The Science Times

노벨 화학상에 관한 흥미로운 사실들

1901년에서 2022년 사이에 114개의 노벨 화학상이 수여되는 동안, 총 25개의 화학상은 두 명의 수상자가 공유했다. 또한, 지금까지 총 8명의 여성이 노벨 화학상을 수상했다. 노벨 물리학과 비교하면 두 배 정도의 수치를 보이고 있으며 최근 들어서 여성의 약진이 두드러지고 있다. 또한, 영국의 생화학자 프레더릭 생어 교수(Prof. Frederick Sanger)는 1958년과 1980년에 노벨 화학상을 두 번이나 수상했다.

최연소 노벨 화학상 수상자는 1935년에 35세의 나이로 수상한 프레데리크 졸리오-퀴리(Frédéric Joliot-Curie)였다. 참고로 졸리오-퀴리는 마리 퀴리의 제자이며 퀴리의 딸과 결혼하며 마리 퀴리를 기념하고자 퀴리의 성을 자신의 성에 붙였다. 반면 최고령 수상자는 2019년에 97세의 나이로 수상한 존 굿이너프 교수 (Prof. John B. Goodenough)이다.

2022년에는 새로운 역사가 쓰여졌다

2022년에는 새로운 기록이 또 한 번 쓰여졌다. 노벨 화학상, 물리학상, 경제학상을 선정하는 노벨 왕립 스웨덴 과학한림원(Kungliga Vetenskapsakademien, 혹은 스웨덴 왕립과학원이라고 부름)은 2022년 노벨 화학상을 미국의 배리 샤플리스 교수(Prof. K. Barry Sharpless)와 덴마크의 모르덴 멜달 교수 (Prof. Morten Meldal), 그리고 캐럴린 버토지 교수(Prof. Carolyn R. Bertozzi)에게 수여한다고 발표했다.

이중 샤플리스 교수는 두 번째 노벨 화학상을 받는 영광을 누리며 현재까지 총 두 명의 수상자들이 노벨 화학상을 수상하며 새로운 역사를 써내려갔다. 샤플리스 교수는 2001년 의약 물질 등으로 대표되는 특수구조 화합물의 합성이 가능한 광학활성 촉매 및 반응법을 개발한 공로로 첫 번째 노벨 화학상을 받은 경험이 있다. 사실 1901년부터 수여된 모든 노벨상 부분을 통틀어도 두 차례 수상은 마리 퀴리를 비롯하여 총 5명에 불과할 정도로 대단한 업적이다. 또한, 버토지 교수가 노벨 화학상을 수상하면서 또 한 명의 여성 수상자가 늘어나게 되었다.

2022년 노벨 화학상 수상자, 왼쪽부터 버토지 교수, 멜달 교수, 샤플리스 교수 © Ill. Niklas Elmehed/Nobel Prize Outreach

2022년 노벨 화학상의 주제는 ‘클릭 화학’

이번 2022년 노벨 화학상은 한마디로 어려운 과정을 쉽게 만드는 과학자들에게 수여되었다. 먼저 미국의 배리 샤플리스 교수와 덴마크의 모르덴 멜달 교수는 분자 구성단위를 더 빠르고 효율적으로 결합할 수 있는 ‘클릭 화학’의 기초를 마련하며 새로운 분야를 개척한 공로를 인정받고 있으며 캐럴린 버토지교수는 클릭화학을 새로운 차원으로 끌어올린 성과를 인정받고 있다. 특히, 버토지 교수는 살아있는 유기체에 클릭화학을 활용하기 성공적으로 시작한 장본인이다.

2022년 노벨 화학상의 주제는 ‘클릭 화학’이다. © Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences

화학자들의 오랜 열망

화학자들은 오랫동안 점점 더 복잡한 분자를 만들고자 하는 열망이 있었다. 예를 들면, 제약 연구에서 의약학적으로 원하는 기능을 갖춘 천연 분자를 인위적으로 제조하는 연구도 이에 포함된다. 문제는 원하는 기능을 갖출수록 복잡한 분자구조를 가지며 일반적으로 제조에 시간과 비용이 많이 든다는 점이다. 이번에 두번째 노벨 화학상을 수상한 샤플리스 교수는 이 점에서 새로운 화학이 필요하다고 생각했다. 이는 분자를 더욱 쉽게 연결하여 또 다른 분자를 만드는데 컴퓨터 마우스를 “클릭”하는 것처럼 빠르고 효율적으로 연결할 수 있는 반응을 뜻하기에 ‘클릭 화학’이라고 불리고 있다.

샤플리스 교수는 시약(화학 반응을 일으키기 위해 시스템에 첨가되는 물질 또는 화합물) 혹은 반응물들을 결합하여 보다 효율적이고 짧은 시간에 걸쳐서 반응을 형성하는 ‘클릭 화학’의 개념을 정립했다. © Anny Brunning

멜달 교수와 샤플리스 교수는 각각 구리를 촉매로 쓰며 아자이드(Azide) 분자와 알카인(Alkyne) 분자를 반응시키고 고리화하며 트리아졸을 만드는 방법(CuAAC)을 세상에 선보였다. 많은 화학자는 위 반응이 세상에 공개되었을 때 우아하고 효율적이라고 평가했다. 이는 현재 의약품 개발과 DNA매핑등 여러 적합한 물질 생성에 활용되고 있다.

멜달 교수와 샤플리스 교수는 각각 구리를 촉매로 쓰며 아자이드(Azide) 분자와 알카인(Alkyne) 분자를 반응시키고 고리화하며 트리아졸을 만드는 방법(CuAAC)을 세상에 선보였다 © Anny Brunning

버토지 교수 역시 2000년 즈음 원치 않는 부산물들을 피하거나 영향을 받지 않으면서도 보다 단순하고 과학적으로 신뢰 가능한 새로운 화학의 형태의 개념을 정립하기 시작했다. 그녀는 세포 표면의 중요하지만 파악하기 매우 어려운 생체 분자인 글리칸을 매핑하기 위하여 살아있는 유기체 내부에서 작동하는 클릭 반응을 세상에 선보였다. 즉, 생체 직교 반응은 세포의 정상적인 화학반응을 방해하지 않고 일어나기에 그녀의 클릭 화학은 화학 분야를 새로운 차원으로 끌어올렸다고 평가받고 있다.

1990년대부터 오랫동안 세포 표면의 글리칸을 매핑하기 위하여 살아있는 유기체 내부에서 작동하는 클릭 반응을 연구했다. © Anny Brunning

클릭화학 수상의 의미

노벨위원회는 이들의 업적이 주로 쉽고 간단한 물질을 이용하여 신물질을 합성하는 기술이라고 설명한다. 또한, 이러한 기술들은 임상시험이 활발하게 진행되고 있는 표적 암 치료제 효과를 개선하는 데 매우 활발하게 활용되고 있다고 덧붙였다. 이는 인류의 평화, 복리 증진 그리고 과학에 헌신한 사람에게 수여되는 노벨상의 의의와도 일맥상통하는 수여이다.

이처럼 클릭 화학과 생체 직교 반응은 화학을 기능 중심의 인류 중심 학문으로 이끌고 있다. 또한, 과학의 눈부신 발전이 인류에게 큰 이익을 가져다주게 되기에 더없이 이상적인 학문으로 평가받고 있다.

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