スウェーデン王立科学アカデミーは１０日、今年のノーベル化学賞を、独マックス・プランク財団フリッツ・ハーバー研究所のゲルハルト・エルトゥル氏に贈ると発表した。授賞理由は「固体表面上の化学反応の研究」。

　固体表面の化学反応の知識は、鉄がさびる理由から燃料電池の仕組みまで、幅広い分野におよんでいる。化学肥料や半導体など産業的にも幅広く活用されているほか、オゾン層の破壊や自動車排ガスの浄化など環境の分野でも重要な意味をもっている。(引用：asahi.com)

今年のノーベル化学賞が発表になりました！「化学者のつぶやき」でも予想していた、ゲルハルト・エルトゥル教授が単独受賞となりました。余談ですが、エルトゥル教授は本日(10月10日)が71歳の誕生日だそうです。おめでとうございます！

受賞理由は"for his studies of chemical processes on solid surfaces"(固体表面の化学反応過程についての研究)です。

固体表面に接する気体や液体はどのような相互作用をするのか？なぜパラジウムや白金、様々なナノ粒子などの不均一系触媒は固体にも関わらず反応に関与するのか？その表面ではどのように反応が進行するのか？

こういった疑問を扱い、解決していくことがその学術的到達点になります。表面科学のパイオニアであるエルトゥル教授は、金属表面と気体間の相互作用に特に注目し、研究を行ってきました。

1960年頃から、低エネルギー電子回折(LEED)、UV・IR分光、X線回折、電子顕微鏡などを用い、その相互作用の様子を明らかにしてきました。

1980年代には、ハーバー・ボッシュ法(リンク:Wikipedia)に用いられる鉄触媒表面上での、窒素・水素の挙動を分子レベルで解明しました。これは化学肥料の原料となるアンモニア製造への理論面からの貢献になります。

そして1990年代にかけては、一酸化炭素がパラジウム・白金触媒表面で酸化され、二酸化炭素へと変換される反応の詳細を研究しました。この成果により、自動車排ガスの浄化技術の発達にも貢献しています。

表面科学はまた、最近の花形研究でもあるナノテクノロジーにおける重要な理論基礎ともなっています。ナノスケールでは比表面積の大きな物質が扱われます。つまりバルクスケールと異なり、物質表面の特性が全体に比して無視できないことが多いのです。

このように現在では必要不可欠な学問分野となっている「表面科学」の発展に寄与した業績が称えられ、エルトゥル教授には日本国際賞(1992年)、ウルフ賞(1998年)という大きな国際賞が過去に授与されていました。そしてこのたび、研究者にとって最高の栄誉であるノーベル化学賞が与えられる運びとなりました。 

固体表面化学分野で同じくノーベル賞有力候補であった、ケンブリッジ大・キング教授やUCバークレイ・ソモライ教授(2008年プリーストリーメダル受賞者)は選考から漏れる結果となっています。このあたりの差異・選別基準がどういうところにあるのかは、正直なところよく分からないですが(筆者が非専門というのもあります)。 

• 関連文献

[1] GERHARD ERTL FESTSCHRIFT: J. Phys. Chem. B 2004, 108, 14183-14788.

• 関連リンク

The Nobel Prize in Chemistry 2007 ノーベル賞財団の公式ページ

表面化学の用語集 

表面化学について

日本表面科学会

表面科学ってなんだ

Prof. Dr. Gerhard Ertl マックスプランク・フリッツハーバー研究所の紹介ページ

ノーベル化学賞受賞者

1992年日本国際賞 

• Wikipediaの関連情報

ノーベル化学賞 - Wikipedia

Surface Science - Wikipedia

表面物理学 - Wikipedia

Gerhard Ertl - Wikipedia

ハーバー・ボッシュ法 - Wikipedia 

Haber process - Wikipedia

Catalytic converter - Wikipedia

• メディアの報道

独のエルトゥル氏にノーベル化学賞　固体表面化学で貢献 (asahi.com)

ノーベル化学賞に独研究者　触媒表面の化学反応解明  (中日新聞)

ノーベル化学賞に独研究者　触媒表面の化学反応解明 (東京新聞)

