성균관대 배한용 교수 연구팀, 물과 빛을 활용한 친환경 생체모방 아쿠아포토촉매반응 개발
- 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 5월 8일 게재

□ 성균관대학교(총장 유지범) 화학과 배한용 교수 연구팀은 물과 빛을 활용한 혁신적인 친환경 생체모방 ‘아쿠아포토촉매반응(Aquaphotocatalysis)’을 새롭게 개발하였다. 연구팀은 새로운 유기 광촉매 반응시스템을 개발해 사이클로부탄 고리형 알킬설포닐 플루오라이드 화합물의 효율적 합성법을 발표하였다.

□ 알킬설포닐 플루오라이드는 의약품, 전자소재, 2차전지 전해액첨가제 등 다양한 분야에서 활용되는 중요한 핵심 화합물이다. 최근에는 항암제 및 신약 치료제 개발을 위한 공유결합 저해제(covalent inhibitor)로도 활용되고 있다. 이 화합물은 차세대 클릭반응인 서펙스(Sulfur(VI)–Fluoride Exchange: SuFEx)의 허브물질로, 다양한 설포닐 유도체 합성에 응용될 수 있는 고부가가치 물질이다.

□ 기존 알킬설포닐 플루오라이드 합성법은 복잡하고 많은 부산물을 발생시켰지만, 배한용 교수 연구팀이 개발한 새로운 촉매반응 시스템은 가시광선과 물을 이용해 간단하고 친환경적이며 효율적으로 합성할 수 있다. 연구팀은 베타-에텐설포닐 플루오라이드에 광촉매 반응을 적용해 사각형 고리구조 알킬설포닐 플루오라이드를 세계 최초로 합성하였다.

□ 특히, 연구팀은 일반적인 유기용매에서는 시작 물질이 ‘이성질화’하여 반응성을 상실하지만, 물을 이용하면 반응성이 현격히 증가하는 놀라운 결과를 발견하였다. 이 현상을 이용하여 생리활성이 있는 헤테로고리 화합물인 벤조푸란, 벤조싸이오펜, 인돌과 같은 의약물질을 활용하여 탈방향족성 첨가생성물*을 얻는 데 성공했고, 분자 간 서펙스 클릭반응에서도 활용할 수 있음을 확인하였다.
  * 탈방향족성 첨가생성물: 화학 반응에서 방향성(aromaticity)이 제거되면서 동시에 첨가반응에 의해 얻어지는 생성물

□ 성균관대 배한용 교수는 “촉매반응의 결정적인 요소로 물과 빛을 이용한 이번 연구는 현대 유기합성의 친환경적인 프로세스 개발의 방향성과 일치한다. 자연계에서는 생명현상을 유지하는 반응이 이미 물과 빛에 의해 일어난다는 사실에 비추어 볼 때, 생체모방(Biomimicry)은 인류의 지속가능한 화학이 나아갈 방향”이라고 말했다.

□ 아울러 “합성된 화합물들이 2차전지 전해액첨가제, 공유결합 저해제 항암신약 등 다양한 과학 및 의약학분야에서 널리 활용될 것”이라고 밝혔다.

□ 연구팀의 이번 연구결과는 세계적 권위의 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 5월 8일 게재되었다.

※ 논문제목: “On-Water” Accelerated Dearomative Cycloaddition via Aquaphotocatalysis
※ 저널: Nature Communications
※ https://www.nature.com/articles/s41467-024-47861-w

5월 14일 화요일자 보도자료 - 첨부파일 참조