Рёдзи Ноёри

Краткая биография

Жизнь и работа

Рёдзи Ноёри родился 3 сентября 1938 года в Японии, в районе Кобе. Он изучал химию в Киотском университете и там же получил докторскую степень. В дальнейшем основная часть его научной карьеры была связана с Нагойским университетом. Центральной темой его исследований стала одна из наиболее тонких проблем органической химии — управление трёхмерным строением молекул во время химической реакции.

Многие органические молекулы обладают хиральностью. Это означает, что одна и та же последовательность атомов может образовывать две пространственные структуры, которые относятся друг к другу как левая и правая рука: они являются зеркальными отражениями, но их невозможно полностью совместить. Такие варианты называют энантиомерами. Для обычной химической формулы различие может выглядеть незначительным, однако для живой системы оно бывает принципиальным.

Причина в том, что белки, ферменты, рецепторы и другие биологические структуры сами имеют определённую трёхмерную форму. Поэтому два энантиомера одного соединения могут по-разному связываться с биологической мишенью, иметь различную активность или метаболизироваться с разной скоростью. При создании лекарственного вещества химика часто интересует не просто получение нужной молекулы, а получение преимущественно одного конкретного её пространственного варианта.

Долгое время это представляло серьёзную синтетическую проблему. Обычная реакция с нехиральными реагентами часто образует два зеркальных продукта приблизительно в равных количествах. Их последующее разделение может быть сложным, дорогим и расточительным. Более привлекательная стратегия состоит в том, чтобы сама химическая реакция с самого начала преимущественно строила только нужный энантиомер. Именно для этого развивается асимметрический катализ.

Ноёри и его коллеги создали семейство чрезвычайно эффективных хиральных катализаторов для реакций гидрирования. В 1980 году группа опубликовала синтез хирального фосфорсодержащего лиганда BINAP и продемонстрировала его применение в асимметрическом катализе с родием. В последующие годы были разработаны особенно эффективные комплексы BINAP с рутением. Они позволяли проводить гидрирование широкого диапазона субстратов с высокой энантиоселективностью.

Принцип здесь состоит не в механическом разделении уже получившихся «правых» и «левых» молекул. Хиральное окружение около металлического центра катализатора делает два возможных пути реакции энергетически неравноценными. Один вариант образования продукта становится предпочтительнее другого. В результате катализатор одновременно ускоряет реакцию и направляет её в сторону определённой пространственной конфигурации.

Значение этого подхода быстро вышло за пределы академической химии. Каталитический асимметрический синтез позволяет получать хиральные соединения с высокой селективностью и меньшим количеством нежелательных побочных продуктов. Методы, выросшие из работ Ноёри и других исследователей этого направления, получили применение при производстве лекарственных веществ, ароматических соединений и других тонких химических продуктов. Хиральный лиганд BINAP стал одним из классических инструментов современной синтетической химии.

В 2001 году Нобелевская премия по химии была присуждена за развитие каталитического асимметрического синтеза. Половину премии совместно получили Уильям Ноулз и Рёдзи Ноёри — за работы по хирально-катализируемым реакциям гидрирования. Вторую половину получил Барри Шарплесс за хирально-катализируемые реакции окисления. Такое распределение подчёркивало, что современная асимметрическая химия возникла благодаря нескольким независимым, но взаимодополняющим направлениям.

Работы Ноёри изменили сам подход к синтезу хиральных молекул. Пространственная конфигурация перестала быть характеристикой, которую химик вынужден проверять и исправлять после реакции: её стало возможно целенаправленно задавать во время построения молекулы. Для фармацевтической и биологической химии это особенно важно, потому что взаимодействие молекулы с организмом определяется не только набором атомов и связей, но и тем, как эти атомы расположены в трёхмерном пространстве.