独エルトル氏にノーベル化学賞＝排ガス浄化触媒などに貢献 (時事ドットコム)

ドイツの研究者にノーベル化学賞 (日刊スポーツ)

07年ノーベル化学賞、ドイツのゲアハルト・エルトル氏へ (AFPBB News)

ノーベル化学賞、独のエルトゥル氏に・固体と気体の反応解明 (NIKKEI.NET)

ノーベル化学賞に独研究者　触媒表面の化学反応解明 (中国新聞)

ノーベル化学賞、独のゲルハルト・エルトゥル氏 (YOMIURI ONLINE)

ノーベル化学賞にゲルハルト・エルトゥル教授 (MSN産経)

ノーベル化学賞、ドイツのゲルハルト・エルトゥル氏に (CNN.co.jp)

ノーベル賞：化学賞にエルトゥル氏　触媒研究、燃料電池開発に応用 (毎日.jp)

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スウェーデンのカロリンスカ医科大学は８日、今年のノーベル医学生理学賞をマリオ・カペッキ氏、オリバー・スミシーズ氏、マーチン・エバンス氏の３人に贈ると発表した。マウスの胚（はい）性幹細胞（ＥＳ細胞）の発見と、哺乳（ほにゅう）類の遺伝子操作を通して、ひとの病気の解明に貢献した業績が評価された。 　賞金は１０００万クローナ（約１億８０００万円）で、受賞者で分ける。授賞式は１２月１０日、ストックホルムで開かれる。 (引用：asahi.com)

ノックアウトマウスは遺伝子の働きを調べたり、新薬の効果を調べたりするのに利用されています。例えば、機能のわからない遺伝子が見つかった場合、遺伝子操作によって、その遺伝子を働かなく（ノックアウト）したマウスを作ります。ノックアウトマウスと正常なマウスを比較すれば、その機能の異常が見つかることになります。

異常の起こった原因は必然、欠損遺伝子にあることが推測されますので、遺伝子の機能の解明に結びつくことになります。また、生まれつき高血圧になるようなノックアウトマウスを作り、新薬の高血圧への効果の有無の判定などにも利用するなど、様々な医学的な貢献があげられます。

ノックアウトマウスを作るにあたっては、胚性幹細胞（ES細胞）が用いられます。受精卵は細胞分裂を繰り返し、しばらくたつと様々な臓器・器官・組織へとそれぞれ変化(分化)しはじめ、生物を形作っていきます。ES細胞は、未分化の段階で大量培養した細胞株のことで、あらゆるタイプの細胞に変化可能という性質(分化全能性)をもちます。この性質が哺乳動物の遺伝子改変を行う上で大変重要なのです。

ES細胞に特定の加工を施したベクター(プラスミドという環状DNAを加工して作った遺伝子の運び屋)を注入してやると、細胞内部で標的遺伝子と一定の確率で相同組み替えを起こします(この組み替え原理自体は酵素などで既に確立されていました)。 組み替えを起こしたES細胞だけを選別し、胚細胞に注入後、親マウスの子宮に導入すれば、遺伝子改変を起こしたマウス(キメラマウス)が生まれてきます。このキメラマウスと正常マウスを交配させることで、ノックアウトマウスをつくることができます。

遺伝子相同組み換えの効率はあまり良くないうえ、二世代のマウス交配を必要とするため、ノックアウトマウス作成は大変手間のかかる作業になっています。これに代わりうる技術としては、前年ノーベル医学生理学賞を授与されたRNA干渉(RNAi)が挙げられます(RNAi - Wikipedia)。こちらはより簡便に標的遺伝子の機能を停止(ノックダウン)させることができるため、研究現場において大変重宝されています。とはいえRNAiによる遺伝子停止は完璧ではないので、遺伝子・生体レベルでの疑いなき対照実験を可能とするノックアウトマウスは、現代でもスタンダードな手法とされています。

以下、受賞者について簡単に紹介してみましょう。 

マリオ・カペッキ(Mario R. Capecchi)

