(청주=국제뉴스) 이재기 기자 = 충북대학교(총장 고창섭) 화학과 최이삭 교수 연구팀이 충남대 화학과 김진우 교수 연구팀과 공동으로 전기화학적 산화 조건을 정밀하게 조절해 하나의 앰비던트 아마이드(ambident amide) 기질에서 C–O 결합 또는 C–N 결합을 선택적으로 유도하는 새로운 합성법을 개발했다고 20일 밝혔다.

이번 연구 성과는 ‘Electrooxidative Divergent Halocyclizations of Ambident Amides’라는 제목으로 지난 11월 11일자로 화학 분야 국제 저널 Angewandte Chemie International Edition 온라인판에 게재됐다.

연구팀은 전기산화 조건에 따라 반응 경로가 이온 경로(할로늄 이온 매개)와 라디칼 경로(아미딜 라디칼 매개)로 전환될 수 있음을 규명하고 이를 이용해 고리형 질소·산소 함유 분자를 친환경적으로 합성하는 전기유기합성 플랫폼을 제시했다. C–O 결합 형성 조건에서는 염화 이온의 전기산화를 통해 생성된 할리라늄 종이 아마이드 산소와 선택적으로 반응하도록 했으며 C–N 결합 형성 조건에서는 아마이드 탈양성자화 후 아미딜 라디칼을 생성해 올레핀과의 라디칼 결합을 유도하는 방식으로 반응을 조절했다.

아울러 사이클릭 볼타모그래피(CV), 반응속도론, 라디칼 프로브 실험, NMR 분석, DFT 계산 등을 통해 C–O 결합 형성 경로에서는 염화물 전기산화가, C–N 결합 형성 경로에서는 아미딜 라디칼 생성이 각각 속도결정단계임을 규명해 모드별 선택성 발현 기전을 명확히 밝혔다.

또한 아릴·알킬·헤테로아릴 술폰아마이드를 포함한 폭넓은 기질과 의약품 유도체(Acetazolamide, Celecoxib 등)에 적용해 뛰어난 기능기 내성과 범용성을 확인했으며 배치(batch)뿐 아니라 재순환형 유동 반응(recircultating-flow)에서도 그람 스케일 합성에 성공해 공정 적용 가능성도 입증했다.

최이삭 교수는 “전기화학 조건에 따라 이온 경로와 라디칼 경로를 자유롭게 전환할 수 있음을 실험·계산화학적으로 규명한 연구”라며 “양측성 아마이드 기반 반응에서 전례 없는 수준의 화학선택성 제어가 가능함을 보여준 성과로 향후 정밀 합성 및 의약·기능성 분자 개발을 크게 확장할 수 있는 기반이 될 것”이라고 말했다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부(MSIT)와 한국연구재단(NRF)의 기초연구사업(우수신진연구사업), 교육부(MOE)의 G-LAMP사업, 충북대 및 충남대의 지원을 받아 수행됐다.