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노벨상인물

장마리 렌 Jean-Marie Lehn

장마리 렌 [이미지]
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CNRS (국립과학연구센터)
  • 작성 2014-12-01
  • 조회 2,337
  • 출생1939-09-30, 프랑스 로하임
  • 국적 프랑스
  • 분야초분자화학
  • 소속루이파스퇴르대학교 교수
  • 출신대학스트라스부르 제1대학교
  • 주요업적다른 분자와 결합할 수 있는 분자개발
  • 수상노벨 화학상(1987)
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인물정보

프랑스의 화학자. 천연단백질과 같은 효소촉매작용을 하는 새로운 화합물인 고리화합물의 ''호스트게스트화학이론''에 착안하여 연구하였으며, 그 결과 아스틸콜린의 리셉터[受容體] 기능을 하는 물질을 합성, 3차원적인 거대고리화합물을 얻어내는 데 성공하였다.


1939년 9월 30일 프랑스 알사스의 작은 중세도시 로하임에서 태어났다. 제빵사였던 그의 아버지는 음악에 흥미를 갖고 있어 취미로 피아노와 오르간을 연주하였고 후에는 제과점을 접고 시립 교양합창단 오르간 연주자가 된다. 그의 어머니는 평범한 주부였고, 장마리 렌은 4명의 형제 중 막내였으며 첫째형의 가계에서 일손을 도우며 자랐다. 세계 2차 대전이 발발하던 시대에 그는 로하임에서 자랐으며 전쟁이 끝나고 초등학교에 입학하였다. 11한살에 고등학교 입학, 로하임에서 약 5km떨어진 작은 도시였던 오베르네에 있는 프레펠 대학교에 입학하였고, 그의 아버지의 음악적 관심과 흥미를 물려받은 그는 고등학생 시설 피아노와 오르간을 연주하였고 과학 이외의 가장 흥미를 갖게 된 분야였다고 한다. 1950년부터 1957년 까지 고등학교를 다니며 라틴어, 그리스어, 독일어, 영어, 프랑스문학 수업을 들었고, 철학분야에 가장 흥미가 있었다. 과학 분야에서는 화학에 특히 많은 관심이 있어서 1957년 7월 철학과와, 같은 해 9월에 실험과학과에 합격한다. 스트라스부르 대학에서 철학과 과학 중 전공과목 선택을 고민하였지만, 결국 1학년때는 물리, 화학, 자연과학 수업을 들었다.


1957년-1958에 유기화학 구조에 매료되어 유기화학 실험에 적극적으로 참여하였고, 화합물과 유리그릇을 사서 집에서 실제적인 연구를 하기 시작한다. 그 후, 그가 연구원이 되기로 결심한 두 가지 계기가 있었는데, 첫 번째로는 학사학위를 받은 후 박사학위 연구를 위해 CNRS의 신입 연구원으로 오뤼슨(Guy Ourisson)의 실험실에 합류한 것이다. 트리테르펜의 배좌와 이화학 속성과 관련한 연구를 하였고, NMR 분광계를 맡아 강력한 물리적 방법의 1961년 스테로이드 파생물에 있는 양성자 NMR신호의 변동을 유발하는 치환기 가생성 법칙에 대한 논문을 발표하였다. 두 번째로는, 1963년 박사학위를 받은 후 하버드에 있는 로버트 우드워드 연구실에서 비타민B12의 통합 사업에 참여하였다. 약자역학 과정을 탐구했고 호프만과 함께 첫 번째 계산을 시행하였다.

1966년부터 1970년까지 스트라스부르 대학교 조교수를 하다가 부교수가 되었다. 1970년 이후로 루이파스퇴르대학교의 교수로 지냈다. 그동안 천연단백질과 같은 효소촉매작용을 하는 새로운 화합물인 고리화합물의 ‘소스트게스트화학이론’에 착안하여 연구하였고, 그 결과 아스틸콜린의 리셉터 기능을 하는 무질을 합성하여 3차원적인 거대고리화합물을 얻어내는 데 성공하였다. 그가 합성한 고리화합물은 열쇠와 자물쇠처럼 분자나 이온을 고리 속으로 잡아넣어 결합시킨 뒤 필요한 성분만을 분리하는 특성이 있다. 이와 같은 고리화합물의 성질은 인공단백질의 합성을 비롯해서 바닷물 속의 우라늄만을 따로 추출하는 일, 체내에 흡수된 방사성물질 등의 유해성분만을 골라 제거해내는 일 등 생물학, 약학,농학, 산업, 의학 분야 등에서 널리 이용될 수 있다. 호스트게스트화학의 기틀을 다신 공로로 페더슨, 크랩과 합께 1987년 노벨 화학상을 공동수상했다.