Distinguished Professor of Biology and Human Genetics and Co-Chairman
Eccles Institute of Human Genetics, University of Utah
Salt Lake City, UT
Howard Hughes Medical Investigator （米国）

カペッキ氏（70歳）はユタ大学教授。生物学において世界で広く用いられているES細胞を応用したジーンターゲティング法（標的組み換え法）を開発しました。さらに、任意の遺伝子の機能を欠いたマウス、いわゆるノックアウトマウスを作成して、遺伝子の働きを研究する道を確立しました。

マーティン・エヴァンス(Sir Martin Evans)

Director of the School of Biosciences and Professor of Mammalian Genetics
Cardiff University
Cardiff, Wales, UK （イギリス）

エバンス教授らは1981年に受精3.5日目のマウス胚盤胞の内部細胞塊を in vitro で培養に移し、細胞塊の解離と継代を繰り返すことにより、多分化能（pluripotency）を保持し、正常核を維持したまま無制限に増殖しつづける幹細胞、すなわちES細胞（Embryonic Stem cells）の樹立に成功しました。再生医療への応用にも注目されています。

オリバー・スミシーズ(Oliver Smithies)

Excellence Professor, Department of Pathology and Laboratory Medicine, University of North Carolina School of Medicine
Chapel Hill, NC （米国）

1985 年にジーンターゲティング法という、現在の分子生物学を支える根幹的な技術を発明した、世界的に有名な科学者です（Smithies, O. et al. Nature 1985, 317, 230―234）．

トムソンの2006年ノーベル生理・医学賞予想でも挙げられていたこの3名は、ウルフ賞やガードナー賞、京都賞、ラスカー賞などの名誉ある国際賞を揃って受賞しており、ノーベル賞の鉄板候補でした。RNAiよりも遅れた今回の受賞は遅すぎるとの声も聞こえるぐらい、待ちに待った受賞といえます。ご受賞おめでとうございます。

• 関連リンク

Nobel Prize in Physiology or Medicine 2007 ノーベル賞財団の公式ページ

SMlab webpage　米ノースカロライナ大学・スミシーズ研究室

Mario Capecchi Laboratory at the University of Utah 米ユタ大学・カペッキ研究室

Genetics Research Group

Mario R. Capecchi, Ph. D. Howard Huges Medical Instisuteのページ

マリオ・レナト・カペッキ 京都賞・稲盛財団の紹介ページ

トムソン：2006年ノーベル賞有力候補を予想

初のノックアウトマウス (nature asia)

Knockout mouse

• Wikipedia上の関連情報

Embryonic stem cell - Wikipedia

胚性幹細胞 - Wikipedia

Oliver Smithies - Wikipedia

Martin Evans - Wikipedia

Mario Capecchi - Wikipedia 

Nobel Prize of Physiology and Medicine - Wikipedia

Knockout Mouse - Wikipedia

Gene targeting - Wikipedia 

遺伝子工学 - Wikipedia

遺伝子破壊 - Wikipedia

遺伝子改変動物 - Wikipedia

ノーベル生理学・医学賞 - Wikipedia

• メディアでの報道

 ノーベル医学生理学賞はカペッキ氏ら３氏に (asahi.com)

 ノーベル医学生理学賞：マリオ・カペッキ氏ら米英の３氏に (毎日.jp)

米ユタ大のカペッキ教授ら３人、ノーベル生理学・医学賞 (YOMIURI ONLINE)

 ノーベル生理学医学賞、米研究者ら３人に (NIKKEI NET)

Stem cell team wins 2007 Nobel for medicine (ロイター通信)

ノーベル医学生理学賞、遺伝子操作研究の３氏に (CNN.co.jp)

ノーベル医学賞、「ノックアウトマウス」を作製した米英3氏に (AFPBBNews)

今年のノーベル医学賞の共同受賞 (東亜日報)

ノーベル賞　医学生理学賞に米英の３氏 (中日新聞)

プラスチックなど石油化学製品の基礎原料であるナフサ（粗製ガソリン）の4―6月期の国内取引価格が30日決まり、1―3月期に比べ9000円（18％）高い1キロリットル5万7800円（速報値）と25年ぶりの高水準となった。アジアでの需要拡大を背景に、需給の引き締まり感が強まった（引用：日本経済新聞）。

