‘사각형의 마법’ 부리는 아제티딘 효율 높이는 합성법 나왔다

김현우 포스텍 화학과 교수 연구진

포스텍 연구진이 '아제티딘'의 효율을 높이는 새로운 합성법을 개발했다. 아제티딘은 기존 약물 분자에 결합해 효능을 높이는 '사각형의 마법' 반응으로 신약 개발 분야에서 큰 주목을 받고 있다. 왼쪽부터 김현우 포스텍 화학과 교수, 최아현 석사과정 연구원, 배근수 박사과정 연구원, 최창혁 교수./한국연구재단

국내 연구진이 의약품 개발에 사용되는 아제티딘을 효과적으로 합성하는 새 공정을 개발했다. 아제티딘은 높은 활성을 가진 화합물로 ‘사각형의 마법’으로 불리는 반응을 통해 신약 개발에 사용되는 물질로 주목을 받고 있다. 하지만 합성 효율이 낮다는 한계가 있었는데, 이번 연구로 아제티딘의 대량 생산이 가능해지면 신약 개발에도 도움이 될 것이라는 기대가 나온다.

김현우 포스텍(포항공대) 화학과 교수가 이끄는 연구진은 22일 고효율의 전기촉매를 활용해 아제티딘을 합성하는 방법을 개발했다고 밝혔다.

아제티딘은 최근 신약 개발 분야에서 큰 주목을 받고 있다. 기존의 약물 분자에 아제티딘을 붙여 효과를 높일 수 있다는 연구 결과가 연이어 나오면서 신약을 포함한 신물질 개발에 활용될 수 있다는 기대를 받고 있다. 기존 고리 모양의 약물 분자에 사각형 모양인 아제티딘을 붙이는 이 반응은 ‘사각형의 마법’이라고 불리고 있다.

그러나 산화제를 사용하는 기존의 아제티딘 합성법으로는 구조가 불안정하고 합성 효율이 낮아지는 문제는 여전히 해결하지 못하는 상황이다.

포스텍 연구진은 산화제 대신 전기적으로 산화된 금속 촉매 복합체를 사용해 이런 문제를 해결했다. 코발트 하이브리드 촉매와 전기화학 반응을 이용하면 약물 분자에 카보양이온 중간체가 만들어지고 이 자리에서 원자가 결합하면서 아제티딘이 만들어지는 방식이다.

이런 방식으로 만들어진 아제티딘은 기존 방식으로는 만들 수 없었던 다중치환 형태를 나타내 신약 개발에 활용도가 높은 것으로 나타났다. 다중치환은 1개의 분자에 여러 개의 변형을 할 수 있어 새로운 물질을 만들거나 효율을 높이는 데 유리한 형태다.

김 교수는 “전기화학 방식으로 촉매를 산화하는 새로운 접근법은 아제티딘 이외에도 여러 물질의 합성과 라이브러리화에 널리 활용될 수 있다”며 “의약화학을 비롯한 여러 분야에서 구조적 다양성을 높이는 해결법을 제시할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘미국화학회지’에 지난 달 11일 소개됐다.

참고자료

Journal of the American Chemical Society, DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.3c03172

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