칼 배리 샤플리스

칼 배리 샤플리스

칼 배리 샤플리스(Karl Barry Sharpless, 1941년 4월 28일 출생)는 미국의 입체화학자입니다. 그는 두 번의 노벨 화학상 수상자이며, 입체 선택적 반응과 클릭 화학에 관한 연구로 잘 알려져 있습니다.

샤플리스는 "카이랄 촉매 산화 반응 연구"에 대한 공로로 2001년 노벨 화학상의 절반을 수상했으며, 2022년에는 캐롤린 R. 버토지(Carolyn R. Bertozzi), 모르텐 P. 멜달(Morten P. Meldal)과 함께 "클릭 화학 및 생체 직교 화학의 개발"에 대한 공로로 상의 3분의 1을 공동 수상했습니다. 샤플리스는 마리 퀴리(Marie Curie), 존 바딘(John Bardeen), 라이너스 폴링(Linus Pauling), 프레더릭 생어(Frederick Sanger)에 이어 두 번의 노벨상을 받은 다섯 번째 인물(조직 제외)이며, 바딘과 생어에 이어 같은 학문 분야에서 두 번 상을 받은 세 번째 인물입니다.

초기 생애 및 교육

샤플리스는 1941년 4월 28일 펜실베이니아주 필라델피아에서 태어났습니다. 그의 어린 시절 여름은 뉴저지주의 마나스콴 강(Manasquan River)에 있는 가족 별장에서 보내는 시간이 많았습니다. 이곳에서 샤플리스는 평생 지속된 낚시에 대한 애정을 키웠으며, 대학 시절 여름 방학에는 낚싯배에서 일하기도 했습니다. 그는 1959년 프렌즈 센트럴 스쿨(Friends' Central School)을 졸업하고 다트머스 칼리지(Dartmouth College)에서 공부를 계속하여 1963년에 학사 학위를 받았습니다. 샤플리스는 원래 학부 졸업 후 의과 대학에 진학할 계획이었으나, 지도 교수의 설득으로 화학 교육을 계속 받기로 했습니다. 그는 1968년 유진 반 타멜렌(Eugene van Tamelen)의 지도하에 스탠퍼드 대학교에서 유기화학 박사 학위를 받았습니다. 이후 스탠퍼드 대학교(1968~1969)에서 제임스 P. 콜먼(James P. Collman)과 함께 박사 후 연구원으로 유기금속 화학을 연구했습니다. 그 후 하버드 대학교(1969~1970)로 옮겨 콘라드 E. 블로흐(Konrad E. Bloch) 실험실에서 효소학을 연구했습니다.

학문적 경력

샤플리스는 매사추세츠 공과대학교(MIT, 1970~1977, 1980~1990)와 스탠퍼드 대학교(1977~1980)에서 교수로 재직했습니다. 스탠퍼드 재직 시절, 샤플리스는 (+)-디스팔루어((+)-disparlure)를 만드는 데 사용된 샤플리스 비대칭 에폭시화 반응을 발견했습니다. 2023년 현재, 샤플리스는 스크립스 연구소(Scripps Research)에서 연구실을 이끌고 있습니다.

연구

샤플리스는 입체 선택적 산화 반응을 개발했으며, 아자이드(azide)와 알킨(alkyne)을 출발 물질로 하여 아세틸콜린에스테라아제 효소가 펨토몰(femtomolar) 효능을 가진 억제제 형성을 촉진할 수 있음을 보여주었습니다. 그는 아미노히드록실화, 디히드록실화, 샤플리스 비대칭 에폭시화 등 비대칭 합성을 공상과학에서 상대적으로 일상적인 수준으로 변화시킨 여러 화학 반응을 발견했습니다.

2001년 그는 카이랄 촉매 산화 반응(샤플리스 에폭시화, 샤플리스 비대칭 디히드록실화, 샤플리스 옥시아미네이션) 연구로 노벨 화학상의 절반을 수상했습니다. 그해 상의 나머지 절반은 윌리엄 S. 놀스(William S. Knowles)와 노요리 료지(Ryōji Noyori, 입체 선택적 수소화 연구)가 나누어 가졌습니다.

"클릭 화학"이라는 용어는 2000년경 샤플리스에 의해 만들어졌으며, 2001년 스크립스 연구소에서 샤플리스, 하트무트 콜브(Hartmuth Kolb), M.G. 핀(M.G. Finn)에 의해 처음으로 완전히 기술되었습니다. 이는 온화한 조건에서 발생하는 매우 선택적인 발열 반응을 포함하며, 가장 성공적인 예는 1,2,3-트리아졸을 형성하기 위한 아자이드-알킨 휴스겐 고리 첨가 반응(azide alkyne Huisgen cycloaddition)입니다.

2024년 현재, 스코퍼스(Scopus)에 따르면 샤플리스의 h-지수는 130입니다.

수상 및 명예

샤플리스는 두 번의 노벨상 수상자입니다. 그는 각각 "카이랄 촉매 산화 반응"과 "클릭 화학"에 대한 공로로 2001년과 2022년 노벨 화학상을 받았습니다.

그는 앙리 B. 카간(Henri B. Kagan), 노요리 료지(Ryoji Noyori)와 함께 2001년 울프 화학상을 수상했습니다. 수상 사유는 "다양한 유용한 제품 제조에 도움이 되는 카이랄 분자 합성을 위한 비대칭 촉매 작용 개발에 대한 연구"입니다.

2019년, 샤플리스는 "촉매 비대칭 산화 방법의 발명, 클릭 화학의 개념 정립 및 구리 촉매 아자이드-아세틸렌 고리 첨가 반응 개발"에 대한 공로로 미국 화학회(American Chemical Society) 최고의 영예인 프리스틀리 메달(Priestley Medal)을 수상했습니다. 그는 2023년 미국 화학자 협회(American Institute of Chemists)로부터 금메달을 받았습니다.

그는 규슈 대학교(Kyushu University)의 석좌 교수입니다. 그는 KTH 왕립 공과대학교(1995), 뮌헨 공과대학교(1995), 루뱅 가톨릭 대학교(1996), 웨슬리언 대학교(1999)에서 명예 학위를 받았습니다.

개인 생활

샤플리스는 1965년 잰 듀서(Jan Dueser)와 결혼하여 세 자녀를 두었습니다. 그는 MIT 조교수로 부임한 직후인 1970년 실험실 사고로 NMR 튜브가 폭발하면서 한쪽 눈의 시력을 잃었습니다. 이 사고 이후 샤플리스는 "실험실에서는 언제나 보안경을 착용하지 않을 타당한 변명은 결코 있을 수 없다"고 강조합니다.