국내 연구진, 탄화수소로 신약원료 '감마-락탑' 합성 성공

국내 연구진, 탄화수소로 신약원료 '감마-락탑' 합성 성공

최소망 기자 입력 2018.03.02. 04:00

IBS 연구단, 2일 사이언스지에 게재

IBS 분자활성 촉매반응 연구단 연구진

(서울=뉴스1) 최소망 기자 = 석유나 천연가스처럼 자연에서 쉽게 얻을 수 있는 '탄화수소'가 신약이나 화학소재의 원료가 되는 '감마-락탐'으로 합성될 수 있는 방법이 나왔다.

기초과학연구원(IBS)은 분자활성 촉매반응 연구단의 장석복 단장과 백무현 부연구단장 공동연구팀이 탄화수소를 상온에서 감마-락탐을 합성하는데 성공했다고 28일 밝혔다.

감마-락탐은 뇌전증 치료제인 '레비티라세탐'이나 혈관형성 억제제인 '아자스파이렌'과 같이 복잡한 유기화학물의 구성성분으로 의약품·합성화학·소재에 폭넓게 쓰이고 있다.

기존에도 자연에 풍부한 탄화수소를 이용해 감마-락탐을 만들기 위한 연구가 진행됐다. 하지만 상온에서는 반응도가 낮아 합성이 어려웠다. 탄화수소의 '탄소-수소' 결합을 '탄소-질소' 결합으로 변환하려면 질소화반응이 필요한데 이때 중간체 화합물인 카보닐나이트렌이 상온에서 너무 쉽게 분해돼 합성이 불가능했기 때문이다.

이에 연구팀은 반응 효율이 높은 '이리듐 촉매'를 개발했다. 이리듐은 백금족 원소로, 이리듐을 유기 반응의 촉매로 사용하는 것을 이리듐 촉매라고한다. 높은 온도를 잘 견디고 마모성이 크지 않은 특징 덕에 다양한 합금 재료와 촉매로 사용된다.

연구진은 이론연구와 실험연구를 함께 진행했다. 우선 최적화된 촉매를 계산화학으로 분석해 예측했다. 이때 양자역학적 이론인 '밀도범 함수'를 활용했다. 이어 실험 연구팀이 실험적으로 이리듐 촉매를 개발하고 탄화수소에 적용해 감마-락탐 합성에 성공했다.

장석복 IBS 단장은 "이번 연구는 질소화 반응의 중간체 분해 문제를 해결해 탄화수소로 '감마-락탐'을 합성하는 계기였다"면서 "이번 촉매반응의 확장연구를 통해 학문적인 진보는 물론 합성된 물질의 생리활성과 임상 연구를 통한 의약품과 신소재 개발에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 2일 '사이언스(Science)' 온라인판에 실렸다.

연구진이 개발한 새로운 이리듐 촉매로 만든 질소화 반응 메커니즘

somangchoi@