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홍석원 교수 연구팀, 빛 활용해 이산화탄소를 비천연 아미노산으로 전환
관리자
작성일2021.05.17 16:22 조회수70

빛 활용해 이산화탄소를

비천연 아미노산으로 전환

향후 의약물질 합성에 응용 기대

 

지스트(광주과학기술원) 홍석원 교수 연구팀은 빛 에너지를 활용하여 친환경적인 방법으로 이산화탄소를 고부가가치 물질인 비천연 감마아미노산* 으로 전환하는 기술을 개발했다.

* 감마아미노산: 뇌의 주요 억제 신경 전달 물질로, 의약물질로 사용됨

연구팀은 온실가스인 이산화탄소를 의약품 및 건강식품의 핵심 원료로 사용되는 비천연 감마아미노산으로 합성하는데 성공했으며. 이는 주로 파킨슨, 헌팅턴병과 같은 중추신경계 질병의 치료제로 사용된다. 또한 지속가능한 탄소원의 재활용 기술에 활용될 전망이다.

비천연 감마아미노산은 생리활성을 갖는 의약물질로 사용되지만 자연계에는 존재하지 않기 때문에 반드시 합성을 통해서만 얻을 수 있다. 비천연 감마아미노산을 합성하는 다양한 방법들이 존재하지만 다단계반응이거나 독성 및 폐기물이 상대적으로 많이 발생되는 단점이 있다.

중추신경계 장애 치료제로 쓰이는 비천연 감마아미노산은 특정 위치에 다양한 종류의 작용기가 존재하는 것이 특징이다. 이산화탄소를 이용한 합성 방법으로 비천연 감마아미노산의 특정 위치에 작용기를 도입하는 것은 기존 기술로 불가능하며 매우 도전적이다.

연구팀은 빛 감응*이 가능한 이리듐 촉매를 이용하여 잠재력을 갖는 유기물질인 알렌**에 이산화탄소와 아민을 이중기능화***함으로 비천연 감마아미노산을 선택적으로 최대 96% 수율로 얻는데 성공했다.

*빛 감응: 빛을 흡수하여 활성화되는 것
**알렌: 독특한 형태의 불포화도를 갖는 탄화수소 화합물
***이중기능화: 두 가지의 작용기를 한 번에 도입하는 반응

홍석원 교수는 합성된 비천연 감마아미노산은 기존에 알려지지 않은 물질로, 추가적인 처리를 통해 다양한 종류의 중추신경계 장애 치료 물질의 재료로 사용될 가능성이 무궁무진하다면서 가시광을 이용하여 온실가스인 이산화탄소를 의약 후보물질로 전환할 수 있게 되었다는 점에서 의의를 가진다고 말했다.

지스트 홍석원 교수가 주도하고 함형우 박사과정생이 수행한 이번 연구 성과는 한국연구재단 기초연구사업의 지원을 받아 수행되었으며, Chemistry, Organic 분야 상위 7% 논문인 오가닉 레터스(Organic Letters)’에 표지논문으로 선정되어 2021429일 온라인으로 게재되었다. <>

 

<논문의 주요 내용>

1. 논문명, 저자정보

- 저널명 : Organic Letters (2019 JCR Impact Factor: 6.091)

- 논문명 : Photoredox-Catalyzed α-Aminoalkylcarboxylation of Allenes with CO2

- 저자 정보 : 함형우(지스트 박사과정, 1저자), 백두현(지스트 통합과정), 김도원(지스트 박사과정), 박성욱(지스트 통합과정), 류정엽(지스트 박사과정), 홍석원(지스트, 교신저자)

 

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