자연과학대학 화학과 류도현 교수 연구팀은 이번 연구에서 촉매를 이용한 2,5-다이하드로옥세핀 화합물의 세계 최초의 비대칭 합성법 개발에 성공하였다.

산소원자를 포함한 칠각 고리 화합물인 2,5-다이하이드로옥세핀은 항진균, 항암 등 다양한 생리활성을 가지는 천연물의 핵심구조이기 때문에 오랜 기간 동안 많은 연구진들의 관심의 대상이었다. 최근까지 해외 유수의 연구 그룹들이 합성법 개발에 대한 연구 결과들을 발표해오고 있지만, 촉매를 이용한 비대칭 합성의 예는 보고되어 있지 않다. 또한 필요한 시작물질을 긴 합성 단계를 거쳐 합성해야 하는 한계점도 가지고 있었다.

류 교수팀은 이번 연구에서 비금속 루이스 산 촉매를 이용하여 카이랄 2,5-다이하이드로옥세핀 화합물을 삼각고리화/역-클라이젠 재배치 (cyclopronation/retro-Claisen rearrangement) 연속반응을 통해 높은 수율과 입체선택성으로 합성할 수 있었다. 개발된 반응은 간단한 구조의 시작물질을 이용하고 질소 가스 부산물만 생성되기 때문에 원자경제성 (atom economy) 측면에서 매우 효율적이다. 

이번 연구를 주도한 성균관대 류도현 교수는 “이번 연구의 의의는 그동안 합성이 어려웠던 산소 함유 칠각고리 화합물인 2,5-다이하드로옥세핀을 간단한 출발물질로부터 촉매를 이용하여 높은 입체선택성으로 합성한 것”이라며 “또한 해외 연구진들이 컴퓨터 계산 연구결과로 제시한 삼각고리 화합물로부터 2,5-다이하이드로 옥세핀이 생성되는 역-클라이젠 재배치 반응의 메커니즘을 뒷받침 할 수 있는 실험적인 결과를 보고했다는 점에서 연구 가치가 매우 크다”라고 밝혔다.

자연계에는 디하이드로옥세핀을 핵심구조로 지니며 생리활성을 가지는 천연물들이 많이 존재하고 있기 때문에 개발된 본 반응을 이용하여 복잡한 생리활성 천연물을 짧은 단계로 합성 할 수 있다. 본 연구를 통해 합성된 카이랄 디하이드로옥세핀 유도체들은 생물 및 의약화학 분야에 응용 될 것으로 기대된다.

본 연구 결과는 화학분야 세계적 권위의 화학분야 학술지인 ‘Angewandte Chemie International Edition (IF: 11.709)'에 2017년 4월 18일 자에 게재되었고, 그 중요성을 인정받아 VIP (Very Important Paper)와 겉표지 논문 (front cover)로 선정되었다. 

이 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자 지원사업 및 기초연구실지원사업의 지원으로 수행되었으며 제1저자로 참여한 성균관대 심수용 학생 (석박통합과정)은 한국연구재단의 글로벌박사양성사업의 지원을 받고 있다.

*논문제목 “Catalytic Enantioselective Synthesis of 2,5-Dihydrooxepines” (제1저자 심수용, 제2저자 조수민, 제3저자 Anipireddy Venkateswarlu, 교신저자 류도현)