ケンソウ・ソウアイ氏、ノーベル化学賞につながった発見と分子の偏りに関する新たな研究計画を語る

わずかな偏りからノーベル賞へ

分子の鏡像異性体がほぼ等量の混合物から、一方が優勢な生成物を生み出す実験を行った日本人化学者のケンソウ・ソウアイ氏は2026年10月20日、東京で開かれた講演会で、こうした偏りの始まりを突き止めたいと語った。日本化学会が主催した講演会には、オンライン参加者を含め約2,000人が参加した。

この講演会は、スウェーデン王立科学アカデミーが10月7日、ソウアイ氏とフランス人化学者のアンリ・B・カガン氏に2026年のノーベル化学賞を授与すると発表した後に開かれた。両氏の発見は、化学反応が一方の分子形態に対するわずかな偏りを増幅させる仕組みを解明し、生物の特徴を理解するとともに、医薬品研究に用いる反応の設計に役立つ。

アカデミーの化学賞の発表は、非線形効果と不斉有機合成における自己触媒作用の発見を両氏の功績としている。平たく言えば、両氏は分子の鏡像異性体の一方を他方より多く生み出す反応の仕組みを見いだした。生成物が自らの生成をさらに促す場合もある。

76歳のソウアイ氏は東京理科大学の名誉教授。カガン氏はフランスのパリ南大学の名誉教授だ。2人は賞金1,200万スウェーデンクローナを等分し、それぞれ600万クローナを受け取る。

東京での講演会で、ソウアイ氏は質疑応答の中で今後の研究関心について語った。

左右の偏りを生む可能性のある原因を幅広く研究したいと考えています

ソウアイ氏の発言は、10月7日の受賞発表からさらに先へと話を進める。実験は、わずかな違いがどのように拡大するかを説明する一方、その最初の違いを生み出す原因は、今後探究したい課題として残されている。

分子に左と右がある理由

同じ原子が同じ順序で結びついているにもかかわらず、互いに鏡像となる2つの配置をとる分子がある。左右の手のように、すべての部分が重なるように置くことはできない。化学者はこの性質をキラリティー、2つの分子形態をエナンチオマーと呼ぶ。

生物は、それぞれの分子装置が特定の形をしているため、こうした形態を見分ける。一方の生体構造に適合する分子も、配置が逆になると異なる相互作用を示すことがある。この違いは医薬品の作用や物質のにおいにも影響し、カルボンの2つの形態はそれぞれスペアミントとキャラウェイのような香りがする。

生きた細胞内のタンパク質は、ほぼ例外なく一方のキラリティーを持つアミノ酸を使う。DNAやRNAの糖も、同じキラリティーを一貫して持つ。最も単純なアミノ酸であるグリシンは、異なる鏡像異性体の組を持たないため例外だ。一方の形態が広く使われている状態はホモキラリティー、つまり同じキラリティーと呼ばれる。

実験室での反応は、何らかの誘導要因がなければ、通常は両方の形態を等量生み出す。科学者を悩ませていたのは、初めは均衡していた化学系が、どうすれば一方を強く優先するようになるのかという謎だった。カガン氏は触媒によってその偏りを増幅できることを示し、ソウアイ氏は反応が触媒をさらに生み出すにつれて偏りが拡大する反応を開発した。

カガン氏、混合触媒が予想以上の効果を生むと発見

カガン氏の決定的な進展は1986年に生まれた。触媒は、反応で消費されることなく化学反応を進みやすくする物質だ。不斉触媒反応では、触媒の分子形状が一方の鏡像異性体の生成を促す。

化学者たちは、触媒の形態の比率と生成物の比率の間には単純な関係があると考えていた。カガン氏は、その関係が予想から外れ、触媒の組成から予測される以上に強い偏りを生み出すことがあると示した。この予想からのずれは非線形効果と呼ばれる。

その説明の一つに、活性構造が分子補助因子のペアからなる触媒がある。混合物では、同じキラリティー同士のペアと、異なるキラリティーが1つずつ含まれるペアができる。一部の反応では、異なるキラリティーのペアの活性が大幅に低く、同じキラリティーのペアが反応の大部分を担う。

一方の形態の補助因子が75個、もう一方が25個の混合物を考えてみよう。無作為にペアを作ると、同じ形態同士のペアの比率は75の2乗対25の2乗、つまり9対1になる。異なる形態のペアがほとんど寄与しない場合、活性を持つ同じ形態同士のペアは、90対10の混合物のように働く。初めはわずかな偏りが、より強い化学的影響になる。

