Ông Henri B. Kagan và ông Kenso Soai, chủ nhân giải Nobel Hóa học 2026. Ông Kagan được vinh danh với khám phá về hiệu ứng phi tuyến trong tổng hợp bất đối xứng; ông Soai với tự xúc tác bất đối xứng và khả năng khuếch đại độ dư đối quang - Ảnh: Nobel Prize/The Royal Swedish Academy of Sciences
Ngày 7-10-2026, giải Nobel Hóa học 2026 được công bố trao cho ông Henri B. Kagan (Pháp) và ông Kenso Soai (Nhật Bản) với công trình "khám phá các hiệu ứng phi tuyến và tự xúc tác trong tổng hợp hữu cơ bất đối xứng".
Giải thưởng tiếp nối những nghiên cứu đột phá của hóa học hữu cơ từng được hội đồng Nobel vinh danh nhiều lần, gần đây nhất vào năm 2001 (các ông Barry Sharpless, William Knowles và Ryoji Noyori) và năm 2021 (các ông Benjamin List và David MacMillan).
Hai bàn tay của phân tử
Theo Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển, hai nhà khoa học đã góp phần giải quyết một bí ẩn kéo dài hơn một thế kỷ của hóa học: bằng cách nào một hệ hóa học có thể tạo ra ưu thế mạnh mẽ của một dạng phân tử so với dạng ảnh gương của nó. Muốn hiểu điều này, cần quay lại điểm khởi đầu của câu chuyện: tính thủ tính (chirality).
Hai bàn tay con người là ví dụ trực quan nhất. Chúng có cùng cấu tạo tổng thể và là ảnh gương của nhau, nhưng không thể xoay bàn tay này để chồng khít lên bàn tay kia. Một vật như vậy được gọi là có tính thủ tính. Hai phân tử là ảnh gương không chồng khít của nhau được gọi là đồng phân đối quang (enantiomers).
Năm 1848, khi nghiên cứu muối natri amoni tartrat, nhà khoa học Louis Pasteur phát hiện các tinh thể trong một mẫu có thể chia thành hai nhóm với những mặt tinh thể định hướng theo hai chiều đối nhau.
Ông kiên nhẫn dùng kính hiển vi và nhíp tách từng loại rồi hòa tan riêng biệt. Kết quả, hai dung dịch làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực theo hai hướng ngược nhau. Ông nhận ra mối liên hệ giữa hình dạng bất đối xứng của vật chất và tính quang hoạt.
Phải đến năm 1874, hai ông Jacobus van 't Hoff và Joseph Le Bel, làm việc độc lập với nhau, mới đưa ra lời giải thích thuyết phục: bốn liên kết của nguyên tử carbon có thể hướng về bốn đỉnh của một tứ diện. Nếu carbon liên kết với bốn nhóm khác nhau, hai cách bố trí trong không gian có thể trở thành ảnh gương nhưng không chồng khít lên nhau. Khái niệm này đặt nền tảng cho hóa học lập thể (stereochemistry).
Khác biệt tưởng chỉ thuộc về hình học ấy lại có ý nghĩa sinh học rất lớn. Cơ thể sống là một môi trường có tính thủ tính cao: protein, enzyme, thụ thể đều có cấu trúc ba chiều xác định. Vì thế, trong hai phân tử ảnh gương, một dạng có thể gắn tốt vào thụ thể, trong khi dạng còn lại gắn yếu hơn, không có tác dụng hoặc tạo ra tác dụng khác. Nhà hóa học không chỉ cần tạo ra phân tử đúng công thức, mà trong nhiều trường hợp còn phải tạo ra đúng "bàn tay"!
Ánh sáng giúp nhìn thấy tính trái - phải ấy. Năm 1895, nhà vật lý Aimé Cotton chứng minh một chất có tính thủ tính hấp thụ ánh sáng phân cực tròn trái và phân cực tròn phải với mức độ khác nhau, đặt nền tảng cho lưỡng sắc tròn (circular dichroism, CD).
Một vài phân tử có hai đồng phân đối quang
Khuếch đại một sai lệch nhỏ
Khi một phản ứng tạo ra sản phẩm có tính thủ tính mà không chịu tác động của yếu tố bất đối xứng nào, hai đồng phân đối quang thường hình thành với tỉ lệ gần tương đương. Hỗn hợp theo tỉ lệ 1:1 được gọi là hỗn hợp racemic.
Mức độ một dạng chiếm ưu thế được mô tả bằng độ dư đối quang (enantiomeric excess, ee): 0% với hỗn hợp racemic và 100% với mẫu chỉ chứa duy nhất một đồng phân. Tổng hợp bất đối xứng nhằm tạo ưu thế cho một cấu hình, và một trong những cách hiệu quả nhất là sử dụng xúc tác bất đối xứng.
Ông Henri Kagan, sinh năm 1930 tại Boulogne-Billancourt (Pháp), nhận bằng tiến sĩ năm 1960 và là giáo sư danh dự của Đại học Paris-Sud, thuộc lớp người tiên phong của lĩnh vực này.
Trong công trình năm 1986, ông cùng các đồng tác giả chứng minh mối quan hệ giữa độ tinh khiết đối quang của hệ xúc tác và độ chọn lọc đối quang của sản phẩm không phải lúc nào cũng tuyến tính. Nghĩa là một thay đổi tương đối nhỏ trong thành phần đối quang của chất xúc tác đôi khi tạo ra thay đổi lớn hơn nhiều ở sản phẩm. Đó là hiệu ứng phi tuyến (non-linear effect).