ナフサの価格がなんと5万7800円と急騰いたしました。25年間で最高の水準です。とはいっても物価が上がっているので正確には最高の水準ではないかもしれませんが、原油の高騰により、ナフサの高騰も再び始りました。

　物価が1970年代の1.8倍～2.0倍前後に上がっているため、なんとも比較はできないですが、簡単にいえば、あともう少し価格が上昇すると第一次石油危機並になるようです。一大事ですね。

関連リンク

ナフサ価格

ニューヨーク（ダウ・ジョーンズ）米製薬大手のイーライ・リリー(NYSE:LLY)が24日発表した４－６月期決算は、買収関連費用で19％の減益となったものの、抗うつ剤「シンバルタ」の売り上げが大きく伸び、20％増収となった。リリーは2007年通期の業績見通しを上方修正した。

　４－６月期の「一般に認められた会計原則」（GAAP)ベースの純利益は６億6360万ドル（前年同期は８億2200万ドル）、１株利益は61セント(同76セント)。リリーが４月に示した見通しの50－52セントを上回った(引用：日本経済新聞)。

　なんだか題名がおかしい気がと思ったら、19%の損益はハイプニオンとアイビー・アニマル・ヘルスを買収した際にかかった費用等で、実際の売上はかなりのアップとなりました。

 　ところでイーライ・リリーの主力製品は統合失調症治療薬「ジプレキサ」。世界では神経科学史上、最も成功した製品といわれ、なんと四半期で12億ドルもの売り上げをあげています。

　他には他者に若干知名度は負けていますが、ED(勃起障害)治療薬「シアリス」、さらにブラックジャックによろしく（漫画）を読んだ方はよく知っていると思われる、化学療法薬「ジェムサール」なども、前年同四半期にくらべ同等かそれ以上の売り上げをあげています。

　そのため、それまで10%強の売上伸び率を見込んでいましたが、13~19%の伸び率に上方修正しました。

関連リンク

日本イーライリリー株式会社　米国イーライリリー社の日本法人

ロシアで開かれた国際化学オリンピックで２３日、日本代表の４人全員が銅メダルを獲得した。 　４人は、開成高校（東京）３年の田中成さん（１８）、筑波大付属駒場高校（東京）３年の角田翔太郎さん（１８）、同校３年の広井卓思さん（１７）、静岡県立清水東高校３年の山口一樹さん（１８）。

　大会には６８か国・地域から２６５人が参加し、１０日間の日程で実験・筆記試験に挑んだ。

　銅メダルおめでとうございます！国際化学オリンピック、そんなものがあるとは化学の仕事に携わっている筆者でも、最近まで知りませんでした（実はもちろん化学以外の物理や、生物もあるらしい。）。いままでこのオリンピックに関してこのケムステニュースでも紹介してきましたが今一度紹介したいと思います。

　国際化学オリンピックは1968年に東欧3ヵ国（ハンガリー、旧チェコスロバキア、ポーランド）が始めた高校生の学力試験から発展した、1年に1度開催される「化学」の国際大会です。つまり、文字通り高校生化学世界一を決める大会ですね（実際には最優秀者は一人ではない。）。現在は60ヶ国200人を超える各国の代表者が参加しています。なかなか問題も難しく、高校レベルで習わない用語もちらほら。筆記問題と実験問題があり、実技とそこから考える能力も問われるわけです。

　今年は第39回でロシアのモスクワで試験が行われました。

　問題10： 不斉自己触媒作用 －キラル不斉の増幅
生体の本質はホモキラルである： ほとんど全ての天然のアミノ酸はL型配置をとり、一方糖類はD型配置をとる。この現象は、不斉自己触媒作用の概念に基づいて説明することができる。ある反応においては、キラル生成物が自己を生成する触媒として作用する。この反応の際に、一方の鏡像異性体の割合が高いほど合成の速度は大きくなる。
１．最も簡単な自己触媒作用の式は、A + P →2P である。ここで、Pは生成物である。反応は、試薬を一度に混合する閉鎖系、または濃度が一定になるように試薬Aを連続的に加える開放系において行われる。
閉鎖系と開放系それぞれの場合について、生成物Pに対する反応速度式および反応速度曲線を示せ。ただし、Pの初期濃度は0ではないが、十分に小さいと仮定する。
最初の不斉自己触媒作用は、1990年代初期に発見された。トルエン中での、ピリミジン-5-カルボアルデヒドへのジイソプロピル亜鉛の付加反応により、鏡像異性体X1とX2の混合物が生成する。その後、加水分解により、鏡像異性体であるアルコールY1とY2になる:

