触媒作用のメカニズムの基本的な理解が18世紀に最初に確立されて以来、合成化学者は、より洗練された効率的な合成方法を支える、より効果的で標的を絞り込んだ触媒の開発に向けて、革新を続けてきました。
今年のノーベル賞受賞者、ベンジャミン・リスト氏（マックス・プランク石炭研究所、ドイツのミュールハイムアンデアルール）とデビッド W.C. マクミラン氏（米国プリンストン大学）は、不斉合成を促進できる有機触媒の発見により、化学合成でそれぞれ独自に大きな飛躍を遂げました。 この発見は2000年に最初に公開され、その結果、合成化学者は強力なツールが利用できるようになりました。 この新しいクラスの触媒は、化学合成をより正確かつ効率的にしながら、光学異性体的に純粋な医薬品の製造など多くの合成プロセスを促進するために使われる有毒な金属化合物の必要性を減らすため、多数の業界にわたって長期的な環境および安全上の利点をもたらします。
基礎となる出版物
The Direct Catalytic Asymmetric Three-Component Mannich Reaction
Benjamin List Journal of the American Chemical Society 2000 122 (38), 9336-9337, DOI: 10.1021/ja001923x
New Strategies for Organic Catalysis: The First Highly Enantioselective Organocatalytic Diels−Alder Reaction
Kateri A. Ahrendt, Christopher J. Borths, and David W. C. MacMillan Journal of the American Chemical Society 2000 122 (17), 4243-4244 DOI: 10.1021/ja000092s
言及の分子
(S)-5-Benzyl-2,2,3-trimethylimidazolidin-4-one hydrochloride
ノルボルネン合成で中間体イミニウムを立体選択的に形成するために使用されるディールス・アルダー有機触媒
L-プロリン
不斉第2級アミン形成のマンニッヒ反応で使用される有機触媒
ノーベル受賞研究の影響力
CAS コンテンツのコレクションでは、以下のことが明らかになっています。
- マクミランとリストはそれぞれ、触媒作用に焦点を当てた200を超えるジャーナル記事と特許を公開している
- 彼らの出版物は、他の科学者によって33,000回以上引用されている
- 2000年以降、不斉有機触媒を使用した150,000を超える反応が発表されている
その重要性
ノーベル委員会が、合成化学の環境持続可能性に影響を与えるイノベーションを称えようという選択は、注目に値します。 近年、持続可能性は世界的な化学研究の重要な焦点となっており、それは化学プロセスの安全性と効率を改善することを目的としています。 有機触媒により、化学者は金属触媒を使用する必要性が減少しました。金属触媒は毒性が高いほか、供給が不足しがちで、空気中や水中で安定しない場合があり、また最終的な製品から必ず除去する必要もあります。 また有機触媒反応は厳しくない条件でも実施でき、複数のプロセスを1つのステップに組み込むこともできます。 こういった複数のメリットは、トータルとして大幅にエネルギーや時間、そしてコストを削減し、複雑な合成も全般的に実行しやすくなります。
もちろん、触媒はまず機能的に効果的であることが前提です。 これら触媒は、金属触媒より「環境に優しい」だけでなく、従来は不可能だった変換を可能にしました。 既存の化学プロセスを簡素化し、そして新たな種類の分子を生成する、より洗練された合成ソリューションを開発する絶好の機会となります。 ただし、医療の技術革新を進めている生物活性分子の多くは非ラセミ体であるため、新しい触媒候補の毒性と持続可能性を考慮することが特に重要であり、それは今回のノーベル賞の選考で促進されるはずです。
不斉有機触媒の最新の開発動向とノーベル賞を受賞した研究者の研究の詳細については、CAS SciFindernで検索をされることをお勧めします。