유독물질 '알데히드'를 '카복실산'으로 수월하게 산화시킬 수 있는 촉매 설계법이 나왔다. 금속 효소에 활성산소를 결합한 '금속-활성산소 종'을 이용했다.
UNIST(총장 이용훈)는 조재흥 화학과 교수팀이 '금속-활성산소 종'의 하나인 '망간-요오드실벤젠 종'으로 유독성 알데히드 화합물을 유기화합물 카복실산으로 산화시키는 반응이 새로운 친전자성 메커니즘에 따른 것이라는 점을 규명했다고 19일 밝혔다.
이번 연구는 인체나 환경에 해로운 유기물질을 분해하는 새로운 금속 촉매 개발에 기여할 것으로 전망된다.
알데히드는 정유 부산물이나 일상생활에서 발생한다. 공기 중에 섞이면 대기오염을 유발하고, 생체 내 돌연변이를 유발하는 발암성 물질로 알려졌다. 생체 내 알코올 분해 대사 과정에서 부산물로도 형성돼 많은 영향을 미친다.
알데히드를 산화시키려면 과망간산칼륨 같은 강한 산화제를 쓰거나 강한 염기 조건에서 불균화 반응을 일으켜야 한다. 화학 반응을 촉진할 친핵체도 필요하다.
조재흥 교수팀은 이번 연구에서 친핵체 도움 없이 알데히드를 카복실산으로 전환할 수 있는 금속 촉매 설계법을 개발했다. 기존 산화반응과 다른 친전자성 공격을 이용해 안정적으로 알데히드를 산화시킬 수 있다.
조 교수팀은 요오도소 벤젠으로 '망간-요오도실벤젠 종'을 합성하고, 이 물질이 알데히드 산화 반응에 관여하는 과정을 규명했다. 반응속도론 연구를 통해 새로운 알데히드 산화 반응 기작도 제시했다.
조재흥 교수는 “생체 모방 화학법으로 합성한 '망간-요오도실벤젠 종'의 수소화이온 흡수 성질을 이용해 새로운 알데히드 산화촉매를 개발했다”며 “향후 환경 및 산업 분야에서 환경오염물질을 분해하는 촉매 개발과 알데히드의 다양한 작용기로의 전환 연구에 도움을 줄 것”이라 말했다.
이 연구결과는 '미국화학회지(JACS)'에 실렸다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
