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[2021 노벨 화학상] 비대칭 유기촉매 개발한 리스트&맥밀런
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[2021 노벨 화학상] 비대칭 유기촉매 개발한 리스트&맥밀런
  • 김유정 기자
  • 승인 2021.10.08 12:46
  • 댓글 0
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'비대칭 유기촉매의 개발', 벤자민 리스트와 데이비드 맥밀런 수상
유기 촉매 작용은 화학 합성 전반에 걸쳐 큰 영향
촉매를 위해 위험성이 있는 금속에 항상 의존하지 않아도 되는

인류의 문명 발달에 기여한 학자에게 주어지는 세계적인 상, 노벨상 발표가 최근 이어지고 있다. 이중에 노벨 화학상은 지난해의 경우 DNA를 잘랐다가 붙이는 유전자 교정 도구인 크리스퍼 유전자 가위를 개발한 2명의 여성 화학자(에마뉘엘 샤르팡티에, 제니퍼 다우드나)가 수상한 바 있다.

올해 노벨 화학상은 누가 거머쥐었을까?

(왼쪽부터) 벤자민 리스트(Benjamin List) 와 데이비드 맥밀런(David MacMillan) /사진=막사 플랑크 연구소, 맥밀런 그룹 갈무리

이번에 노벨위원회는 제약 연구에 큰 영향을 미치고 화학을 더 친환경적으로 만들었다고 평가되는 비대칭 유기촉매를 개발한 벤자민 리스트(Benjamin List)와 데이비드 맥밀런(David MacMillan)에게 2021년 노벨 화학상의 영예를 안겨주었다.

지난 6일(현지시간) 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 독일 막스플랑크연구소 벤자민 리스트 교수와 미국 프린스턴대 화학과 데이비드 맥밀런 교수를 올해 노벨 화학상 수상자로 선정했다고 밝혔다. 

리스트와 맥밀런은 2000년에 획기적인 발견을 한 바 있다.

리스트는 효소 촉매 작용을 연구하던 중 단일 아미노산인 프롤린이 알돌(aldol, 하이드록시 케톤 또는 하이드록시 알데하이드) 반응을 촉매 하는 데 필요한 전부라는 것을 발견했다. 프랑스 화학자 샤를 아돌프 뷔르츠에 의해 발견된 알돌 반응은 유기 합성에서 중요한 반응으로 알려져 있다.

맥밀런은 촉매 작용에서 전이 금속에 대한 의존도를 줄이는 방법을 찾고 있었는데 촉매 반응과 관련된 전자의 이동을 고려한 후 이미늄 이온을 형성할 수 있는 유기 분자가 딜스-알더(Diels-Alder, 다이엔과 친다이엔체 화합물이 반응성이 좋음을 발견) 반응을 일으킬 수 있다고 제안해 실험에 성공했다. 또 '유기 촉매 작용'이라는 용어를 만들내기도 했다.

금속 촉매와 맥밀런의 유기 촉매 /케미스트리월드 갈무리 © Johan Jarnestad, Agnes Moe/The Royal Swedish Academy of Sciences 

영국 왕립화학학회 케미스트리월드에 따르면 리스트와 맥밀런이 개발한 유기 촉매는 키랄 화합물을 선택적으로 생성할 수 있다고 한다. 분자의 '손잡이'를 선택하는 이 능력이 화학의 다양한 영역에서 매우 중요한데 의약품 화합물의 반대 방향성질체가 잠재적으로 환자에게 해를 입힐 수 있는 매우 다른 생물학적 반응을 촉발할 수 있기 때문이라는 것이다. 

이로 인해 유기 촉매 분야는 2000년 이후 생물학적 효소나 중금속 기반 화합물에 의존하지 않고 화학반응을 촉매하고 복잡한 분자를 합성하는 새로운 방법을 제공하며 빠르게 확장되는 계기가 되었다. 리스트와 맥밀런 둘 다 광범위한 화학적 변형을 유도할 수 있는 수많은 유기 촉매제를 개발했던 것이다. 

2021년 노벨 화학상 발표 /Nobel Prize 유튜브 영상 캡처

이들이 개발한 유기 촉매 작용은 화학 합성 전반에 걸쳐 큰 영향을 미쳤고, 새롭고 지속 가능한 합성 경로를 개발할 수 있게 해 주었다. 촉매를 위해 종종 위험성이 있는 금속에 항상 의존하지 않아도 되는 사실로 이 분야 연구는 크게 증가했다. 

노벨위원회는 새로운 의약품 개발부터 태양 전지의 빛을 포착할 수 있는 분자에 이르기까지 벤자민과 맥밀런이 보다 효율적으로 구성할 수 있게 하는 데 기여했다고 밝혔다.

더 나은 의약품과 첨단 재료 등은 우리의 삶의 문제들을 해결하고 더 나아지게 한다. 이러한 새로운 화합물을 만드는 것은 화학의 마술과 같은 힘이다. 

한편, 이번 노벨 화학상 후보에 코로나19 백신 개발에 영향을 준 메신저 리보핵산(mRNA) 백신 기술과 유전자 분석기술 지질 나노입자 기술 등이 후보로 꼽히기도 했으며, 지난해에는 나노입자 연구단장 현택환 교수가 2020년 노벨상 유력 후보로 거론되면서 이슈가 되기도 했다.

[케미컬뉴스=김유정 기자]



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