성균관대학교 약학과의 Pharmaceutical Synthetic Chemistry Lab은 전이금속 촉매를 활용한 혁신적인 유기합성 방법론 개발을 선도하는 연구실입니다. 본 연구실은 탄소-수소 결합의 직접적 활성화 및 변환을 중심으로, 기존의 복잡한 합성 경로를 단순화하고, 친환경적이고 효율적인 합성법을 구축하는 데 주력하고 있습니다. 이를 통해 다양한 기능성 화합물, 고부가가치 소재, 생리활성 천연물 및 신약 후보물질의 신속한 도출이 가능해졌습니다.
연구실은 로듐, 루테늄, 이리듐, 팔라듐 등 다양한 전이금속 촉매를 활용하여 C-C, C-N, C-O, C-Halogen 결합 형성 반응을 개발하고 있습니다. 이러한 촉매 반응은 키랄 빌딩블록, 고부가가치 소재, 생리활성 천연물 및 약물 후보물질의 합성에 적용되고 있으며, 촉매의 선택성과 반응 조건의 최적화를 통해 높은 수율과 입체선택성을 달성하고 있습니다. 또한, 유기촉매의 합성과 이를 활용한 비대칭 합성, 선택적 결합 형성 반응 등 혁신적 합성법 개발에도 집중하고 있습니다.
생리활성 천연물 및 의약품 후보물질의 전합성 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 복잡한 천연물의 효율적 합성 경로를 제시하고, 항암, 항염, 항바이러스, 항당뇨 등 다양한 생리활성을 지닌 분자들의 구조-활성 상관관계 연구 및 신약 후보물질 발굴에 기여하고 있습니다. DNA-암호화 라이브러리, G-quadruplex ligand 기반 치료제, 바이러스 및 암 치료제 후보물질 개발 등 다양한 프로젝트를 통해 실제 임상 적용이 가능한 신약 후보물질을 발굴하고 있습니다.
연구실의 연구 성과는 다수의 국제 저명 학술지 논문, 특허 출원 및 등록, 국내외 학회 발표, 산학협력 및 기술이전 등으로 이어지고 있습니다. 또한, BK21, 국가연구재단, 보건복지부 등 다양한 정부 및 산업체 지원 프로젝트를 수행하며, 신약개발, 바이오소재, 기능성 소재 등 다양한 분야로 연구의 외연을 확장하고 있습니다.
이러한 연구실의 활동은 국내외 제약·바이오 산업 발전에 크게 기여하고 있으며, 차세대 신약 개발 및 합성화학 분야의 글로벌 리더로 자리매김하고 있습니다. 앞으로도 지속적인 연구개발과 산학협력을 통해 혁신적인 합성화학 및 신약개발 분야에서 선도적 역할을 수행할 것입니다.
본 연구실은 전이금속 촉매를 기반으로 한 혁신적인 유기합성 방법론 개발에 중점을 두고 있습니다. 특히, 탄소-수소(C-H) 결합의 직접적 활성화 및 변환을 통해 기존의 합성 경로보다 효율적이고 친환경적인 합성법을 구축하고 있습니다. 이러한 접근법은 복잡한 유기분자의 합성을 단순화하고, 다양한 기능성 화합물의 신속한 도출을 가능하게 합니다.
연구실에서는 로듐, 루테늄, 이리듐, 팔라듐 등 다양한 전이금속 촉매를 활용하여 C-C, C-N, C-O, C-Halogen 결합 형성 반응을 개발하고 있습니다. 이를 통해 키랄 빌딩블록, 고부가가치 소재, 생리활성 천연물 및 약물 후보물질의 합성에 적용하고 있으며, 촉매의 선택성과 반응 조건의 최적화를 통해 높은 수율과 입체선택성을 달성하고 있습니다.
이러한 연구는 기존의 합성화학 한계를 극복하고, 신약 개발 및 기능성 소재 산업에 새로운 패러다임을 제시합니다. 또한, 친환경적이고 경제적인 합성법의 확립을 통해 지속가능한 화학산업 발전에 기여하고 있습니다.
생리활성 천연물 및 의약품 후보물질의 전합성
연구실은 생리활성 천연물 및 의약품 후보물질의 전합성(total synthesis)에 대한 심도 있는 연구를 수행하고 있습니다. 천연물은 다양한 생물학적 활성을 지니고 있어 신약 개발의 중요한 원천이지만, 구조가 복잡하여 합성이 매우 어렵습니다. 본 연구실은 독창적인 합성 전략과 최신 촉매 기술을 접목하여 복잡한 천연물의 효율적 합성 경로를 제시하고 있습니다.
특히, 전이금속 촉매를 이용한 C-H 결합 활성화, 선택적 아민화, 아실화, 알킬화 반응 등을 통해 기존의 다단계 합성법을 단순화하고, 다양한 천연물 및 그 유도체의 신속한 합성을 실현하고 있습니다. 이를 통해 항암, 항염, 항바이러스, 항당뇨 등 다양한 생리활성을 지닌 분자들의 구조-활성 상관관계 연구 및 신약 후보물질 발굴에 기여하고 있습니다.
이러한 연구는 천연물의 구조적 다양성과 생물학적 기능을 심층적으로 탐구할 수 있는 기반을 마련하며, 실제 의약품 개발로의 확장 가능성을 높이고 있습니다. 또한, 전합성 과정에서 축적된 합성 노하우와 기술은 다양한 유기화학 및 약학 분야의 융합연구로 이어지고 있습니다.
유기촉매 및 신약 개발을 위한 분자설계
본 연구실은 유기촉매(organocatalyst)의 합성과 이를 활용한 새로운 유기합성 방법론 개발에도 집중하고 있습니다. 유기촉매는 금속을 사용하지 않는 친환경적 촉매로, 약물 합성 및 천연물 합성에서 중요한 역할을 합니다. 연구실은 다양한 구조의 유기촉매를 설계·합성하고, 이를 이용한 비대칭 합성, 선택적 결합 형성 반응 등 혁신적 합성법을 개발하고 있습니다.
이와 더불어, 신약 개발을 위한 분자설계 및 구조 최적화 연구도 활발히 진행 중입니다. DNA-암호화 라이브러리, G-quadruplex ligand 기반 치료제, 바이러스 및 암 치료제 후보물질 개발 등 다양한 프로젝트를 통해 실제 임상 적용이 가능한 신약 후보물질을 발굴하고 있습니다. 합성된 분자들은 생물학적 평가를 거쳐 약효, 독성, 약동학적 특성 등을 분석하며, 구조-활성 상관관계(SAR) 연구를 통해 최적화가 이루어집니다.
이러한 연구는 신약 개발의 초기 단계에서부터 후보물질의 도출, 최적화, 전임상 연구까지 전주기적 연구를 아우르며, 국내외 제약·바이오 산업과의 협력 및 기술이전으로도 이어지고 있습니다.