*공동수상
도널드 크램(Donald James Cram)
버몬트주 체스터에서 태어났다. 하버드대학교에서 박사학위를 취득하고 1948∼1951년 캘리포니아대학교 조교수로 있다가, 1951∼1956년 부교수를 거쳐 1956년 정교수가 되었다. 동적입체화학(動的立體化學), 거대 고리화합물의 화학, 곰팡이의 대사산물(代謝産物)의 화학, 호스트게스트화학 등의 분야에서 연구 활동을 하였다. 특히 비대칭 카보닐화합물의 그리냐르 반응의 입체배치에 관하여 ‘크램의 규칙을 제출하였다. 이러한 업적으로 1987년 J. M. 랭, C. J. 페더슨과 공동으로 노벨화학상을 수상하였다. 주요 저서에 《Organic Chemistry》(1959) 《Fundamentals of Carbanion Chemistry》(1965) 《Essence of Organic Chemistry》(1977) 등이 있다.


패더슨(Charles John Pedersen)
한국 부산광역시에서 출생하였다. 노르웨이인 아버지와 일본인 어머니 사이에서 태어났다. 아버지는 당시 한국에 진출한 미국계 금광회사에서 근무하였고, 1953년 미국시민권을 획득할 때까지 노르웨이 국적을 소지했었다. 1922년 미국 오하이오주(州) 데이턴대학교를 졸업하고, MIT에서 유기화학을 전공하여 석사학위를 받았다. 이후 1927∼1969년에 뒤퐁사(社)의 화학연구원으로 활동하면서 생체효소의 합성에 관한 연구를 하였다.
1967년 천연단백질과 같은 효소촉매작용을 하는 새로운 화합물인 고리화합물을 최초로 합성하고, 이른바 ‘호스트게스트화학(Host-Guest chemistry)’ 이론을 제시하였다. 이 이론은 주객화학(主客化學), 또는 초분자화학으로도 부르며, 후에 D.J.크램, J.M.P.랭 등의 화학자들에 이어져 발전하였는데, 페더슨은 인공효소 개발의 길을 터 유기화학분야에 새로운 영역을 개척하였다는 점에서 높이 평가받고 있다. 1987년 ‘특수구조하에서 상호작용하는 고선택성분자에 관한 연구’로 D.J.크램, J.M.P.랭과 함께 노벨화학상을 수상하였다.

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시상연설

전하, 그리고 신사 숙녀 여러분.


모든 생명 과정에서 필수적인 것은 분자들이 반응하기 위해서 서로를 인지하고 결합할 수 있어야 한다는 것입니다. 이것을 분자들이 착화합물을 형성한다고 말합니다. 음식물에 있는 단백질은 효소라고 불리는 다른 단백질과 결합하고, 이 효소는 단백질의 분해를 촉매, 즉 가속화합니다. 다른 화합물들은 나트륨, 칼륨과 같은 이온을 인지하고 살아 있는 세포의 안과 밖으로 전달합니다. 침입자에 대한 생물적 방어는 항체의 형성에 기초하는데, 항체는 적인 항원을 인지하여 무해한 착화합물을 형성함으로써 침입자를 무력화시킵니다. 우리의 생명, 의식, 본능은 여러 가지 수용기가 인지하는 신호물질에 의해 지배됩니다.

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이러한 생물적 인지는 매우 특수하고 선택적입니다. 1902년 노벨 화학상을 받은 위대한 화학자 에밀 피셔는 그것을 다음과 같이 말했습니다.

"두 분자가 열쇠와 자물쇠처럼 꼭 맞아야 합니다."

그러나 자물쇠는 항상 단백질 또는 핵산과 같은 고분자량의 매우 복잡한 분자입니다.

유기화학자들은 매우 큰 생물분자의 몇 퍼센트가 정말로 원하는 결과를 얻기 위해서 필요한 것일까를 오랫동안 고민해 왔습니다. 분자의 얼마 정도가 정말로 반응이 일어나기 위한 열쇠가 들어갈 구멍 또는 틈을 만들기 위해서 필요할까요? 유기화학자들은 실험실에서 생물분자를 모방한 분자를 만드는 꿈을 꾸어 왔습니다. 즉 화학적 진화가 수백 년간 진행된 효소와 똑같은 촉매효과를 갖는 분자를 만드는 꿈을 꾸어 왔습니다.

