こんにちは。 ミドリケムです。
2026年10月7日に大変嬉しいニュースが入ってきました。
「不斉有機合成における非線形効果および自己触媒作用の発見」という研究内容で東京理科大学の硤合憲三（そあい・けんそう）名誉教授とフランスのパリ南大学のアンリ・カガン名誉教授がノーベル化学賞を受賞されました。
中にはどういった理由で受賞されたのかよくわからないという方もいらっしゃるかもしれません。
当記事では主にこの硤合氏が受賞された研究内容について詳しく解説していきます。
鏡像異性体(エナンチオマー)とは？
まずは鏡像異性体(エナンチオマー)について解説します。
立体異性体というのは構造は全く同じでも、立体的に視ると違ってくる分子同士のことです。
ではその中でも鏡像異性体(以下エナンチオマー)とはどういう意味でしょうか？答えは構造は全く同じであるが鏡の様に左右が反転した化合物同士、つまり重ね合わせることができない鏡像関係の異性体です。
図1.乳酸のエナンチオマー構造
鏡の様に左右が反転しているため、よく右手左手で例えられることがあります。そのため、ニュースでも右手左手の分子と言われているのです。化学の世界では＋,－、もしくはS体,R体と分けて表記します。
また、エナンチオマーはその鏡像と同一ではないことからキラル分子、もしくはキラリティーがあると言います。語源はギリシャ語の手(cheir)であり、キラルは形容詞、キラリティーは名詞です。
逆にキラルでは無い分子のことをアキラル分子と言います。
詳しくは以下の記事で解説しています。
関連記事(鏡像異性体(エナンチオマー))
不斉合成法
そもそも、エナンチオマーは重要なのでしょうか？
生物の身体はかなり複雑な構造をしているため、キラル分子のオンパレードです。そのため、生物化学の世界においてもS体とR体の違いにより反応が変わってきます。例えば、S体では薬となってもR体では毒物、あるいは薬の性能を落とすといった可能性があります。
そのため、生物化学や医薬品の研究ではかなり重要なテーマとなっており、S体とR体の分離(光学分割)は重要になってきます。
光学分割も重要ですが、合成時にあらかじめどちらかが一方的に選択して生成されたら楽でコスト低減、環境の配慮にもつながりますよね？
それが不斉合成であり、今回硤合氏が受賞された内容です。
例として、2001年に同様にノーベル化学賞を受賞された野依良治氏、William Knowles氏、Barry Sharpless氏の研究成果をみていきましょう。
まずは以下の化合物を紹介します。これは、2,2′-bis(diphenylphosphino)-1,1′-binaphthyl、通称BINAPと呼ばれる化合物です。太字で描いた部位が表面に突起出ている構造です。つまり、ナフタレン構造同士がクロスしている状態です。
図2.BINAPの立体構造式
ルテニウムRuといった遷移金属と錯形成した(R)-BINAP錯体を触媒として、以下のようなβ-ケトエステルを水素還元すると、-OH基が手前に出た構造が主生成物として選択的に合成されました。
図3.(R)-BINAPを用いた不正合成法
また、このBINAPを利用することにより、高砂香料工業株式会社はハッカの香りを感じさせる分子、メントールの合成に成功しました。メントールもエナンチオマーですが、片方はハッカの香りがする一方、もう片方は別の香りがするそうです。
詳しくは以下の記事で解説しています。
関連記事(不斉合成)
硤合反応とは？
ここでようやく本題です。受賞された内容はこの不斉合成が関わってきており、どちらかの立体構造が選択的に合成されたというわけです。その不斉合成として硤合反応があり、今回受賞された研究内容です。
まずは反応式を見ていきましょう。ジイソプロピル亜鉛の1つのイソプロピル基が脱離され、ピリミジン-5-カルバルデヒド類のアルデヒドへ1,2-付加させます。その後、(S)-体が選択的に合成されます。
図4.硤合反応
なぜ、S体が合成されるのでしょうか？理由はわずかに生成された。生成物です。これが上記の図3.のBINAP錯体の役割を果たします。
つまり、生成物が不斉合成の触媒として反応します。
研究テーマの「不斉有機合成における非線形効果および自己触媒作用の発見」の自己触媒作用とはこういう意味だったのです。
最初はごく微量の生成物から連鎖的に(S)-体ができるという訳です。最終的に純度99%以上となります。
自然界の原理
硤合氏が発見した成果はこの不斉反応だけではありません。硤合氏は自然界の原理についても解明しました。
基本的には特別な触媒が無ければ(不斉合成ではない)、(R):(S)=50:50となります。しかし、自然界は50:50ではなく片方が一方的に多い結果となっています。
それはこの硤合反応と同じ原理が働いているのではないかと考えられています。自然界で生成したどちらかの異性体が触媒として同様の異性体が増えていったと考えられています。
硤合氏はこのような自然界の原理についても解き明かしたという訳ですね。
まとめ
・鏡像異性体(以下エナンチオマー)…
構造は全く同じであるが鏡の様に左右が反転した化合物同士、つまり重ね合わせること
ができない鏡像関係の異性体
・立体異性体の違いは生物化学において重要
・生物化学において、光学物質の分割、あるいはどちらかの構造を選択的に合成する技術が必要、前者を光学分割、後者を不斉合成
・硤合反応…生成物が触媒として不斉合成が進行
・自然界は硤合反応と同様の原理で片方の立体異性体が優位に進行したと考えられる。
以上が、硤合憲三氏の歴史に名を残す研究成果でした。わかりやすく解説したため、もしかしたら他の文献と比較して少々退屈な記事だったかもしれません。
ニュースで硤合氏が語っていた言葉として、「研究は少し暗いところ、地面の。頭にヘッドライトだけつけて、そこをずっとたどっているような気分」とおっしゃっていました。
確かに研究、特に基礎研究はそうかもしれません。世のノーベル化学賞を受賞された研究者は発見しただけではすぐに賞を受賞されません。そもそも、発見自体かなり困難なことです。
誰かに馬鹿にされたりすることもあったかもしれません。しかし、それでも絶えず研究を継続したからこそ、このような名誉ある賞を受賞されたのですね。同じ化学技術者として誇らしいです。
改めまして、硤合憲三名誉教授、さらにはアンリ・カガン名誉教授、ノーベル化学賞の受賞、本当におめでとうございます。
参考文献：Chem-Station「硤合不斉自己触媒反応／Soai Asymmetric Autocatalysis」
本日のブログはここまで。最後まで読んで頂きありがとうございました。
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