노요리 료지: 분자에게 왼쪽과 오른쪽을 가르친 화학자

12살 때, 전후 고베의 한 공공 강당에서 노요리 료지는 과학자가 나일론이 거의 아무것도 없는 상태에서 만들어지는 것을 설명하는 것을 보았고, 그 문장은 평생 그의 기억에 남았습니다. 그는 화학이 "거의 아무것도 없는 상태에서 중요한 것을 창조할 수 있다"는 것을 깨달았습니다. 40년 후, 그는 훨씬 더 미묘한 창조가 가능한 분자를 만들었습니다. 그것은 화학 반응에 분자의 두 거울상 중 어느 것을 만들지 지시할 수 있는 분자였으며, 이는 눈에는 보이지 않지만 인체 내에서 약물이 어떻게 작용하는지에 결정적인 차이를 만듭니다. 그 분자와 그것이 가능하게 한 화학 덕분에 그는 2001년 노벨상 공동 수상자가 되었습니다.

저널로 가득 찬 가정

노요리는 1938년 9월 3일 일본 고베 교외에서 태어났습니다. 화학 회사의 연구 부장이었던 아버지의 집은 그의 말에 따르면 과학 저널과 제품 샘플로 가득 차 있었습니다. 그는 나다 중고등학교에 다니며 과학과 수학에서 뛰어난 성적을 거두었고 유도를 수련했으며, 1957년 교토 대학교에 입학했습니다. 처음에는 가족의 친구이자 노벨 물리학상 수상자인 유카와 히데키의 영향으로 물리학을 지망했으나, 나일론 강의와 고분자 화학, 그리고 유기 화학에 대한 관심이 커지면서 그의 경력을 결정짓는 분야로 이끌렸습니다. 그는 시시도 케이이치와 나중에 노자키 히토시를 사사했으며, 1961년 학사 학위를, 1967년 교토 대학교에서 공학 박사 학위를 받았습니다. 하버드 대학교의 화학자 엘리아스 J. 코리 밑에서의 박사 후 연구원 생활은 일본으로 돌아오기 전 그의 훈련을 마무리했습니다.

29세의 예상치 못한 임명

1968년, 29세의 나이에 노요리는 나중에 예상치 못한 자리라고 묘사한 나고야 대학교의 신설 유기 화학 연구실의 조교수직을 수락했습니다. 1972년에 정교수로 승진했으며, 나고야 대학교에서 활발한 연구 경력을 이어가며 그곳을 유기 금속 화학 및 비대칭 촉매 분야에서 세계 최고의 연구 센터 중 하나로 성장시켰습니다. 비대칭 촉매는 반응을 양쪽의 혼합물이 아닌 분자의 특정 3차원 모양으로 유도하는 화학의 한 분야입니다.

BINAP과 카이랄성 문제

노요리가 수십 년 동안 해결한 문제는 의학에서 매우 중요합니다. 대부분의 약물을 포함한 많은 분자는 거울상 이성질체라고 불리는 두 가지 거울상 형태로 존재하며, 이들은 화학적으로 거의 모든 면에서 동일하지만 생체 내에서는 완전히 다른 행동을 할 수 있습니다. 화합물의 한 형태는 치료 효과가 있을 수 있지만 그 거울상 쌍둥이는 비활성이거나 해로울 수 있습니다. 일반적인 화학 합성은 두 형태의 혼합물을 생성하는 경향이 있어 이를 힘들게 분리해야 합니다. 1986년에 달성한 노요리의 돌파구는 BINAP이라는 분자를 중심으로 구축되고 루테늄 금속 착물과 결합된 키랄 촉매였습니다. 이는 수소화 반응을 강제하여 다른 쪽이 아닌 한쪽 거울상 이성질체를 압도적으로 많이 만들 수 있게 했습니다. 그 응용은 즉각적으로 상업화되었습니다. 그의 루테늄-BINAP 촉매는 일반적인 항염증제인 나프록센을 원하는 형태로 97% 순도로 생산할 수 있게 했으며, 그의 알릴아민 이성질화법은 타카사고 향료 공업이 연간 약 3,000톤의 멘톨을 94%의 거울상 이성질체 순도로 산업 생산하는 기반이 되었습니다. 같은 화학은 레보플록사신과 같은 항생제와 비타민, 아미노산, 프로스타글란딘의 합성으로 확장되었습니다.

