'의약품 합성 분자구조 손쉽게 한다' 합성 조절법 개발
[파이낸셜뉴스] 합성하기 어려운 의약품이나 생리활성 물질의 분자 구조를 보다 효율적으로 합성할 수 있는 방법이 개발됐다.
KAIST(한국과학기술원)는 화학과 이윤미 교수 연구팀이 금속 촉매에 붙어 촉매의 성질을 조절하는 '리간드(ligand)'를 이용해, 구리 촉매가 라디칼을 만들고 다시 원래 상태로 돌아오는 과정을 효과적으로 조절하는 방법을 개발했다고 20일 밝혔다.
연구팀은 '사이클로프로펜이민(cyclopropenimine, CPI)'이라는 유기분자를 리간드로 사용했다. CPI 리간드는 구리 촉매에 붙어 전자를 주고받는 성질인 '산화·환원'을 조절해, 라디칼을 만드는 과정과 반응 후 변한 촉매를 다시 원래 상태로 되돌리는 과정이 원활하게 이어지도록 한다.
연구팀이 여러 종류의 리간드를 비교한 결과, 일부 리간드는 라디칼은 매우 잘 만들었지만 최종 생성물은 거의 만들어내지 못했다. 반면 CPI 리간드는 라디칼 생성과 촉매 재생이 균형 있게 이어지도록 했다. 촉매를 반복해서 일하는 '작업자'라고 한다면, CPI 리간드는 작업자가 한 번 일하고 멈추지 않고 다시 다음 일을 할 수 있도록 돕는 '조력자' 역할을 한 셈이다.
그 결과 의약품과 생리활성 물질에서 활용되는 중요한 고리형 분자 구조인 '3,3-이치환 옥신돌(3,3-disubstituted oxindole)'을 높은 수율로 합성하는 데 성공했다. 특히 브로민이 붙은 물질은 상온에서도 효율적으로 반응했다. 또 쉽게 끊어지지 않는 강한 탄소-염소 결합을 가진 물질까지 반응시키는 데 성공했다.
이번 연구는 특정 단계의 반응성만 높이는 데서 나아가, 라디칼 생성과 촉매 재생을 포함한 전체 촉매 사이클의 균형을 조절함으로써 보다 효율적인 촉매를 설계하고 새로운 반응으로 확장할 수 있는 가능성을 보여줬다는 평가다. 이러한 원리를 활용하면 앞으로 지금까지 쉽게 반응하지 않아 활용하기 어려웠던 물질도 새로운 합성 재료로 사용할 가능성이 커진다. 이를 통해 의약품과 생리활성 물질처럼 구조가 복잡한 분자를 보다 온화하고 효율적인 조건에서 만드는 새로운 합성법 개발에 활용될 것이라는 기대다.
이번 연구는 미국화학회(American Chemical Society, ACS)가 발행하는 국제 학술지 '미국화학회지(Journal of the American Chemical Society, JACS)'에 8월 3일 온라인 게재됐다.
[email protected] 연지안 기자
