기초과학

상하이유기화학연구소, 고속대량 유기합성 새 방법 발견

발행일 : 2019 / 10 / 16

중국과학원 상하이유기화학연구소 둥자자(董佳家) 연구팀은 안전하고 고효율적이며, 대량 획득이 가능한 1차아민(primary amine)화합물에서 시작해 아지드화합물 라이브러리를 직접 합성하는 방법을 발견했다. 해당 성과는 “Nature”에 게재되었다.

다학제적 접근이 나날이 강화됨에 따라 보다 고효율적인 합성을 통한 분자기능 구현이 합성학의 내적수요로 되었다. 기타 화학반응에 비해 클릭화학(Click chemistry)반응은 복잡한 환경에서 고도의 예측가능성을 보유하기에 많은 학제간 융합에 광범위하게 응용되고 있다. 하지만 합성에서 클릭화학반응이 보유하고 있는 독특하고 고도로 예측가능한 반응성 우위는 충분히 구현되지 못하고 있다.

연구팀은 새 육플루오린화황[Sulfur(VI) Fluoride] 교환반응의 기초단위(building block)를 탐색하는 과정에서 보기 드문 플루오린화황류 무기화합물 플루오로설포닐기(fluorosulfonyl group) 아지드(azide)를 안전하고 고효율적으로 합성하는 방법을 의외로 발견했다. 동 화합물은 1차아민 작용기(functional group)에 한해 예상외로 높은 디아조 전이(diazo transfer) 반응성을 나타낸다. 심층 연구를 통해 플루오로설포닐기 아지드를 디아조 전이시킨 후 2상(two-phase) 조건에서 빠르게 가수분해됨을 발견했다.

1차아민은 유기화학에서 다양성이 가장 풍부하고 기초단위 획득성이 가장 높은 작용기이다. 연구팀은 새로 발견한 반응에 기반해 대량 획득이 가능한 1차아민 작용기 분자 기초단위로부터 시작해 대응하는 아지드 기초단위 라이브러리(1,224개)를 96홈판에서 직접 합성했다. 해당 화합물 라이브러리는 분리정제가 필요없기에 1명 인력으로 96홈판에서 임의 지정 터미널 알킨(terminal alkyne) 화합물과의 고리화 첨가 반응(cycloaddition reaction)을 수행할 수 있다. 나아가 직접적 기능 선별도 수행할 수 있다. 연구팀은 기초단위의 다양성 극대화 및 연결의 고도 예측가능성을 달성한 전제 하에 고속대량 합성모델을 구축했다.

연구팀은 플루오로설포닐기 아지드와 1차아민화합물의 디아조 전이반응 과정을 모듈화 클릭화합물라이브러리 방법이라 명명했다. 동 방법은 생물기능의 표현형 선별에 직접 응용할 수 있다. 해당 합성방식에 힘입어 짧은 시간 내 지정 약물 소분자 또는 대분자 기초단위에 대한 10,000회 이상 개조가 가능해졌다. 뿐만 아니라 합성효율의 향상은 약물 선도분자 발견에 직접적 기여를 할 전망이다.