노벨화학상, 작은 비대칭이 증폭되는 반응 원리 규명한 카강·소아이

겹쳐지지 않는 두 형태

아미노산처럼 일부 분자는 원자 구성과 결합 방식이 같아도 서로 포개지지 않는 두 거울상 형태로 존재하며, 이 성질을 키랄성이라고 한다. 대다수 화학반응은 두 형태를 같은 비율로 만들지만, 생명체는 그중 한쪽 형태만 이용한다. 주요 효소는 반대 형태의 분자에는 제대로 작동하지 않는다.

두 사람이 밝힌 반응

발표된 수상 사유의 하나는 카강이 다룬 비선형 효과다. 비선형 효과는 촉매와 생성물의 광학순도가 단순 비례하지 않는 현상을 뜻한다. 카강은 작은 키랄성 차이가 생성물에서 더 크게 나타날 수 있음을 규명했다.

다른 하나는 비대칭 유기합성에서의 자기촉매 발견이다. 비대칭 자기촉매는 반응 생성물이 같은 반응을 다시 촉진해 작은 초기 차이를 특정 거울상의 우세로 키우는 현상이다. 소아이는 생성물이 다시 촉매 역할을 하는 이 현상을 찾아내 한쪽 거울상 형태가 더 많이 생성되는 반응을 구현했다. 이 결과는 소아이 반응으로 불리며 비대칭 자기촉매 연구를 대표하는 반응으로 평가된다.

오래된 과제와 평가

화학적 비대칭성이 생기는 과정은 100년 넘게 탐구돼 온 화학의 과제다. 하이너 링케 노벨화학위원회 위원장은 분자의 한쪽 치우침이 자발적으로 나타나는 과정을 두 연구자가 규명했다고 설명했다.

이상엽 KAIST 생명화학공학과 특훈교수는 이번 수상 연구가 의약품에서 원하는 거울상 분자를 선택적으로 만드는 기술의 발전에 기여했다고 평가했다. 오경수 중앙대 약대 교수는 새로운 화학적 질문에 장기간 도전할 수 있는 국내 연구 환경의 복원이 중요하다고 말했다. 인체가 한쪽 방향으로 치우친 특성을 지니기 때문에, 두 거울상 가운데 어느 형태가 치료 효과나 부작용을 일으키는지 구분하는 문제도 제기돼 왔다.