화학과 류도현 교수 연구팀, 비고리형 카이랄 4차 탄소의 합성법 개발

- 의약품의 중요한 골격인 카이랄 4차 탄소의 효율적 합성의 길 열어

▲ (왼쪽부터) 류도현 교수, 정혜민(제1저자), 이진원(제1저자), 김동규(제2저자)

화학과 류도현 교수 연구팀이 루이스산 촉매를 이용한 비고리형 카이랄 4차 탄소의 합성법 개발에 성공했다.

카이랄 4차 탄소는 각기 다른 탄소 작용기 4개로 이루어진 구조로 다양한 생리활성 천연물 및 의약품들의 골격이다. 그러나 4차 탄소가 가지는 높은 입체 장애 문제에 따른 낮은 수율과 각기 다른 작용기 4개를 3차원적으로 조절해서 도입해야 하는 점 등으로 인해 현재 화학 합성 연구자들에게 가장 어려운 합성 물질로 알려져 있다.

촉매를 이용하여 카이랄 4차 탄소를 합성하는 것은 화학을 기초로 한 과학 분야에서 최첨단(State-of-the Art) 기술로 알려졌다. 고리형(cyclic) 구조에서는 성공적인 촉매 합성 연구들이 진행된 반면 비고리형(acyclic) 구조에서는 자유도의 증가에 따라 훨씬 복잡하고 구조적인 제약이 높아 낮은 수율 및 입체선택성과 작용기의 제한성 등의 한계를 보인다.

연구팀은 이번 연구에서 촉매를 이용한 아실 그룹의 1,2-탄소 이동을 통해 비고리형 카이랄 4차 탄소를 높은 수율과 입체선택성으로 합성하였다. 생성된 물질은 알데히드, 케톤, 에스터 작용기를 동시에 가진 화합물로, 3개의 카보닐 작용기를 가짐으로써 다양한 생리활성 천연물 및 의약품을 합성하는데 핵심적인 중간체로 이용될 수 있다.

이번 연구를 주도한 성균관대 류도현 교수는 “아실 그룹의 1,2-탄소 이동을 통한 탄소-탄소 결합반응은 카이랄 4차탄소 합성법 개발의 새로운 방향”이라며 “이번 연구의 의의는 촉매를 이용하여 알데히드를 포함한 유용한 3개의 카보닐 작용기를 가진 비고리형 카이랄 4차탄소를 최초 합성한 것과 분자 간 입체적인 상호작용을 규명할 수 있는 컴퓨터 계산 결과를 제시했다는 점에서 연구 가치가 매우 크다”라고 밝혔다.

연구팀의 이번 연구성과는 화학분야 세계적 권위의 학술지인 ACS Catalysis(IF: 13.7)에 지난 1월 5일 게재되었다.

본 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자 사업과 선도연구센터 사업, 교육부와 한국기초과학지원연구원(국가연구시설장비진흥센터)이 추진하는 핵심연구지원센터 조성 사업의 지원으로 수행되었으며 정혜민, 이진원 박사과정 학생이 제1저자로 참여하였다.

▲ 형식적인 탄소-탄소 결합 삽입 반응을 이용한 비고리형 카이랄 4차 탄소의 효율적인 비대칭 합성