이 목표를 향한 획기적 발견이 1960년대에 찰스 페더슨 씨가 고리 내에 18개 내지 40개의 탄소와 산소원자로 이루어진 고리화합물을 합성했을 때 이루어졌습니다. 분자의 모양이 왕관과 비슷해서 그는 이 새로운 화합물을 크라운 에터(ether)라고 불렀습니다. 그는 이 화합물이 매우 특이하고 예기치 못한 성질을 갖는다는 것을 보였습니다. 예를 들면 이 분자들은 알칼리 금속이온인 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘과 안정한 착화합물을 형성하는데, 이들은 이전에는 결합을 만들기가 매우 어려운 이온들이었습니다. 이 구형 이온들 중에서 리튬이 가장 작고 세슘이 가장 큽니다. 합성된 크라운의 크기에 따라서 예를 들면 칼륨은 내부에 꼭 끼워지는데 반해 세슘은 너무 커서 잡히지 않습니다.

지난 수십 년 동안 유기합성 기술의 폭발적 발전이 1965년 로버트 우드워드, 1979년 허버트 브라운과 조지 비티히, 1984년 브루스 메리필드에게 수여된 노벨 화학상에 반영되었는데, 도널드 크램 교수와 장마리 렌 교수가 유기물 양이온 뿐만 아니라 무기물 양이온과 더 선별적으로 결합할 수 있는 구멍과 틈을 갖는 복잡한 분자를 매우 기술적으로 디자인할 수 있게 해주었습니다. 다른 합성분자들은 중성분자뿐만 아니라 여러 가지 음이온에도 결합할 수 있습니다. 분자의 거울상 형태를 구별할 수 있는 분자까지도 합성되었습니다. 반응과정에서 효소 역할을 하고 여러 형태의 화학반응을 강력하게 가속하는 분자를 합성하는 것도 가능해졌습니다. 생체막을 통해 이온을 운반하는 다른 유기화합물도 합성되었습니다. 이들의 침투 연구를 통해 수상자들은 착화합물 합성을 지배하는 인자들, 착화합물의 화학적, 물리적 성질에서 일어나는 변화들, 그리고 이것들이 다른 목적을 위해서 실제로 어떻게 사용될 수 있는지를 밝혀냈습니다.

수상자들은 그들의 연구를 통해서 오늘날 가장 팽창하는 화학 연구 분야의 하나에 초석을 놓았습니다. 크램 교수는 주인-손님 화학이라는 용어를 만들었고 반면에 렌 교수는 이를 초분자화학이라 명명했습니다. 그들의 연구는 배위화학, 유기합성, 분석화학, 생무기와 생유기화학 발전에 매우 중요했습니다. 고도로 특수화된 효소보다 더 우수하고 더 다양한 촉매인 슈퍼분자를 만드는 것이 이제 더 이상 공상과학소설에 나오는 이야기가 아닙니다. 꿈은 곧 현실이 될 것입니다. 그들의 연구를 통해서 크램 교수, 렌 교수, 그리고 페더슨 씨는 길을 보여 주었습니다.

크램 교수님, 렌 교수님, 페더슨 씨. 저는 짧은 시간 동안 분자인지 분야에서 교수님들의 근본적인 연구 및 그 결과가 분석화학, 유기합성, 배위화학, 생무기화학, 생유기화학과 같은 화학의 많은 분야에 끼친 영향과 중요성에 대해 설명했습니다. 교수님들은 유기합성의 대부로서 한 세기 이상 전에 프랑스의 대학 교수 마르슬랭 베르틀로가 "화학은 그 대상을 창조한다"라고 한 명언을 현실로 보여 주셨습니다.

스웨덴 왕립과학원은 교수님들의 화학에 기여한 중대한 공로를 인정하여 올해의 노벨 화학상을 수여하기로 하였습니다. 과학원의 진심 어린 축하를 전해 드리게 되어 영광입니다. 이제 전하께서 수여하시는 노벨상을 받으시기 바랍니다.

스웨덴 왕립과학원 살로 그로노비츠

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자료출처
www.cnrs.fr/.google, wikipedia, naver, Nobelprize.org

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