빛과 전기만으로 헤테로고리 합성 성공…차별화된 합성 패러다임 구현

빛과 전기를 이용한 새로운 합성법이 개발되면서 신약 개발과 신소재 혁신 등을 위한 핵심 원천기술 발전 가능성으로 기대를 모은다.

한국연구재단은 김현우 포항공대 교수 연구팀이 광자-유도 전기화학이라는 새로운 합성 패러다임을 이용해 여러 헤테로고리(두 가지 이상 이종 원소를 포함하는 고리형 화합물)를 합성하는 데 성공했다고 18일 밝혔다.

헤테로고리 화합물은 구조적 다양성과 안정성으로 신약물질 주요 골격구조를 비롯한 신소재 분야에서 활용되고 있다. 다만 기존 전통적 합성 방법만으로는 복잡하게 치환된 고리 화합물을 효율적으로 합성할 수 있는 전략이 제한적이며, 기존 연구는 전이금속 촉매 사용을 필수적으로 요구하는 한계를 갖고 있다.

연구팀은 전이금속 촉매를 사용하지 않고 빛과 전기를 활용해 기존과 차별화된 합성 패러다임을 구현, 이를 광자-유도 전기화학이라 명명하고 다양한 헤테로고리 화합물 합성에 성공했다.

이 시스템은 선행되는 광 반응을 통해 중간체를 형성한 뒤, 이를 전기화학적 산화 과정을 통해 높은 반응성을 지닌 종으로 전환해 반응성이 낮은 물질과도 상호작용이 가능해지도록 한다.

특히 기존 연구와 달리 전이금속 촉매 사용이 필요하지 않으며, 광반응과 전기화학의 시너지 효과를 통해 이례적으로 높은 전자 효율을 달성할 수 있다는 점에서 주목받고 있다.

연구팀은 “한 가지 합성 기술만을 활용하는 것을 넘어 기술 융합으로 화학 반응의 새로운 길을 열 수 있음을 보여주는 중요한 성과”라며 “환경친화적 기술을 활용해 여러 화학산업 원천기술로도 큰 잠재력을 가지고 있다”고 설명했다.

이번 연구성과는 화학부문 세계 최상위 저널인 미국화학회지에 지난 13일 게재됐다.

이인희 기자 leeih@etnews.com