IBS, 니켈 촉매 이용해 항생제 원료물질 합성
원료물질보다 700배 가치 높아...신약후보물질 발굴
원료물질보다 700배 가치 높아...신약후보물질 발굴
IBS 제공
기초과학연구원(IBS)은 장석복 분자활성 촉매반응 연구단장(KAIST 화학과 특훈교수) 연구팀은 저렴한 니켈 기반 촉매를 이용해 탄화수소로부터 항생제 원료물질인 '카이랄 베타-락탐'을 합성하는 데 성공했다고 25일 밝혔다.
영국의 생물학자인 알렉산더 플레밍은 1928년 푸른곰팡이에서 인류 최초의 항생제인 페니실린을 발견했다. 이후 1945년 영국 화학자 도로시 호지킨은 베타-락탐으로 불리는 고리 화합물이 페니실린을 구성하는 주요 구조라는 사실을 밝혀냈다. 베타-락탐은 탄소 원자 3개와 질소 원자 1개로 이뤄진 고리 구조로, 페니실린 외에 카바페넴, 세팔렉신과 같은 주요 항생제의 골격이기도 하다.
하지만, 현재 시판되는 베타-락탐 의약품은 유용성을 가진 유형만 선택적으로 제조하기 위해 합성 과정에서 카이랄 보조제를 추가해야 한다. 이로 인해 합성 단계가 복잡하고, 제조 단가가 높아질 뿐 아니라, 보조제 제거를 위해 추가로 화학물질을 투입해야 하는 문제가 있다.
베타-락탐은 감마-락탐보다 쓰임새가 더 많지만, 합성에 많은 에너지가 필요해 제조가 까다롭다.
연구팀은 경제적으로 저렴하고 풍부하게 존재하는 니켈 촉매를 이용해 베타-락탐을 선택적으로 합성했다. 항생제 합성에 필요한 베타-락탐 원료를 기존 8단계에 걸쳐 합성하던 것을 보조제 장착과 제거 과정 없이 3단계로 대폭 줄였다. 특히 합성 물질은 원료물질에 비해 가치가 700배 가량 높아 고부가가치를 창출할 수 있다고 연구팀은 설명했다.
장석복 IBS 단장은 "페니실린, 카바페넴과 같은 주요 항생제의 골격인 카이랄 베타-락탐을 손쉽게 합성해 낸 연구결과"라며 "유용한 물질의 합성과정을 간소화해 신약 개발을 위한 다양한 후보물질 발굴에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.
이 연구결과는 화학 분야 국제 학술지 '네이처 카탈리시스(25일자)' 온라인에 게재됐다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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