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김학원 연구실
경희대학교 응용화학과
김학원 교수
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김학원 연구실

경희대학교 응용화학과 김학원 교수

김학원 연구실은 유기합성화학을 기반으로 의약품 및 생리활성 화합물의 설계·합성, 헤테로고리 및 퀴논계 유도체 개발, 그리고 초임계 CO2를 활용한 친환경 추출·분리·촉매·금속추출 연구를 수행하며, 항염·항균·항종양·퇴행성 질환 조절 등 바이오메디컬 응용과 기능성 화학소재 개발을 함께 추구하고 있다.

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의약품 유기합성 및 생리활성 화합물 개발 thumbnail
의약품 유기합성 및 생리활성 화합물 개발
주요 논문
5
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1
article
|
인용수 2
·
2025
Leveraging heterocycle-fused 1,4-benzoquinone to design chemical modulators for both metal-free and metal-bound amyloid-β
Yelim Yi, Kyungmin Kim, Hakwon Kim, Mi Hee Lim
IF 7.4
Chemical Science
The complex pathology of Alzheimer's disease includes various pathogenic components, such as metal-free amyloid-β (Aβ) and metal-bound Aβ (metal-Aβ). Here we report an effective strategy for developing novel heterocycle-fused 1,4-benzoquinone (BQ) compounds to control the aggregation and toxicity of both metal-free Aβ and metal-Aβ. We designed and synthesized these compounds by fusing BQ with 3-pyrazolone responsible for metal chelation. The compounds' ability to form covalent bonds with Aβ is tuned by the annulation of the BQ moiety and the type, position, and number of substituents on the 3-pyrazolone group. Furthermore, the BQ functionality on the 3-pyrazolone framework can undergo <i>o</i>-hydroxylation, enhancing its metal chelation in a bidentate manner. Our results demonstrate that these heterocycle-fused BQ compounds can redirect the assembly of Aβ into less toxic aggregates by binding to metal ions, modifying Aβ structures in both the absence and presence of metal ions, and promoting oxidative changes to Aβ. This study highlights the importance of structural modifications and optimizations of BQ to leverage its strength of covalently cross-linking to Aβ and overcome its limitations in metal chelation and cytotoxicity, which are critical for designing chemical modulators for metal-free Aβ and metal-Aβ. Our approach offers a novel strategy for developing chemical modulators towards metal-related peptides and proteins as well as therapeutic agents for metal-associated amyloid disorders.
https://doi.org/10.1039/d4sc06070a
Benzoquinone
Metal
Combinatorial chemistry
Chemistry
Amyloid (mycology)
Organic chemistry
Inorganic chemistry
2
article
|
인용수 69
·
2020
Enhanced photocatalytic conversion of NOx with satisfactory selectivity of 3D-2D Bi4O5Br2-GO hierarchical structures via a facile microwave-assisted preparation
Fei Chang, Cheng Yang, Jiyuan Wang, Bin Lei, Shijie Li, Hakwon Kim
IF 9
Separation and Purification Technology
https://doi.org/10.1016/j.seppur.2020.118237
Selectivity
Photocatalysis
NOx
Materials science
X-ray photoelectron spectroscopy
Graphene
Visible spectrum
Raman spectroscopy
Chemical engineering
Nitrite
3
article
|
인용수 23
·
2002
Optimization of supercritical fluid extraction for the separation of hyperforin and adhyperforin in St. John’s wort (Hypericum perforatum L.)
Mari Mannila, Hakwon Kim, Carl W. Isaacson, Chien M. Wai
