성균관대 배한용 교수팀, 친환경 수중 광촉매반응 개발 … 반응속도↑·생체분자 결합성↑

성균관대학교는 화학과 배한용 교수 연구진이 서울대 재료공학부 권민상 교수 연구진과 함께 물을 활용한 혁신적인 단일전자전달 광촉매반응을 개발했다고 15일 밝혔다.

이 반응을 통해 생체 접합 신약과 첨단 소재 과학에서 중요한 '알킬설포닐 플루오라이드(alkylsulfonyl fluoride)'를 친환경적이고 효율적으로 합성할 수 있게 됐다. 물은 이번 반응에서 기존 유기용매 대신 사용돼 촉매 작용을 가속했다. 반응 효율과 안전성을 높여 생체물질에 적합한 지속 가능한 화학반응 환경을 제공한다.

연구팀은 특정 사이아노아렌 유기광촉매와 가시광선을 이용해 아민과 카복실산을 물속에서 알킬설포닐 플루오라이드로 전환하는 데 성공했다. 이는 SuFEx(Sulfur(VI) Fluoride Exchange, 황(VI) 불화물 교환) 기반의 화학반응을 통해 신뢰성 높은 선택적 결합을 형성하며, DNA, 아미노산, 호르몬과 같은 생체분자와도 결합할 수 있다. 특히 DNA-인코딩 라이브러리(DEL) 등의 신약 개발에 새로운 가능성을 제시한다.

이번에 개발된 수중 광촉매반응은 기존 유기용매 기반 촉매반응보다 반응 속도와 효율성 측면에서 큰 개선을 보였다. 특히 물을 매질로 사용해 안전성을 강화하고 독성이 없는 환경에서 반응이 진행돼 생체접합·친환경 공정에 적합하다. 의료용 신약 개발은 물론 바이오·에너지 소재 등의 응용 분야에서 폭넓은 활용이 기대된다.

배 교수는 "물은 단순한 매질 이상의 역할로 반응 속도를 높이고, 생체분자와의 호환성을 향상한다"며 "이 기술은 신약부터 배터리 전해액 첨가제에 이르기까지 다양한 분야에서 혁신적인 변화를 불러올 것"이라고 말했다.

이번 연구는 세계적인 학술지 셀(Cell)에서 발간하는 자매지 '셀 리포트 피지컬 사이언스'에 지난 5일 게재됐다.