포항공대 연구팀, 빛과 전기만으로 헤테로고리 화합물 합성 성공

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 한국연구재단은 포항공대(POSTECH) 김현우 교수 연구팀이 광자-유도 전기화학을 이용해 여러 헤테로고리(heterocycle)를 합성하는 데 성공했다고 18일 밝혔다.

헤테로고리는 2가지 이상의 이종 원소를 포함하는 고리형 화합물의 통칭이다. 이 화합물은 구조적 다양성과 안정성으로 신약물질의 주요한 골격구조로 사용된다.

다양한 치환과 기능화가 가능해 의약품은 물론, 농약이나 신소재 분야에서 폭넓게 활용되고 있다. 헤테로고리 화합물을 이용한 합성법의 수요도 높아지는 추세다.

그러나 기존의 전통적 합성 방법만으로는 복잡하게 치환된 고리 화합물을 효율적으로 합성할 방법이 제한돼 새로운 합성법 개발이 필요한 상황이다.

현재 빛과 전기와 같은 물리적 에너지를 개별 또는 동시에 활용하는 합성 경로 개발이 활발히 진행되고 있지만, 기존 연구들은 전이금속 촉매의 사용을 필수적으로 요구한다는 한계를 가진다.

이에 연구팀은 전이금속 촉매를 사용하지 않고 빛과 전기라는 친숙한 물리적 에너지를 활용해 기존과 차별화된 합성 패러다임 '광자-유도 전기화학'을 구현했다.

이 시스템의 핵심은 광 반응을 통해 생성한 중간체에 전기화학적 산화 과정을 거쳐 반응성이 낮은 물질과도 상호작용이 가능하도록 하는데 있다.

특히 기존 연구와 달리 전이금속 촉매의 사용이 필요 없고, 광반응과 전기화학의 시너지 효과를 통해 이례적으로 높은 전자 효율을 달성할 수 있다는 점에서 주목받고 있다.

연구팀은 "한 가지 합성 기술만을 활용하는 것을 넘어 기술들의 융합으로 화학 반응의 새로운 길을 열 수 있음을 보여주는 중요한 성과"라며 "새로운 합성 시스템은 환경친화적 기술을 활용해 여러 화학산업의 원천기술로도 큰 잠재력을 갖고 있다"고 설명했다.

이번 연구 성과는 화학분야 국제 학술지 '미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)'에 게재됐다.

jongseo12@news1.kr