिक्रियाएं विकसित कीं जिनके उत्पाद उसी उत्पाद की और मात्रा बनाने में मदद करते हुए इस झुकाव को बढ़ाते हैं।
• एक प्रयोग में लगातार तीन बार अभिक्रिया चलाकर ee को 0.00005% से बढ़ाकर 99.5% से अधिक किया गया।
• 20 अक्टूबर को टोक्यो में हुए व्याख्यान में सोई ने कहा कि वह आणविक असंतुलन के संभावित कारणों का अध्ययन करना चाहते हैं।
• ये खोजें औषधीय रसायन विज्ञान और होमोचिरैलिटी पर प्रयोगशाला अनुसंधान में सहायक हैं।
• सोई 10 दिसंबर को स्टॉकहोम में होने वाले नोबेल समारोह में शामिल होने की योजना बना रहे हैं।