２． XとYの鏡像異性体の構造を描き、それぞれの立体中心の絶対配置を示せ。
生成物Y1またはY2のどちらか一方が少量存在することにより、それに対応した生成物の生成反応が選択的に進行し、反応混合物中のその鏡像異性体の増加を促進することが分かった。ただし、各生成物の収率は、合成前のアルコール混合物中のその成分のモル分率の二乗に比例すると仮定せよ。
３．55%のY1を含むY1とY2の混合物1 mmolに、1 mmolのアルデヒドと1 mmolのジイソプロピル亜鉛を数回加える。アルコール混合物中のY1をa) 70%、b) 90%、c) 99%にするためには、試薬をそれぞれ何回加えればよいかを計算せよ。ただし、反応収率の合計は100％と仮定する。（引用：第39回国際化学オリンピック(ロシア)準備問題）

どうでしょう、大体不斉自己触媒反応（東京理科大学のそあい先生が発見した反応）から出題されるとは完全に高校レベルを超えています。内容的には意外と簡単なような気がしますが、高校生には相当ハードです。

問題2
逆相クロマトグラフィー：
酢酸とサリチル酸の中和滴定
酢酸（AA）とサリチル酸（SA）は極性が少し違うので、逆相カラムを用い、水を溶離液として流せば分離できる。AAが先に溶離される。混合溶液中のAAとSAの全量は滴定によって求められる。次に、AAとSAの量はクロマトグラフィーで分離してから別々に定量する。
2-1. 酸の混合物（MA）溶液の中のAAとSAの全量の決定
a) 蒸留水10 mLを、与えられたNaOH (< 5 mM) 溶液を用いて滴定せよ。蒸留水1 mLあたりに「初めから入っている酸の量」を、NaOH溶液の体積として答えよ。求めた「初めから入っている酸の量」は、以後のすべての溶液のデータを解析する際に考慮すること。計算欄にこの補正を明記すること。
b) KHP（フタル酸水素カリウム）の標準溶液（1.00 x 10-2 M）を2.00 mL用いて、NaOH溶液の濃度を決定せよ。滴定を繰り返し、NaOH溶液の濃度を答えよ。「初めから入っている酸の量」をどう考慮したかがわかるように記すこと。
c) MA溶液を1.00 mLとり、酸の全濃度を決定せよ。滴定を繰り返し、MA溶液1.00 mL中のAAとSAの物質量（モル数）の和を答えよ。
2-2. 逆相クロマトグラフィーによる分離と滴定
a) 新しいC-18カラムに、10 mLの注射器を使い、約10 mLの蒸留水を流せ。
b) カラムに1.00 mLのMA溶液を移せ。カラムの出口で試験管1に溶離液を集めよ
（分画1）。
c) 蒸留水1 mLを用いて溶離せよ。溶離液を別の試験管に集めよ（分画2）。この
操作を、分画20まで繰り返せ。それぞれ約1 mLの液体の入った20本の試験管が
得られる。
d) 各試験管中の酸の量を滴定で求めよ。各試験管で消費されたNaOHの体積と酸4の量を答えよ。酸の量を表すグラフを解答用紙のFig. 2-2に描け。
e) 「初めから入っている酸の量」のほか、バックグラウンド（カラムに残留し、洗い流される酸の量）も差し引かなければならない。溶離したAAの量を求める際には、微量の酸しか入っていない試験管は無視せよ。ほとんどのAAは試験管2と3に入る。これらの試験管に入っているAAの量を合計し、溶離されたAAの全量を計算せよ。同様にして、溶離されたSAの全量も計算せよ。それぞれの酸の量を求めるためにどの分画を用いたか、Fig. 2-2に付記せよ。
f) MA溶液中のAAのモル百分率を計算せよ

