이미지 확대보기기초과학연구원(IBS)은 탄소 양이온을 효과적으로 생성하고 이를 원하는 구조의 유기화합물로 변환시키는 새로운 촉매를 개발했다고 22일 밝혔다. 이 촉매를 활용해 자연에 풍부한 탄화수소 물질로부터 의약품의 주요 원료인 감마·베타 락탐을 제조하는 것도 성공했다.
연구팀은 자체 연구 결과를 바탕으로 이리듐 촉매를 탄소양이온 형성·변환 등 모든 반응 단계에 관여하는 다측면성 촉매로 개선했다. 친전자성이 도입됐을 때 탄소양이온이 쉽게 형성된다는 기존 연구에 착안해 나이트렌이라는 강한 친전자체를 탄소와 탄소 이중결합에 삽입해 탄소양이온을 효과적으로 생성하도록 촉매를 설계했다.
장석복 단장은 "유기화학 반응의 핵심 중간체인 탄소양이온을 효율적으로 생성하고 반응경로를 조절했다는 학문적 진보와 함께 다양한 응용 가능성을 열었다는 산업적 의의가 있다"며 "감마-락탐, 베타-락탐은 물론 카이랄 화합물까지 합성 가능한 만능 촉매를 이용하면 자연에 풍부한 물질로부터 다양한 구조의 의약품을 개발할 수 있을 것"이라고 말했다.
감마-락탐은 뇌전증 치료제, 혈관 형성 억제제 등 복잡한 유기 분자의 핵심 구성성분이다. 베타-락탐은 페니실린 등 항생제 계열 약물에서 큰 비중을 차지하는 원료물질이다.
의약품 원료와 같이 유용한 화합물을 합성하기 위해서는 탄소 양이온 생성 반응을 활성화하는 촉매가 필요하다. 탄소 양이온은 새로운 물질을 합성하는 유기화학 반응의 핵심 중간체다. 여러 분자와 쉽게 반응한다는 장점이 있지만, 수명이 10억분의 1초보다 짧아 반응성을 조절하기 어려웠다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 네이처 카탈리시스(Nature Catalysis) 온라인판에 게재됐다.
신유빈 기자 postmoneynews@gmail.com
