4가지 이상 화합물을 한 번에 결합해 원하는 형태로 만들어낼 수 있는 화학 합성 기술이 나왔다.

울산과학기술원(UNIST)은 화학과 홍성유·로드 얀우브 교수팀이 대구경북과학기술원(DGIST) 서상원·정병혁 교수팀과 함께 니켈 촉매를 이용해 서로 다른 4가지 화합물을 단 한 번의 반응으로 결합하는 합성법을 세계 최초로 개발했다고 13일 밝혔다.

연구팀에 따르면 기존 화학 합성에서 2개나 3개 물질 결합은 가능했지만 4개 이상 물질을 한 번에 원하는 위치에 결합하는 것은 매우 어려웠다.

반응이 제대로 통제되지 않아 엉뚱한 부산물이 만들어지거나 화합물들이 무한히 결합하는 고분자 중합 반응으로 이어지기도 했다.

이에 연구팀은 반응 중간에 생성되는 물질인 라디칼의 전자적 성질이 단계마다 바뀌도록 하는 '친전자성·친핵성 교대' 전략을 도입한 합성법을 만들었다. 라디칼은 다른 분자와 결합하려는 반응성이 높은 특수 물질이다.

이 합성법에서는 마치 육상 경기에서 바통을 넘기듯 앞선 반응으로 생성된 라디칼이 다음 반응을 유도하는 방식으로 복잡한 분자를 조립한다.

니켈 촉매는 초기 라디칼을 만들고, 마지막 단계에선 반응이 더 이어지거나 엉뚱한 부산물이 생기는 것을 막는 역할을 한다.

연구팀 관계자는 "화학 합성은 그동안 의약품 등에 쓰이는 정밀 저분자 합성, 플라스틱 합성과 같은 고분자 합성으로 나뉘어 발전했다"며 "이번 연구는 두 영역 사이에서 여러 성분을 한 번에 순서대로 연결할 수 있는 새로운 합성 방법을 제시했다는 점에서 학술적으로 큰 의미가 있다"고 말했다.

홍성유 교수는 "신약 개발에 필요한 복잡한 유기 분자 설계나 새로운 기능을 가진 신소재 합성에 중요한 기반 기술로 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

한국연구재단 지원을 받은 이번 연구는 자연과학 분야 국제 학술지 '어드밴스드 사이언스'(Advanced Science)에 실려 지난달 9일 출판됐다.