노벨상과 그 의미

2001년, 스웨덴 왕립 과학 아카데미는 키랄 촉매 연구를 수행한 세 명의 과학자에게 노벨 화학상을 공동 수여했습니다. 노요리는 키랄 촉매 수소화 반응 연구로 미국 화학자 윌리엄 S. 놀스와 상의 절반을 나누었고, K. 배리 샤플리스는 키랄 촉매 산화 반응으로 나머지 절반을 받았습니다. 그들의 연구는 비대칭 촉매를 산업적 학문 분야로 확립하여 제조업체가 두 형태를 모두 만들어 절반을 버리는 대신 약물의 올바르고 안전한 형태를 직접 만들 수 있게 했습니다.

연구실에서 기관으로

노요리의 경력은 연구실에 머물지 않았습니다. 2003년부터 2015년까지 그는 일본 최대이자 가장 권위 있는 과학 연구 기관 네트워크인 이화학연구소(RIKEN)의 이사장으로 재직하며 약 8억 달러의 연간 예산을 감독하고 국가 차원에서 일본 기초 과학의 방향을 이끌었습니다. 또한 일본 교육재생회의 의장을 맡아 "연구는 연구자 자신을 위한 것이 아니라 국가와 인류를 위한 것"이라고 공개적으로 주장하며 과학자들이 지속 가능한 개발에 관한 여론과 정부 정책에 직접 참여하도록 촉구했습니다. 그 과정에서 그는 울프 화학상(2001), 아서 C. 코프 상(1997), 로모노소프 금메달(2009), 왕립학회 외국인 회원(2005) 등 수많은 영예를 안았으며 유럽과 아시아의 여러 기관에서 명예 박사 학위를 받았습니다.

노요리가 천재라 불리는 이유

여기서 천재성에 대한 근거는 정확하고 화학적입니다. 노요리는 수십 년 동안 이 분야를 괴롭혔던 문제를 해결했습니다. 서로 거울상인 두 분자(화학적으로는 거의 동일하지만 생물학적으로는 완전히 다른)를 구별할 수 있을 만큼 미묘하고, 단지 섬세한 실험실 시연이 아닌 산업 규모에서 안정적으로 실행할 수 있을 만큼 견고한 촉매를 설계한 것입니다. 우아한 분자 설계와 견고한 상업적 유용성의 결합은 드뭅니다. 화학 분야의 많은 수상 발견은 학술 논문에 머물지만, 노요리의 촉매는 오늘날 수 톤의 실제 의약품과 소비재를 제조하는 데 사용됩니다. 그러나 노벨 위원회가 상을 3등분한 결정 자체가 솔직한 평가입니다. 노요리의 통찰력은 고립되어 나타난 것이 아니라 놀스와 샤플리스가 병행하여 추구한 비대칭 촉매 연구의 더 넓은 흐름의 일부로 나타난 것이며, 각각은 동일한 근본 문제의 관련 부분을 다른 각도에서 공격했습니다. 따라서 그의 천재성은 단일하고 고립된 독창성의 번뜩임이라기보다는 응용 화학적 직관과 공학적 끈기의 최고의 사례로 이해하는 것이 가장 적절합니다. 즉, BINAP이라는 하나의 분자 아이디어를 전체 산업이 의존할 수 있는 도구로 인내심 있게 반복적으로 정제한 것입니다.

유산

노요리의 BINAP 촉매는 전 세계 제약 및 정밀 화학 제조의 핵심 도구로 남아 있으며, 이화학연구소 이사장으로서의 재임 기간은 그의 영향력을 연구실에서 일본 과학 정책의 구조 자체로 확장했습니다. 이는 단일 분자 발견과 발명자의 이미지에 맞춰 형성된 국가 기관이라는 드문 이중 유산입니다.