ノーベル化学賞に東京理科大名誉教授の硤合憲三氏、仏カガン氏と共同受賞

硤合氏授賞理由の「不斉有機合成」とは？

　今回の受賞を理解するためのキーワードが「不斉有機合成」だ。分子の中には、人間の右手と左手のように、鏡に映すと同じ形に見えるものの、完全には重ね合わせられない2種類が存在する。これを鏡像異性体、またはエナンチオマーと呼ぶ。構成する原子や化学式は同じでも、立体的な配置だけが左右反対になっている。生命を構成する酵素やタンパク質も立体構造を持つため、人間の体はこの微妙な違いを識別する。医薬品では一方の型が有効に働く一方、もう片方では作用が弱かったり、異なる作用を示したりすることがある。

　そこで重要になるのが、必要な側の分子だけを選択的につくる不斉有機合成である。右型と左型を半分ずつつくって後から分離するのではなく、最初から目的とする型を高い割合で合成する。そのためには、反応の方向を制御する「不斉触媒」が利用される。医薬品だけでなく、農薬、香料、機能性材料など幅広い産業で重要な技術だ。目的の分子を直接つくれれば、精製工程や原料、エネルギー、廃棄物を減らせるため、製造コストや環境負荷の低減にもつながる。

　カガン氏が1986年に示したのが「非線形効果」だった。それまでは、触媒に含まれる右型と左型の偏りが小さければ、生成物の偏りも同程度になると考えるのが自然だった。しかし実際には、触媒側ではわずかな差しかないのに、生成物ではそれを大きく上回る偏りが現れる場合がある。つまり「入力の小さな差が、出力では大きな差になる」現象である。この発見は、触媒分子同士がどのように組み合わさり、反応を進めているのかを調べる手掛かりとなり、その後の不斉触媒反応の機構解析に広く利用される考え方となった。

　硤合氏はさらに、その偏りを劇的に増幅する「不斉自己触媒反応」を発見した。通常の化学反応では触媒と生成物は別の物質だが、この反応では、できあがった生成物そのものが次の反応の触媒として働く。たとえば右型の分子がわずかに多くできると、その右型分子が触媒となって、さらに右型の分子を生み出す。増えた分子が再び触媒になるため、最初はわずかだった差が雪だるま式に拡大する。「完成した製品が、次の製品をつくる製造装置にもなる」ような仕組みだ。

医薬品などへの貢献と生命の根源的な問いに迫る発見

　この「硤合反応」「Soai反応」の増幅力は非常に大きい。東京理科大学の研究資料では、左右の分子の偏りが約0.00005％しかない状態から始めても、反応を繰り返すことで1回目に57％、2回目に99％、3回目には99.5％を超えるまで増幅した例が示されている。ほとんど50対50だった状態が、数回の反応だけでほぼ一方の分子に変わるわけだ。このようにキラル分子の「自己増殖」と「不斉増幅」を同時に実現したことが、硤合氏の研究の大きな意義である。

　この成果は新しい不斉合成法や触媒設計、分子認識などの基礎となるだけでなく、「生命はなぜ片方の分子だけを使うのか」という問題にもつながる。地球上の生命では、タンパク質を構成するアミノ酸は主にL型、DNAやRNAに含まれる糖はD型に偏っている。これを「ホモキラリティー」と呼ぶ。原始地球で最初に生まれた分子は、本来なら左右がほぼ同じ割合でもおかしくない。それなのに、なぜ生命は一方の型だけを選ぶようになったのかは、長年の大きな謎だった。

　その答えとして、円偏光やキラルな結晶、隕石などが最初のごく小さな左右差を生み、その差が化学反応によって増幅されたという仮説がある。硤合氏の実験は、まさに「最初の差がほとんどゼロに近くても、自己触媒反応によってほぼ一方だけの状態まで増幅できる」ことを実証した。これは生命誕生の経路そのものを解明したわけではないが、生命のホモキラリティーがどのように成立し得るのかを、実験室で検証できる化学モデルを示した点で画期的だった。

　今回の受賞を一言で表せば、「ごく小さな分子の差が、大きな秩序へと成長する原理を明らかにした研究」といえる。カガン氏は触媒のわずかな偏りが大きな生成物の偏りにつながる非線形効果を示し、硤合氏はその偏りを自己増殖によって極端に拡大できることを証明した。不斉有機合成の理解を前進させ、医薬品などの精密化学の発展に貢献すると同時に、「なぜ生命は右と左の一方を選んだのか」という根源的な問いに、化学から迫る道を切り開いたことが今回の評価につながった。

　硤合氏は2025年にも「不斉自己触媒反応の発見とホモキラリティーの成立起源に関する研究」で日本学士院賞を受賞している。ノーベル委員会は今回、カガン氏の非線形効果と硤合氏の自己触媒という2つの発見を、不斉有機合成で小さな分子の偏りが大きく増幅される原理を切り開いた成果として評価した。2026年の化学賞の賞金は総額1200万スウェーデンクローナで、両氏が共同受賞する。