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

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。