夢の触媒開発　ベンジャミン・リスト氏

「こんなのあり得るのかな？」

そんなことを思いながら、実験を行っていたというリスト・ベンジャミン氏の研究成果が2021年のノーベル化学賞を受賞しました。リスト氏が研究していたのは「触媒」。触媒は化学反応の反応速度を上げたり、不用な物質をできるだけ生成しないようにしたりするため、化学製品の合成には欠かせない物質です。

2000年まで触媒は「金属」か「酵素」というのが常識でした。金属触媒は効率が良いものの、高価であったり、人体や自然には毒となる場合があるため、薬品や食品には使いにくい触媒でした。一方の酵素は生物内で働く触媒なので、金属に比べて安全ではあるものの、やはり高価であることと、金属に比べて不安定という欠点があります。

そんな中、リスト氏らは「金属」でも「酵素」でもない「第3の触媒」を発表したのです。それはアミノ酸の1種「プロリン」でした。「プロリン」は安くて、安全で、安定な物質であるため、これまでの触媒が抱えていた欠点がない、まさに「夢」の触媒でした。この発表には多くの触媒研究者が「まさか！」と目を疑ったのです。

実はプロリンが触媒の働きをする可能性は、1970年代にはすでに報告されていました。しかし当時はまだ金属触媒や酵素研究が盛んで、プロリンの触媒作用は残念ながら注目を浴びることはありませんでした。リスト氏はこの常識を疑い、先入観で可能性を潰すことなく「こんなのあり得るのかな？」と思いながらも、自分の目で確認するために実験を行った結果、見事プロリンの触媒作用が発見されたのです。これが第3の触媒「不斉有機触媒」開発の始まりでした。

この発見により、プロリン以外の様々な「不斉有機触媒」が盛んに開発され、今では医薬品や食品関係で大いに活用されています。インフルエンザの治療薬「タミフル」もその良い例です。この化学製品開発への大きな貢献が評価され、リスト氏は2021年のノーベル化学賞の受賞となりました。
応用化学はまさに世界に「イノベーション」を起こす研究なのです。

応用化学コースの多くの教員がWPI-ICReDDに参画しており、現役のノーベル賞研究者と肩を並べて世界最先端の研究をしています。

クロスカップリング反応　鈴木 章氏

これら多種多様な有機化合物を私たちが使うことができるようになった理由のひとつが、北大応用化学の鈴木章教授と宮浦教授が開発した「クロスカップリング反応」でした。「試験管内の偉大な芸術」と称えられたこの反応は一体何を可能にしたのでしょうか？

それは「異なる有機化合物同士を手軽につなぎ合わせる」ことでした。

炭素と炭素の結合は強く、繋がった炭素の鎖は骨格のような役割を果たします。この炭素骨格が、有機化合物全体の形を安定させ、結果として多種多様な素材を生み出すことに繋がります。しかし結合力が強いということは、それだけつなぐことも難しいということ。この炭素同士の結合を効率よく操ることは、多くの科学者が挑戦してきた夢の技術だったのです。

「クロスカップリング反応」はこの夢を現実にし、これまで現実的ではなかった物質を、次々と現実のものにしました。あなたが今見ているこのディスプレイも「クロスカップリング反応」で作られた材料かもしれません。鈴木氏がノーベル賞受賞後に行った工学部での講演では次のようなお話をされました。

「最近、血圧を下げる薬を処方してもらったら、薬局の人に“これは鈴木先生の反応で作っている薬です”と言われました。」

現在では低分子医薬品の3割にクロスカップリング技術が使われています。応用化学は「人の役に立つ」研究なのです。

鈴木章氏は、応用化学コースの前身である旧応用化学科で教鞭を取られ、多くの触媒分野のエキスパートを育成し、本コースではいまもその流れを継いでいます。