カガン氏の発見は、研究者に実用的な手段を与えただけでなく、触媒を調べる方法ももたらした。触媒組成と生成物組成の関係を示す曲線から、反応容器内で分子がどのように集合し、働くのかを探る手がかりが得られる。

ソウアイ氏、反応に自らを生み出させる

ソウアイ氏が次に進めたのは、不斉自己触媒反応だった。自己触媒作用とは、反応の生成物が触媒となり、同じ生成物の生成をさらに促すことだ。この過程が生成物自身のキラリティーを優先する場合、初めのわずかな優位性が、生成の繰り返しによってさらに強まる。

アカデミーの科学的背景資料は、初期の成果を1990年にさかのぼる。ソウアイ氏はジイソプロピル亜鉛とピリジン-3-カルバルデヒドを使い、反応自体が生成したアルコールから調製した触媒を用いた。

この実験は、自己触媒作用と一方の鏡像異性体を優先する性質の両方を示した。ただし、偏りは小さくなった。触媒のエナンチオマー過剰率は86%だったのに対し、生成物では35%だった。

通常eeと略されるエナンチオマー過剰率は、2つの形態の割合の差を示す。一方が75%、もう一方が25%の混合物はeeが50%となる。等量の混合物はeeがゼロで、一方の形態だけを含む生成物はeeが100%だ。

したがって1990年の成果は、反応が自らの触媒を再生できることを示したが、初めの偏りは薄まった。それから5年後、ソウアイ氏の研究チームはピリミジン-5-カルバルデヒドを用いた反応を見いだし、生成物の過剰率が触媒を上回った。今度はフィードバックが偏りを弱めるのではなく、強めた。

際立つ純度の数値が実際に意味すること

ソウアイ氏の1995年の実験は、eeが5%の物質を使って調製した触媒から始まった。最初の生成物はeeが55%に達した。その生成物を使って次の反応を行うと87%に上昇し、5回連続の反応で90%に達した。

eeが5%から90%に上がるとは、混合比が52.5対47.5から95対5に変化することを意味する。出発時の混合物はほぼ均衡していたが、最終的な混合物では優勢な形態が、その鏡像異性体に対して19対1となった。

後の実験では、触媒の調製に使う分子である配位子のeeがわずか0.00005%の状態から始めた。3回連続の反応後、生成物のeeは99.5%を超えた。これは、優勢な形態が99.75%を超え、もう一方が0.25%未満であることに相当する。

アカデミーはこの成果を、立体異性体比の63万倍の増幅と説明している。この数値が示すのは、分子形態の相対的な比率であり、生成された物質の量ではない。

ノーベル賞の発表によると、2つの鏡像異性体の一方だけを生み出す反応をソウアイ氏が示した節目は2003年だ。これらの実験は、化学的フィードバックを繰り返すことで、ごくわずかでほとんど認識できない偏りがホモキラリティーへと導かれうることを示した。

偶然がどちらかの分子形態を優位にすることも

ソウアイ氏は、外部からキラリティーの源を加えずに始める反応も研究した。こうした実験では、わずかな統計的変動によって一方の形態が優位になり、反応がその差を増幅することがある。

アカデミーの科学的背景資料に記載された37回の実験のうち、18回はRと表記される形態、19回はSと表記される形態が優勢となった。生成物のeeは15%から91%まで幅があった。結果がほぼ半々に分かれたことは、どちらの形態も優位になりうることを示している。

RとSの文字は分子の配置を表す。左右の手の図に頼らず、2つの配置を正確に名付けることができる。これらの実験では、実験全体としてどちらの配置も優勢にならなかった一方、個々の反応では一方が優位になった。

アカデミーはさらに、ダニエル・シングルトン氏がソウアイ反応を用いて対称性の破れを独立に実証した功績も挙げている。対称性の破れとは、初めは均衡していた系から、不均衡な結果が生じることだ。

ノーベル化学委員会の委員長、ハイナー・リンケ氏は、受賞発表時にこの成果について次のように述べた。

アンリ・カガン氏とケンソウ・ソウアイ氏は、1世紀以上にわたる化学の謎、すなわちホモキラリティーがどのように自然発生するのかに解答を示しました。両氏が開発した化学反応は驚くべきものです

アカデミーは、この反応と生命の起源との関連について明確な線引きをしている。実験室でホモキラリティーに至る化学的経路を示す一方、水中で生物のキラリティーがどのように始まったのかは未解決の問題としている。科学的背景資料は、ソウアイ反応は水系における生物学的ホモキラリティーの出現とは関係がないとしている。

