デレク・バートン：分子形状の建築家

1950年、ある若いイギリスの化学者が、有機化学者たちが何十年も使用してきたステロイド分子の平坦な教科書の図を見て、それらが本質的に間違っていると宣言した。彼は、分子は図ではなく、その空間的な形状が反応を支配する三次元の物体であると主張した。この洞察に基づいたわずか9ページの論文が、最終的に彼にノーベル賞をもたらし、化学そのものの教え方を再編することになった。

ケントの学童から化学者へ

デレク・ハロルド・リチャード・バートン（Derek Harold Richard Barton）は1918年9月8日、ケント州グレーブセンドで、ウィリアム・トーマスとモード・ヘンリエッタ・バートンの息子として生まれた。グレーブセンド・グラマースクール、ロチェスターのキングズスクール、トンブリッジスクールを経て、1938年にインペリアル・カレッジ・ロンドンに入学した。1940年に学位を取得し、1942年に有機化学の博士号を、1949年に理学博士号（DSc）を取得した。この訓練により、彼はその後も断続的にインペリアル・カレッジと関わり続けることになった。

政府の化学と落ち着かない初期のキャリア

バートンの初期のキャリアは、その世代で最も勲章を受けた化学者の一人となる人物にしては、異例の遍歴を重ねたものだった。1942年から1944年まで政府の研究化学者として働き、その後バーミンガムのアルブライト・アンド・ウィルソン社で産業界に移った。インペリアル・カレッジに助講師として戻り、1946年から1949年までICI研究フェローを務めた後、1949年から50年にかけてハーバード大学の客員講師として大西洋を渡った。この期間中に、彼は自分の分野を変える論文を書いた。イギリスに戻り、バークベック・カレッジで講師、次いで教授となり、1955年にはグラスゴー大学の化学のレギウス教授に任命された。1957年には、20年前に学部生としてスタートしたインペリアル・カレッジの有機化学の教授職に就いた。

立体化学を書き換えた論文

転機は1950年、「ステロイド核の配座（The Conformation of the Steroid Nucleus）」と題された論文で訪れた。ノルウェーの化学者オッド・ハッセルによるシクロヘキサン環の形状に関する先行研究に基づき、バートンは、分子が採用する三次元の「配座」形状が、どの原子がどの原子と結合しているかだけでなく、その化学的挙動、反応性、反応の速度と方向を決定することを示した。ホルモンや医薬品の中心となる分子クラスであるステロイドに最初に適用されたこのアイデアは、化学者に予測可能な作業幾何学を与えた。分子の原子は椅子型や舟型の配置に折り畳まれると想像でき、その折り畳みが、なぜある反応は容易に進むのに、化学的に似た別の反応は停滞するのかを説明した。この分野は「配座解析」として知られるようになり、合成化学者にそれまで欠けていた地図を与え、複雑な天然物の合成を計画するための標準的なツールとなった。

ノーベル賞と化学者の栄誉

1969年、バートンは「配座の概念の発展と化学への応用への貢献」により、ハッセルとノーベル化学賞を共同受賞した。これは、1950年の幾何学的な洞察が、20年以内に単なる巧妙なアイデアではなく、基礎的なものになったという認識であった。それは数ある認識の一つに過ぎなかった。1954年に王立協会フェローに選出され、1949年には最初の受賞者としてコーディ・モーガン賞を、1952年にはティルデン賞を受賞した。1961年にはデービーメダル、1972年にはロイヤル・メダルを受賞し、同年にはナイトの称号も授与された。王立協会は後に1980年にコプリ・メダルを授与し、アメリカ化学会は1995年にプリーストリー賞を授与した。ドイツ科学アカデミー・レオポルディーナ、米国科学アカデミー、アメリカ哲学協会の会員でもあり、単一の分子クラスを凝視することから決定的な洞察を得た化学者としては、異例の国際的な評価を受けた。

人生の後半における第二、第三のキャリア

賞を受賞すると一つの機関の教授職に落ち着く多くのノーベル賞受賞者とは異なり、バートンは動き続けた。1978年にインペリアル・カレッジを離れ、パリ郊外の天然物質化学研究所（Institut de Chimie des Substances Naturelles）の所長に就任し、10年近くフランスの科学生活に没頭した。1986年、多くの科学者が引退を考える年齢になってから、テキサスA&M大学の特別教授に就任し、1998年に亡くなるまでそこで働いた。イギリス、アメリカ、フランスに続き、実質的に4カ国目となるキャリアであった。この後の多作な時期から、彼の名前を冠した反応がいくつかある。バートン反応、バートン脱炭酸、バートン・マッコンビー脱酸素化などであり、これらは現役の化学者に、構造の残りの部分を乱すことなく分子内の特定の原子を除去または再配置する、新しく信頼性の高い方法を提供した。

デレクが天才と呼ばれる理由

バートンの天才性の主張は、特定の、そして一見地味な知覚の行為に基づいている。彼は、当時のすべての有機化学者が不満を言わずに使用していた平坦な二次元構造式を見て、それらが実際には反応性を制御する唯一の変数である「三次元形状」を隠していることを見抜いた。これは技術的な飛躍ではなく、概念的な飛躍である。新しい機器は必要なく、分野全体が教科書から受け継いできた慣習を疑う意欲だけが必要だった。ノーベル委員会の言葉（単なる応用ではなく、概念を「発展させた」と評価している）は、彼の貢献が後の世代が構築した理論的な足場であったことを反映している。彼の名前がキャリアの異なる数十年にわたって発見された3つの異なる化学反応に今も付けられているという事実は、単なる幸運な洞察ではなく、永続的で生成的な思考方法を示唆している。正直な反論として、バートンは配座解析を無から発明したわけではない。彼はオッド・ハッセルのシクロヘキサンに関する先行構造研究に直接かつ明示的に基づいており、ノーベル委員会がこの理由で二人を共同で評価したことは正確である。彼の天才性は、リング形状に関するニッチな構造的発見が有機反応性の支配原理に一般化できることを見抜いたという、合成と拡張にあったのであり、孤独な発見にあったのではない。

遺産

バートンはテキサスA&Mで12年を過ごした後、1998年3月16日に亡くなった。彼が少年時代に教育を受けたトンブリッジスクールは、2019年に彼の記憶を記念してバートン・サイエンス・センターを開設した。1977年には、イギリス郵便局がノーベル賞を受賞した6人のイギリス人化学者の一人として、記念切手セットに彼の肖像を載せていた。彼の1996年の回想録『Reason and Imagination: Reflections on Research in Organic Chemistry』は、平坦な図面を三次元の科学に変えた作業方法の最も完全な記録として残っている。