화학과 송충의 교수 연구팀이 세계 최고효율의 유기촉매시스템을 개발했다. 유기촉매란 탄소, 수소, 질소, 산소 등과 같은 비금속 원소들로 만들어진 새로운 형태의 촉매로서 매우 친환경적이고 제조가 용이하며 가격이 저렴해 기존의 금속촉매나 효소촉매를 대체할 수 있는 제3의 새로운 촉매형태로서 2000년 이후 세계적으로 큰 관심을 받고 있다. 하지만 금속촉매나 효소촉매에 비해 촉매의 반응성이 상대적으로 현저히 낮다는 점이 가장 큰 문제점으로 지적되어 왔다.

송충의 교수팀은 극소량(1 ppm(백만분의 일))의 촉매사용만으로도 원하는 반응성과 광학선택성을 나타내는 획기적인 새로운 유기촉매 시스템을 개발해 세계적 권위의 과학전문지인 '네이처 커뮤니케이션스' 최근호에 논문(제1저자: 성균관대 화학과 박상연 박사과정생, 교신저자: 화학과 송충의 교수)을 게재하였다.

송 교수팀은 개발한 유기촉매 시스템을 사용하여 광학활성의약품(전체의약품의 약 70%)의 핵심원료로 사용되어지는 다양한 키랄 알코올 화합물을 성공적으로 제조함으로써 새로운 촉매 시스템의 상업적 유용성까지 증명했다.

송 교수는 "2000년 이후, 금속촉매나 효소촉매를 대체할 수 있는 새로운 촉매형태로서 유기촉매분야의 연구가 전세계적으로 매우 활발하게 진행되어 단기간 내에 엄청난 발전을 이루었으나, 기존의 최고 효율로 학계에 보고된 것이 500~1000 ppm 정도로 여전히 산업에 적용하기 어려운 수준이었다. 그러나 이번 연구를 통해 유기촉매를 높은 광학선택성을 유지하면서도 꿈의 목표치인 1 ppm 수준의 촉매 사용량까지 줄이는데 세계 최초로 성공을 했다.

이러한 효율을 갖는 촉매시스템은 이 분야의 과학자들이 지난 10여년 간 꾸준히 도전하며 찾아온 것으로 마치 촉매분야의 성배와도 같다."면서 "이러한 엄청난 촉매효율은 금속촉매나 효소의 성능을 월등히 능가하는 것이며, 대량생산 응용에도 기존 금속촉매나 효소촉매들에 비해 경제적 그리고 환경적 측면에서 월등히 유리해 선진국보다 우리가 가장 앞선 원천기술을 확보했다"고 말했다.

송충의 교수팀은 유기촉매 분야의 획기적인 연구결과를 계속 발표하고 있으며, 2012년과 2013년에도 "네이처 커뮤니케이션스'지와 '사이언스' 지에 발표한 바 있다.

논문제목: "Parts-Per-Million Level Loading Organocatalysed Enantioselective Silylation of Alcohols" (ppm 수준의 유기촉매만을 사용하는 알코올의 광학선택적 실릴화 반응)

DOI: 10.1038/ncomms8512

제1저자: 박상연 (성균관대 화학과 박사과정), 교신저자: 송충의 (성균관대 화학과 교수)