화학과 조재흥 교수팀이 코발트 기반 금속 화합물이 나이트릴 물질과 어떻게 반응하는지를 알아내 신약 개발 가능성을 높였다.
연구팀은 코발트를 이용한 생체모방물질에서 나이트릴 활성 반응의 메커니즘을 밝혀냈다. 특히 금속의 스핀 상태가 반응활성도에 큰 영향을 미친다는 점을 확인했다. 금속의 작은 성질 변화가 화학 반응 속도나 효과를 크게 좌우할 수 있다는 사실을 규명한 것이다.
그림. 배위자가 다른 코발트-퍼옥소 종의 다른 스핀 상태와 이의 나이트릴 활성 반응
연구진은 ‘거대고리 피리디노판 배위 시스템’이라는 구조를 이용해 코발트 화합물 구조를 조절해 나이트릴이 어떻게 반응하는지를 분석했다. 크기가 큰 아다만틸 그룹을 사용한 화합물은 나이트릴 활성 반응이 잘 일어났다.
반면, 부피가 작은 메틸 그룹을 사용한 화합물은 반응이 일어나지 않았다. 이는 작용기의 크기에 따라 금속의 스핀 상태가 달라지며 반응성에 차이가 발생했기 때문이다.
나이트릴은 의약품, 농약 등에 널리 사용되지만 반응이 어려운 물질이다. 그러나 코발트-퍼옥소 종이 상온에서 나이트릴과 반응해 특정 화합물을 형성한다는 점이 확인되었고, 이 화합물은 향후 항암제로 발전할 가능성이 있다.
제1저자 김성한 연구원은 “배위자의 입체적 효과를 변형해 스핀 상태가 다른 코발트-퍼옥소 종 합성에 성공했고, 나이트릴 활성 반응이 밀접하게 연관되어 있음을 규명했다”고 말했다. 조재흥 교수는 “코발트-퍼옥소 종의 스핀 상태 조절은 학술적으로 큰 의미가 있으며, 금속 촉매 개발에 새로운 방향을 제시할 것”이라고 전망했다.
연구는 네덜란드 라드바우드대 로이토바 교수와 DGIST 이성기 교수 협력으로 진행됐다. 과학기술정보통신부 한국연구재단과 산업통상자원부가 지원한 연구 결과는 국제학술지 ‘미국화학회지(JACS, Journal of the American Chemical Society)’에 7월 20일 온라인으로 실렸다.