Nobel y sinh 2026: Bật tắt neuron bằng ánh sáng, đặt nền cho cách chữa Alzheimer, Parkinson trong tương laiĐỌC NGAY
Nếu ông Kagan cho biết thông tin về tính thủ tính có thể được khuếch đại, thì ông Kenso Soai đưa ý tưởng này tiến thêm một bước đặc biệt: chính sản phẩm có tính thủ tính lại trở thành chất xúc tác tạo ra thêm chính nó.
Ông Soai sinh năm 1950 tại Hiroshima (Nhật Bản), nhận bằng tiến sĩ tại Đại học Tokyo năm 1979 và là giáo sư danh dự của Đại học Khoa học Tokyo. Năm 1995, ông cùng các đồng tác giả công bố công trình trong đó một ancol pyrimidin có tính thủ tính được tạo ra khi một aldehyde pyrimidin phản ứng với diisopropylzinc.
Điều đáng chú ý là ancol hình thành lại thúc đẩy phản ứng tạo thêm ancol cùng loại. Đây là tự xúc tác bất đối xứng (asymmetric autocatalysis); hệ phản ứng này về sau được biết đến rộng rãi với tên phản ứng Soai.
Nếu ngay từ đầu một dạng đối quang hơi nhiều hơn dạng kia, chênh lệch ấy lại tăng lên sau mỗi vòng phản ứng. Những nghiên cứu tiếp theo của ông Soai và nhiều nhóm khác cho thấy hệ này có khả năng khuếch đại những độ lệch đối quang rất nhỏ thành sản phẩm có độ tinh khiết đối quang rất cao.
Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của hóa học sự sống là tính đồng thủ (homochirality): các hệ sinh học không sử dụng hai dạng đối ảnh với tỉ lệ ngang nhau. Protein của sinh vật được tạo thành gần như hoàn toàn từ các axit amin thuộc dãy L, trong khi nhiều carbohydrate sinh học quan trọng dựa trên các đường thuộc dãy D.
Vì sao sự sống lại lựa chọn như vậy? Câu hỏi ấy khiến các nhà hóa học quan tâm từ thời ông Pasteur đến nay. Nếu môi trường tiền sinh học ban đầu tạo ra hai đồng phân đối quang với xác suất gần như bằng nhau, cơ chế nào đã biến một sai lệch rất nhỏ thành ưu thế gần như tuyệt đối của một phía?
Nhìn sâu hơn, giải Nobel Hóa học 2026 còn là câu chuyện về sự phá vỡ đối xứng (symmetry breaking). Khi một độ lệch nhỏ xuất hiện và được gắn với một quá trình phi tuyến hay một vòng phản hồi dương, hệ có thể tiến xa khỏi trạng thái cân bằng ban đầu và cuối cùng bị chi phối bởi một lựa chọn.
Trong gần 180 năm, hóa học đã đi từ quan sát tính trái - phải của vật chất đến giải thích nguồn gốc cấu trúc của nó, đo lường bằng ánh sáng, chủ động điều khiển trong phản ứng và cuối cùng khám phá cách một hệ hóa học tự khuếch đại sự lựa chọn ấy.
Giải thưởng năm nay vì vậy không chỉ vinh danh hai kỹ thuật hay hai phản ứng, mà còn khẳng định một nguyên lý rộng hơn: một khác biệt ban đầu rất nhỏ có thể được ghi nhận, khuếch đại và duy trì.
Tổng hợp bất đối xứng ở Việt Nam
Tại Việt Nam, nghiên cứu tổng hợp bất đối xứng chủ yếu tập trung ở vài trường đại học và viện nghiên cứu lớn về khoa học cơ bản, theo các hướng xúc tác hữu cơ, xúc tác phức chất kim loại chuyển tiếp và chuyển hóa bán tổng hợp từ hợp chất tự nhiên. Trong thập kỷ qua, số bài báo quốc tế chất lượng cao tăng rõ rệt qua từng năm.
Nhưng khó khăn còn nhiều. Máy móc đo cao cấp khá nhiều song thiếu hệ thống, mỗi máy đặt một nơi, việc chia sẻ giữa các nhóm không dễ dàng. Hóa chất, dung môi đặc chủng rất đắt, thủ tục nhập khẩu khá phức tạp. Khả năng kết nối với doanh nghiệp dược phẩm trong nước để thử nghiệm lâm sàng hoặc sản xuất ở quy mô công nghiệp gần như bằng 0.
Để chuyển từ nghiên cứu cơ bản sang ứng dụng thực tiễn, cần đầu tư nhiều và lâu dài hơn cho hạ tầng thiết bị phân tích chuyên sâu. Nghĩ cho cùng, ai làm ra được hóa chất mới, vật liệu mới hiệu quả cao hơn với giá rẻ hơn sẽ làm chủ công nghệ đó.
Ông Trump tự thấy 'xứng đáng nhận Nobel Hòa bình' nhưng...Tổng thống Mỹ Donald Trump khẳng định ông xứng đáng với Nobel Hòa bình nhưng hoài nghi việc sẽ được trao giải năm nay.