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UNIST, 가시광선으로 '약물 뼈대' 합성하는 기술 개발

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UNIST, 가시광선으로 '약물 뼈대' 합성하는 기술 개발

2020.06.11 17:18
박철민 교수팀, 시클로부텐 화합물 합성 성공…신약 개발 등 활용 기대

UNIST, 가시광선으로 '약물 뼈대' 합성하는 기술 개발

박철민 교수팀, 시클로부텐 화합물 합성 성공…신약 개발 등 활용 기대


연합뉴스 제공
 
가시광선을 이용한 시클로부텐과 1,3-다이엔의 합성 개념도 [울산과학기술원(UNIST) 제공. 재판매 및 DB 금지]

 

울산과학기술원(UNIST) 연구진이 약물을 구성하는 골격체를 가시광선을 이용해 합성하는 기술을 개발했다.

 

박철민 자연과학부 교수팀은 가시광선과 광촉매를 이용해 '시클로부텐(cyclobutene) 화합물'을 합성하는 데 성공했다고 11일 밝혔다.

 

약물은 체내에 존재하는 단백질과 같은 분자와 결합, 생물학적 기능을 활성화하거나 반대로 억제해 치료 효과를 낸다.

 

약물과 생체 분자 간 결합은 마치 열쇠와 자물쇠 구조처럼 정교하기 때문에 약물 분자를 특정 구조로 합성하는 것이 매우 중요하다.

 

약물은 나무 기둥과 같은 골격체와 다양한 곁가지 격인 작용기가 붙어있는 구조를 지니는데, 약물과 천연 유래물의 핵심 구조체인 시클로부텐은 합성하기 까다로운 골격체 중 하나다.

 

4개의 탄소 원자가 사각형 고리 모양 구조를 갖는데, 고리의 꺾이는 부분이 불안정하기 때문이다.

 

자외선을 이용해 합성할 수 있지만, 자외선의 높은 에너지가 시클로부텐 골격체에 첨가된 작용기에 영향을 줘 다양한 작용기를 갖는 시클로부텐 화합물을 합성하는 데 한계가 있었다.

 


연합뉴스 제공
 
가시광선과 광촉매를 이용해 '시클로부텐(cyclobutene) 화합물'을 합성하는 데 성공한 연구진. 아래 왼쪽이 박철민 교수, 오른쪽이 하수진 연구원. [울산과학기술원(UNIST) 제공. 재판매 및 DB 금지]

 

연구진은 낮은 에너지를 갖는 청색 가시광선과 이리듐 광촉매를 이용해 시클로부텐 화합물을 합성했다.

 

이 방법으로 작용기가 붙은 시클로부텐 화합물을 최대 99% 효율로 얻을 수 있었다.

 

자외선에 의한 작용기 손상으로 첨가할 수 있는 작용기 종류에 제한이 있었는데, 그 문제 또한 극복했다.

 

연구진은 탄소 원자가 이중결합된 '알켄'과 삼중결합된 '알카인'의 고리첨가반응(고리 모양이 만들어지는 반응)을 이용해 시클로부텐을 합성했는데, 가시광선의 에너지를 받아 들뜬 상태가 된 이리듐 광촉매가 알카인이 아닌 알켄의 전자를 먼저 활성화해 고리첨가반응이 일어난다는 원리도 규명했다.

 

박 교수는 "개발한 합성법을 이용하면 다양한 작용기를 갖는 시클로부텐 골격체를 만들 수 있다"라면서 "신약과 각종 화학제품 개발, 약물 부작용 개선 등 연구에 활용할 수 있을 것"이라고 기대했다.

 

이번 연구 성과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications) 5월 19일 자에 발표됐다.

 

/연합뉴스

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