탄소와 수소(C-H)결합을 깨 이미 존재하고 있는 분자들을 새로운 분자로 만들어내는 기술은 의약품 개발에 있어서 매우 중요하다. 특히, 미러 이미지(mirror image), 혹은 한쪽성(one-handed) 화합물들이 중요한 것으로 인식되고 있지만, 이러한 분자들의 순수한 형태를 만들기 위해 C-H 결합을 분해하는 방법은 아직 크게 연구되고 있지 못하다.

이제, 스크립스연구소(Scripps Reseach Institute, TSRI)의 한 연구팀이 새로운 C-H활성화 기술을 개발해 이전의 원재료 물질들이 지닌 한계를 극복함으로써 순수 분자들의 응용 범위를 넓혀주었다. 이에 대해 TSRI의 화학과 교수인 Jin Quan Yu는 "이것은 의약품 발견을 위한 키랄성 순수 분자를 만들 수 있는 길을 열어주는 것이다. 이것의 잠재력은 엄청나다"라고 말했다.

저명한 과학지인 사이언스(Science)지에 10월 24일자로 게재된 이 새로운 연구에서, 연구자들은 항우울제인 Zoloft와 codeine을 포함한 가장 가능성 있는 의약품으로 알려진 화합물인 키랄 아민(chiral amine)으로 연구를 수행했다. 하지만 이 방법은 또한 다른 종류의 화학물질에 대해서도 적용이 가능하다. 모든 반응은 상온에서 저렴한 비용의 재료들로 이루어지기 때문에 이 기술을 기반으로 한 새로운 의약품의 제조 가능성이 매우 높다.

이 새로운 연구는 거울상이성질체(enantiomer)라 불리며, 서로 다른 생물학적 활성을 보이는 키랄 분자(chiral molecular)들의 합성에 초점을 맞추고 있다. 이러한 것들의 한 예로 탈리도마이드(Thalidomide)를 들 수 있다. 1950년대 유럽에서 임신 여성이 복용하는 진통제 및 항구토제로 이용된 탈리도마이드는 사지가 없는 신생아가 생겨나게 하는 등의 부작용이 있는 것으로 알려져 있다. 하지만 실제로는 그 분자의 한 거울상이성질체가 이러한 부작용을 유발한다.

거울상이성질체들은 일반적으로 비슷한 속도로 생성되기 때문에 분리가 어렵다는 단점이 있다. 최근, Yu의 연구팀은 C-H 활성으로 알려진 C-H 결합을 분해하는 방법에 대한 연구를 수행하고 있었다. 이 반응에서 수소 원자를 제거함으로써 그 분자에 새로운 기능을 부여할 수 있는 반응 위치를 만들어줄 수 있었다. 하지만 Yu는 키랄성의 순수 분자를 만들어내기 위해 이 정도의 결과에 만족할 수 없었다. C-H 활성 반응에서, 키랄성의 순수 분자를 만들어내기 위해 최근의 연구들은 "비대칭화(desymmetrization)"라 불리는 과정에 의존하고 있다. 하지만 이 과정의 한계는 시작 물질이 두 개의 대칭적인 C-H결합을 지니고 있어야 한다는 점이다.

연구진이 개발한 새로운 방법은 팔라듐(palladium)을 이용하고 촉매로 아미노산을 이용하고 있다. 실제로 팔라듐 촉매에 아미노산 리간드를 결합시켜 반응하는 시작물질의 거울상 이성질체를 선택적으로 이용할 수 있었다. 일단 팔라듐이 바람직한 키랄 분자의 C-H 결합을 분해하면 요오드가 제거된 수소를 대신하여 결합하게 된다. 이에 대해 Yu는 "그 요오드가 바로 마술이다. 이 요오드는 약물 개발자들이 원하는 어떤 것으로도 대체가 가능하다"고 말했다.  (이하생략)

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http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?record_no=252205&cont_cd=GT

출처 : KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』