귀금속 촉매 대신 값싼 니켈로 신약 합성 효율 UP

UNIST 홍성유·얀우브 교수팀 개발

국내 연구진이 신약 후보 물질이나 기능성 분자 합성에 활용되는 '유기붕소 화합물'을 원하는 위치에 붙일 수 있는 합성법을 개발했다. 값비싼 귀금속 대신 저렴한 니켈 촉매를 활용해 신약 후보물질과 기능성 분자의 합성 효율을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

UNIST(울산과학기술원)는 화학과 홍성유 교수와 로드 얀우브 교수팀이 말단 알카인에 붕소를 선택적으로 붙이는 니켈 촉매 기반 반응법을 개발했다고 14일 밝혔다.

복잡한 의약품이나 기능성 소재는 작은 분자 조각을 이어 붙여 만든다. 알카인은 두 개의 탄소가 삼중결합으로 연결된 분자 종류다.

여기에 붕소를 붙이면 이후 다른 분자와 쉽게 결합시킬 수 있어 의약품, 전자재료 합성의 중간 재료로 쓰인다.

연구팀이 개발한 합성법은 알카인의 삼중결합 중 하나를 열어 두 탄소에 수소와 붕소를 각각 붙이는 반응이다. 기존 합성법은 붕소가 주로 분자 끝 쪽 탄소에 붙는 방향으로 진행돼 만들 수 있는 중간물질 구조에 제약이 있었다. 이번 합성법을 통해 붕소를 분자 안쪽 탄소에 선택적으로 붙일 수 있다.

연구팀은 해당 방법으로 얻은 중간물질을 기존에 알려진 항암제 벡사로텐 합성 경로에 적용했다. 또 알카인 구조를 가진 약물인 파르길린의 일부 구조를 바꿔 유도체를 합성했다. 이 합성 반응에서 사용한 니켈은 붕소가 들어갈 자리를 임시로 맡아두는 역할을 하는 것으로 분석됐다. 니켈은 수소가 알카인의 한쪽 탄소에 붙도록 유도하고, 자신은 반대쪽 탄소에 붙은 중간체를 만든다. 이후에 붕소가 들어오면 니켈이 빠지면서 그 자리를 붕소가 이어받는 방식이다.

홍성유 교수는 "경제적이고 효율적인 정밀화학 합성 전략 개발로 이어질 수 있다"고 말했다. 로드 얀우브 교수는 "이번 연구는 짧게 나타나는 니켈 중간체를 직접 확인해 붕소가 특정 위치에 붙는 이유를 실험적으로 뒷받침했다"고 설명했다.

이번 연구결과는 촉매화학 분야 국제학술지 '에이씨에스 카탈리시스'에 지난달 17일 게재됐다.

최혜림 기자