（引用：第38回国際化学オリンピック(韓国)試験問題 ）。

高校で逆層クロマトグラフィーを習った記憶はないですが、いろいろ高校で習うこと以外のことも勉強するのでしょうね。というわけでたった2問ですが、国際化学オリンピックの内容を紹介しましたが、前述したように公式ホームページにすべての問題、解答が公開されているので、腕試しにチャレンジしてみてはいかがですか。

関連リンク

国際化学オリンピック　公式ページ

国際化学オリンピック- Wikipedia

米化学大手デュポンが２４日発表した第２・四半期決算は、利益が９億７２００万ドル（１株当たり１．０４ドル）で、前年同期の９億７５００万ドル（同１．０４ドル）から小幅減少し、市場予想を下回った。海外市場の好調にもかかわらず、米住宅・自動車市場の低迷を受け需要が減退したほか、エネルギー・原材料コスト高で販売価格引き上げ効果が薄れた（引用：朝日新聞）。

　昨年度通期で大幅な増益であったデュポン。今期の予想は、穏やかな増益を掲げていました。第1・四半期は純営業利益は15%増であったため、第2・四半期は一休みでしょうか。ちょっとだけその内容を見てみましょう。

　実際デュポンのトウモロコシ種子の売り上げは2ケタ増。しかし、売り上げは2%伸びただけでした。その理由にライバル会社の台頭があります。トウモロコシ種子の売り上げで米国で第二位のモンサントがトウモロコシ種子のシャアを急速に伸ばしているのです。下のグラフはデュポンと、モンサントのトウモロコシ種子のシャア(%)になります。

　2000年は圧倒的にデュポンが勝っていたのですが、2007年になるとほぼ同等までモンサントがシャアを伸ばしています。実際、モンサントの現四半期のモンサントの農業部門は71%増収でした。

　エネルギーや原材料の価格上昇も収益性に悪影響を及ぼしたことも否定できませんがこれが主な原因です。さらに、他の部門は若干の減益となり、今回の結果となりました。ただ、今期は緩やかな増益を見込んでいるデュポンにとっては問題はなさそうです。

 関連リンク

米国のトウモロコシ需要増と 米・中・日穀物貿易への影響（PDFファイル）

米研究者が１６日、カレーに含まる成分が、脳の働きを阻害しアルツハイマー病を特徴付けるタンパク質を吸収する免疫細胞を、活性化する可能性があると発表した。
　カリフォルニア大学ロサンゼルス校のミラン・フィアラ博士の研究チームが全米科学アカデミー会報で発表した。

　これによると、インドカレーに独特の色を出す黄色い香辛料のターメリックに含まれている化合物が、アルツハイマー病の症状に対抗する特異な反応を誘発するとみられている(引用：世界日報)。

 カレーがアルツハイマー病に効く。本当でしょうか？UCLAの研究者が、記事にあるようにターメリックに含まれているクルクミンという化合物が、そのような作用を示すことを発見しました。

　クルクミンは先にも記述したようにターメリック（ウコン）に含まれる物質のひとつであり、カレーの黄色い色がクルクミンとその類縁体の色です。抗酸化作用、抗菌作用を有し、抗がん剤としても、1988年から米国国立癌研究所にて研究開発が行われています。

　このクルクミンを含むウコンだけでなく、昔から使われているスパイス類には体によい化合物が多く含まれているものが多く、これらを利用した新薬やサプリメントの開発が日常的に行われています。例えば、一般的なものからいえば、よく二日酔い止めとしてウコンが売られていますが、これは胆汁の分泌を活発にし、肝臓全体の働きを良好に維持すると考えられています。とはいっても、やはりどんなものでもとり過ぎは禁物ですのでご注意ください。

関連リンク

ウコン - Wikipedia

特集---ウコンに含まれる成分「クルクミン」とは？　クルクミンやウコンの解説記事