医薬品開発で分子の違いが重要な理由

医薬品の開発では、分子のキラリティーがすぐに実用上の重要性を持つ。化合物の2つの形態は人体と異なる相互作用を示すことがあり、製造業者は望ましい形態を安定して生み出す工程を必要とする場合がある。

カガン氏の研究室で働いたデリー大学の教授、コブル・ゴパライア氏は、増幅によって極めて高純度の触媒が不要になる場合があると説明する。適切な工程では、純度99%の物質の代わりに約70%の物質を使えば、精製コストを下げられる可能性がある。例として挙げられたメルク社の事例では、純度70%の出発物質から、化合物L-699,392を純度95%で製造した。

インドはこうした製造工程の改善に大きな関心を持つ。賞をめぐる議論で引用された在インド大使館のパンフレットによると、インドは世界のジェネリック医薬品供給量の約20%を占めるという。コスト削減の程度は個々の反応や製造工程によって異なる。ノーベル賞につながった発見は、化学者が工程設計の際に検証できる原理を示している。

サリドマイドは、医薬品の安全性を確保するには分子形態を選ぶだけでは不十分なことを示している。この薬は深刻な先天異常を引き起こし、1961年に市場から撤退した。IITマドラスで化学部門の責任者を務めるG・セカル氏によると、体内ではその2つの形態が互いに変換しうる。したがって薬の作用は、製造された物質の性質だけでなく、投与後に体内で何が起きるかにも左右される。

単一の分子形態を使うかどうかは、安全性、有効性、規制要件によって決まる。カガン氏とソウアイ氏の発見は、化学者が製造物を制御する助けとなり、医薬品研究者がこうした評価を行う際に、より精密な出発点を得られるようにする。

受賞につながった主な節目

今回のノーベル賞は、数十年にわたって積み重ねられた発見を一つに結びつける。カガン氏は触媒の分子の偏りを増幅できることを確立し、ソウアイ氏は生成物が繰り返し生じる過程を通じて、その偏りを強める反応を開発した。

• 1986年：カガン氏が不斉触媒反応における非線形効果を実証。
• 1990年：ソウアイ氏が不斉自己触媒反応を発表。ただし生成物のeeは触媒より低かった。
• 1995年：ソウアイ氏らがeeを高める自己触媒反応を実証し、5回連続の反応で90%に到達。
• 2003年：ノーベル賞の発表によると、ソウアイ氏が一方の鏡像異性体だけを生成する反応を示した年。
• 2026年10月7日：スウェーデン王立科学アカデミーが共同受賞となる化学賞を発表。
• 2026年10月20日：ソウアイ氏が東京での講演会で反応と今後の研究について語る。
• 2026年12月10日：ストックホルムでノーベル賞授賞式を予定。

ソウアイ氏はストックホルムでの授賞式に出席し、19世紀に分子の非対称性の確立に貢献したフランスの化学者・微生物学者、ルイ・パスツールの業績と自身の研究について講演する予定だ。

ソウアイ氏、基礎的な実験に関心を持ち続ける

ソウアイ氏は自宅近くで買い物をしているときに受賞を知った。後に、現在その名を冠する反応の実験を支えてきた同僚や学生たちに感謝の意を示した。

東京での講演後に開かれた記者会見で、ソウアイ氏は研究を動かしてきた好奇心について次のように語った。

私は基礎的な、というより根本的な事柄に関心がありました

今後の研究では、自己触媒作用が増幅する左右のわずかな偏りを、何が生み出すのかという過程の出発点に立ち戻る。今回の賞はすでに開発された反応を評価するものだが、東京での発言からは、最初の偏りが今後も追究したい実験課題として残っていることがうかがえる。

要点

• ケンソウ・ソウアイ氏とアンリ・B・カガン氏が2026年のノーベル化学賞を共同受賞し、賞金1,200万スウェーデンクローナを等分する。
• カガン氏は、触媒がその組成から予想される以上に強い分子の偏りを生み出せることを示した。
• ソウアイ氏は、生成物が自身の生成を促しながら、その偏りも強める反応を開発した。
• ある実験では、3回連続の反応でeeが0.00005%から99.5%超に上昇した。
• ソウアイ氏は10月20日の東京での講演会で、分子の偏りを生む可能性のある原因を研究したいと述べた。
• 両氏の発見は、医薬品化学とホモキラリティーに関する実験室での研究に役立つ。
• ソウアイ氏は12月10日にストックホルムで開かれるノーベル賞授賞式に出席する予定だ。