[이데일리 김응열 기자] 성균관대가 복잡한 구조의 차세대 의약품과 천연물 소재를 전보다 더 빠르고 효율적으로 만들 수 있는 정밀 합성 기술을 개발했다.

성균관대는 류도현 화학과 교수 연구팀이 단 하나의 카이랄 유기 촉매만을 활용해 서로 다른 두 가지 비대칭 합성 반응을 높은 정밀도로 제어하는 ‘통합 촉매 플랫폼’을 개발했다고 3일 밝혔다. 이번 연구는 김현우 한국과학기술원(KAIST) 교수 연구팀과 함께 진행됐다.

신약이나 천연물 등 정밀 화학물질은 모양은 같지만 서로 겹치지 않는 거울상 구조(카이랄성)를 갖는 경우가 많다. 이 중 한쪽 입체구조만 약효를 내고 다른 쪽은 부작용을 일으킬 수 있어 원하는 구조의 분자만을 100% 골라 만들어내는 비대칭 합성 기술은 정밀 화학의 핵심 분야로 꼽힌다. 그러나 기존의 케톤 화합물은 반응성이 낮아 원하는 3차원 입체구조를 조절하기가 까다롭다. 또 반응할 수 있는 자리가 여러 개인 물질은 원하는 위치만 콕 집어 반응시키는 위치 선택성까지 동시에 통제해야 하는 어려움이 있다.

연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 새로운 유기 촉매 시스템을 설계했다. 개발된 촉매는 분자의 여러 결합 부위 중 목표한 위치만을 정확하게 활성화했다. 아울러 생성되는 분자의 3차원 입체구조까지 완벽히 조절했다.

연구팀은 이를 통해 합성한 분자들을 실제 치료 효과를 지닌 복잡한 천연물 합성에 성공적으로 적용했다. 산업적 활용 가치를 입증했다는 의미다. 뿐만 아니라 컴퓨터 시뮬레이션 기법인 밀도범함수이론(DFT) 계산을 통해 해당 유기 촉매가 어떤 원리로 분자의 특정 위치와 입체구조를 정밀하게 유도하는지 분자 수준의 메커니즘까지 명확하게 규명했다.

류도현 교수는 “이번 연구는 향후 복잡한 구조를 지닌 차세대 의약품과 기능성 천연물 소재를 훨씬 더 빠르고 효율적으로 합성하는 데 기여할 것”이라고 말했다.