今年のノーベル化学賞は、医薬品から電池まであらゆるものを支える技術を表彰する

2021年のノーベル化学賞は、分子を構築するためのツールの一種である不斉有機触媒の独立した発見により、ベンジャミン・リストとデビッド・マクミランに共同で授与されました。このツールは触媒であり、化学反応の速度を高めます。2000年のこの発見以来、研究者はこのプロセスを使用して、医薬品から光捕捉分子まで、さまざまなものの分子を効率的に構築できるようになりました。

私たちの周りの物質から人間に至るまで、私たちの世界にあるすべてのものは分子でできています。すべては、原子が非常に特殊な配置で結合することによってできています。これらの原子を結合して分子を形成する反応は、多くの場合、遅いプロセスであり、スピードを上げるには助けが必要です。2000 年以前は、反応を加速する触媒は金属と酵素の 2 つしか知られていませんでした。リストとマクミランは、独立して 3 番目の形式である不斉有機触媒を発見しました。このタイプは、速いだけでなく、費用対効果が高く、効率的で、環境に優しいです。リストは現在、ドイツのマックスプランク石炭研究所の研究員であり、マクミランはプリンストン大学の化学教授です。

酵素触媒反応では、個々のアミノ酸から構成される巨大な分子が、多くの場合金属の助けを借りて反応を促します。しかし、多くの酵素は金属を必要とせず、酵素自体で反応を促します。研究の中で、リストは発見につながる疑問を抱きました。単一のアミノ酸が反応を触媒できるのか？

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彼はプロリンと呼ばれるアミノ酸で自分の考えをテストしました。それはうまくいきました。アミノ酸は異なる分子の 2 つの炭素原子を結合し、アルドール反応と呼ばれる反応を起こしました。彼は 2000 年 2 月にこの発見を発表しました。

マクミランの研究は、不斉触媒に焦点を当てたものでした。分子は、人間の手のように、互いの鏡像として存在することがあります。それらは同じ分子ですが、反転しており、体はその違いを識別できます。たとえば、柑橘類の皮の油に含まれる液体化合物であるリモネンの分子の鏡像は、元の分子とは異なる香りがあり、レモンよりもオレンジの柑橘類の香りがするため、簡単に検出されます。各分子の正しい鏡像を持つことは、正しい種類の柑橘類を識別するためだけでなく、医薬品などの分子構築にとっても非常に重要です。なぜなら、体は正しい分子の繰り返しにのみ正しく反応するからです。

マクミランは、金属と同じ目的、つまり反応で電子を供給して最終的な分子の望ましい鏡像を作ることができる有機分子を作ろうとした。彼は、正しい特性を持ついくつかの有機分子をテストし、それらが適切な反応 (ディールス・アルダー反応) を起こして炭素環を形成できるかどうかを確認しようとした。この方法では、90 パーセントの確率で分子の望ましい鏡像ができた。マクミランは、この結果を発表する際に、不斉有機触媒という造語を作り、それが定着した。

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毎年10月に、医学または生理学、物理学、化学の分野の科学研究者にノーベル賞が授与されます。昨年の化学賞は、ゲノム編集の新しい方法であるCRISPRの発見により、エマニュエル・シャルパンティエとジェニファー・A・ダウドナに授与されました。