포스텍, 의약화합물 활성 향상 '아제티틴’ 합성법 개발

반응기작에 대한 도식화. (포스텍 제공)/뉴스1

(대전ㆍ충남=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 높은 활성으로 최근 주목받는 ‘아제티틴’ 새 합성법을 개발했다.

한국연구재단은 포스텍 김현우 교수 연구팀이 유기합성에 사용하던 화학적 산화제 대신 전기촉매법을 사용하는 아제티딘 화합물 신규 합성법을 개발했다고 22일 밝혔다.

기존 고리 형태 약물 분자 구조를 사각형 형태의 고리 화합물인 아제티딘 구조로 대체하면 사각의 구조적 특징으로 의약 활성이 향상되는 사례들이 최근 잇달아 보고되고 있다.

이 같은 현상은 ‘사각형의 마법’이라 불리며 아제티딘의 합성 수요 증가를 이끌고 있다.

하지만 아제티딘의 구조가 불안정해 기존 합성법을 적용할 경우 가혹한 반응 조건, 시작 물질 합성의 낮은 효율성 등 효율적인 합성이 어렵다.

이에 연구팀은 화학적 산화제 대신 전기적으로 산화된 금속 촉매 복합체를 이용해 지금까지 고리형성 규칙에 위배된다고 여겨지던 분자 내 사각형 고리 형성 반응의 한계를 극복하고 아제티딘 화합물 합성에 성공했다.

연구팀은 코발트 하이브리드 촉매와 전기화학 기법으로 반응을 매개하고 카보양이온 중간체를 위치 선택적으로 발생시켜 해당 위치에 질소 원자와 결합시키는 전략으로 기존 한계를 극복했다.

카보양이온은 양전하(+)를 띠는 탄소원자를 가지는 이온을 말한다.

연구팀은 실험을 통해 새로운 전기촉매법이 기존의 산화제를 이용한 방법으로 합성 불가능한 다중치환된 형태의 아제티딘 화합물 합성을 가능하게 할 뿐만 아니라 의약 활성 작용기를 포함하는 복잡한 사각고리 화합물 합성에도 사용 가능함을 밝혔다.

또 전기화학적 속도론 분석을 통해 해당 촉매 작용의 속도 결정 단계를 분석하고 반응에 따른 역학적 관계를 이해하는 메커니즘을 규명했다.

왼쪽부터 김현우 포항공대 교수, 최아현 석사과정(제2저자), 배근수 박사과정(공동제1저자), 최창혁 교수가 기념촬영을 하고 있다. /뉴스1

김현우 교수는 “전기화학을 이용해 촉매의 산화를 매개하는 새로운 접근법은 향후 아제티딘을 포함하는 여러 물질의 합성 및 라이브러리화에 널리 활용될 전망”이라며 “이를 통해 의약화학을 비롯한 여러 분야에서 구조적 다양성을 높이는 타개책을 제시할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘미국화학회지’에 지난달 11일 게재됐다.

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