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サイエンス

2021 年ノーベル化学賞は分子を合成する有機分子触媒を開発した 2 氏が受賞 10

ストーリー by nagazou
ぷろりん 部門より
headless 曰く、

2021 年のノーベル化学賞はドイツ・マックスプランク石炭研究所のベンヤミン・リスト氏と米プリンストン大学のデービッド・マクミラン氏 (英国出身) が共同受賞した。授賞理由は不斉有機分子触媒の開発 (プレスリリース一般向け情報: PDF詳細情報: PDF)。

触媒としては金属と酵素の2種類が存在することが長らく知られていたが、2000 年にリスト氏とマクミラン氏は第3の触媒となる有機分子触媒の研究成果をそれぞれ発表した。

酵素は多数のアミノ酸により構築された大きな分子だが、化学反応を促進する金属を含むものと含まないものがある。抗体触媒 (酵素) を研究していたリスト氏は、金属を含まない酵素は化学反応の促進にアミノ酸を必要とするのか、アミノ酸単体や酵素よりも単純な分子だけでも触媒として働くのかという疑問を持つ。

リスト氏はプロリンと呼ばれるアミノ酸が 1970 年代に触媒として研究されていたことを知っており、(研究が続いていないことから大きな期待は持っていなかったものの) プロリンがアルドール反応を引き起こすかどうかの実験を行った。その結果、プロリンが効率のよい触媒であるだけでなく、鏡像体の一方を選択的に合成する不斉合成が可能な触媒であることを確認した。鏡像体の機能が異なる場合、不斉合成は非常に重要な役割を果たす。

一方、不斉合成の可能な金属触媒を研究していたマクミラン氏は、研究者には人気でも実際に用いられることが少ないことに気付く。その理由は新しい金属触媒が酸素や水に激しく反応したり、コストが高かったりすることによる扱いにくさだと考えたマクミラン氏は、金属と同様に一時的に電子を放出・保持する有機分子の研究を開始した。

彼は適切な特性を持つ複数の有機分子を選び、ディーレス・アルダー反応を引き起こすこと可能なことを確認する。中には不斉合成が可能な有機分子も含まれていた。研究成果を発表するにあたり、マクミラン氏はこのような有機分子に「organocatalysis (有機分子触媒)」と命名した。

それ以来、有機分子触媒の開発は驚くべきスピードで進められ、新しい薬剤の開発から高効率太陽電池セルの開発までさまざまな分野で活用されて人類に多大な利益をもたらしているとのことだ。

  • by Anonymous Coward on 2021年10月07日 18時43分 (#4127742)

    たまたま日本生まれだっただけのアメリカ人受賞者より
    今も北海道大学特任教授であるベンヤミン氏のほうが日本へのかかわりは大きいのでは

    招聘した北大関係者の慧眼は褒められるべき

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      慧眼なあ・・・
      実験・観測系も理論系も、当たるかどうか(それも他者に先んじて)、将来有望かどうかは、9割がた博打みたいなもんだしなあ

      あと個人的なとこ言わせてもらえば、日本へのかかわりがどうとか、
      将来の環境に資するか否かを言ってるのでなければ(それ以外は)心底どうでもいい

    • by Anonymous Coward

      へー北大に居るんだ

    • by Anonymous Coward

      ファミリーネームはリストなんだから、氏をつけて呼ぶなら「リスト氏」だ。

    • by Anonymous Coward

      「日本への関わり」には私も興味ないですけど、List教授はどれだけ北大に滞在していたんですかね。ノーベル賞のページに現在の所属機関として書いてあるのはマックスプランクだけなんですよね。複数所属がある研究者はそれなりにいますけど、メインじゃない所属の場合は、授業のない時期に1ヶ月くらい滞在するとか、長くてサバティカル程度ということが多くて、「特任」がついているからList教授もだいたいそんな感じなんだと思いますよ。

  • by Anonymous Coward on 2021年10月07日 15時10分 (#4127595)

    前スレ >>2氏 がノーベル賞取ったぜスレ

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2021年10月07日 21時57分 (#4127903)

    最近のノーベル賞は実用的な発見を重視しがちという印象があるが、その上「第3の触媒」という(雑な理解での)分かりやすさと発見の重要性が大きい。
    まさにノーベル賞にピッタリじゃないか。
    ストーリー読んだ限りだと才能と努力が桁違いのトップレベルの偉大な研究者と言うよりたまたま良いテーマを見つけたという感じだけど、その方が夢があって良い。

    まぁ色々違うんだろうけど細かいところは良いや。別に専門家じゃないし。

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2021年10月09日 23時00分 (#4129168)

    この分野は専門ではないのですが、はるか昔の学生時代に研究した分野と近いので、今さらながら書き込み。

    今回の功績は「有機分子触媒」の開発ではなくて「不斉有機(分子)触媒」の開発ですね。
    不斉って言ってもピンとこない人が多いでしょうが、右手しかない人に左手用の手袋を渡してもあまり意味がないように、生物に作用
    する薬物には右手用と左手用ではまったく効果が異なるものがあり、ここでは右手用だけをつくる技術だと思ってもらえればいいです。
    (つくったあとに右手用と左手用に分ける方法もありますが、これも結構大変)

    もともとが生物由来の「酵素」を使えば作り分けは比較的たやすいのですが、酵素を大量に集めるのに手間がかかったり生体外では不安定だったりするものもあります。狙った反応を起こせて工業的にも使いやすい酵素を探すのは大変です。工業的につくれる酵素もありますが、構造が複雑なものが多くて大変な手順が必要だったり、それをつくるのにも「不斉合成」が必要になったりします。

    人工的につくる「触媒」で不斉合成をすることも可能です。2001年に野依良治先生が「キラル触媒を用いる不斉反応の開発」でノーベル化学賞を取りました。この方法の欠点は触媒およびその利用手段が非常に高価になりやすいということです。触媒の核となる金属にロジウムやルテニウムなどを使う時点ですでにお高め。その核に不斉配位子と呼ばれる部品をとりつけるのですが、この配位子の合成が製造工程的にお高め。できた触媒は実験室レベルでは何回も再利用可能なのですが、工場での大量生産工程に使うには色々と難点があったりします。

    で、第三の不斉合成方法として今回の受賞テーマ「不斉有機触媒」があるわけです。
    これについての説明は、あちらこちらで専門の方の解説があるのでそちらに譲りますが、有機触媒は酵素と金属触媒のいいとこどりとも言えて、不斉合成の可能性を広げたまさにノーベル化学賞にふさわしいテーマだと思います。

    ただこの3つの方法はどれが優れているというわけではありません。野依先生の開発された触媒を利用して工業生産されている香料などもあります。それぞれが適材適所で利用されていますし、今も熱心に研究が進められています。

    もっとも、今でも多くの薬品は不斉合成なんてしません。右手用も左手用もごちゃ混ぜに合成してそれをそのまま使います。効き目があるのは右手用だけですが2倍飲めばいいでしょ、という感じです。ただし右手用は薬として非常に有用なのに、左手用が毒として凶悪な作用をもたらす場合があります。一番有名なのはサリドマイド剤ですね。これも色々な話があるので、興味がある方は調べてもらえれば面白いと思います。

    # ノーベル賞をきっかけに、化学にかぎらず科学全般に関心をもってくれる中高生が少しでも増えるといいな。そんないい子はスラドには来ないだろうけど

    ここに返信
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