IF 9.2
Green Chemistry
Supercritical fluid extraction (SFE) with neat CO2 was optimized for selective removal of hyperforin and adhyperforin from St. John’s wort. High extraction efficiencies were achieved when the fluid density was 0.60 g ml−1 or above. The maximum extraction efficiency of hyperforin and adhyperforin could be achieved with a very mild condition such as 30 °C and 80 atm (density = 0.64 g ml−1). Under these conditions, the amount of hyperforin extracted was comparable to the results of conventional solvent-based extractions (ultrasonic or boiling). The maximum quantity of hyperforin extracted from the St. John’s wort was around 12 mg/g dry plant and the reproducibility of the SFE method was comparatively good (RSD = 10%). Hyperforin and adhyperforin were isolated from the crude SFE extract (using HPLC) with purities of 98.7 and 93.3%, respectively. The identity of the isolated hyperforins was confirmed by NMR and MS methods.
https://doi.org/10.1039/b201363k
Hyperforin
Hypericum perforatum
Chromatography
Chemistry
Extraction (chemistry)
Supercritical fluid extraction
Supercritical fluid
Phloroglucinol
High-performance liquid chromatography
Solvent
정부 과제
4
과제 전체보기
1
주관|
2017년 8월-2018년 8월
|66,660,000
전기 화학/Fenton 산화 공정을 이용한 매립장 침출 폐수 처리 최적화
본 과제는 매립지에서 발생하는 오염된 물인 침출 폐수를 환경 기준에 맞게 깨끗하게 처리하기 위해 전기 화학적 방법과 펜톤 산화라는 두 가지 기술을 결합하여 최적화하는 연구임. 연구 목표는 매립장 침출 폐수를 전기화학/Fenton 산화 복합 공정을 통해 하루 40톤까지 처리하여 폐수 종말 처리장으로 방류 가능하도록 하는 데 있음. 특히, T-N(총질소) 40ppm 미만, COD(화학적 산소 요구량) 130ppm 미만으로 수질을 개선하는 것임. 핵심 연구 내용은 침출 폐수 조성 분석 후 금속/중금속 이온 및 부유물 제거를 위한 1차 전처리 공정 개발, 전기 화학적 분해를 통한 T-N 및 COD 일부 제거, 그리고 Fenton 산화를 통한 잔여 COD 제거 공정 최적화임. 각 단계에서 최적 응집제 선정, pH 조정, 전해질 농도, 전류량, Fe2+/H2O2 농도 등을 도출함. 기대 효과는 침출수 처리량 100% 증대, 전기 에너지 효율 50% 이상 향상, 약품비 15% 이상 절감을 통한 원가 절감임. 또한, 신규 고용 창출, 특허 확보, 최적 폐기물 처리 방법 개발로 환경 산업 선도 및 해외 기술 수출 기반 마련, 환경/화학 분야 고급 인력 양성에 기여할 것으로 예상됨.
침출폐수
전기분해
펜톤산화
응집고분자
실험계획법
2
주관|
2012년 12월-2017년 10월
|119,000,000
초임계유체를 이용한 제염법 연구
개발되는 기술은 초임계유체(초임계CO2)를 이용하여 방사성 오염물을 제염하는 기술로서, 적용분야별로 구분하여 연구내용을 나타내면 아래와 같음. 1. 액티나이드 제염 기술개발 o 초임계유체 이용 액티나이드 제염용 계면활성제 개발 - TBP 계열, 피리딘 계열, 기타 계열 o 액티나이드 제염 공정 개발 - 액티나이드 제염 주요 공정변수 측정 및 설정 2. 초임계유체 이용 방사성물질 (금속이온) 제염 기술 개발 o 금속이온 chelate 형성 친이산화탄소성 계면활성제 개발 o 방사성물질 제염시 matrix 효과 분석 및 공정개발 3. 초임계유체 에멀젼 이용 오염 금속피막 제거 기술 개발 o 초임계유체 에멀젼 형성용 계면활성제 개발 o 에멀젼이용 금속피막 제거 공정 개발
액티나이드 제염
방사성물질 제염
에멀젼 제염
계면활성제
이차폐기물
초임계유체 세정
3
주관|
2012년 4월-2015년 4월
|50,700,000
친환경용매인 초임계이산화탄소에서 재사용가능한 금속나노촉매를 이용한 유기반응연구
본 과제는 친환경 용매인 초임계이산화탄소를 활용해 금속나노촉매로 유기화합물을 효율적으로 합성하는 기술을 개발하려는 연구임. 연구 목표는 초임계이산화탄소에서 재사용가능한 금속나노촉매 기반 유기반응 확립임. 핵심 연구 내용은 Rh-Pd, Pd-Rh 등의 Bimetallic/SBA-15 촉매와 Cu/AlO(OH) 촉매를 이용한 수소화반응과 Click reaction 조건 최적화, 용해도 조사, 분석체계 구축, 촉매 재사용성 검증 등임. 기대 효과는 녹색유기합성 기초자료 확보를 통한 의약품 및 신소재 합성 기여와 지속가능한 녹색화학공정 기반 마련임.
녹색화학
친환경용매
초임계이산화탄소
재사용가능한 나노금속촉매
메조포러스
알루미늄옥시하이드록사이드
이금속촉매
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상태출원연도과제명출원번호상세정보
공개2020신규한 티아졸 유도체 및 이의 용도1020200179058
등록2020신규한 벤조인다졸트리온 유도체 및 이의 용도1020200119216
등록2020항진균 활성을 갖는 신규한 이미다졸 유도체의 염 및 이의 용도1020200111984
전체 특허

신규한 티아졸 유도체 및 이의 용도

상태
공개
출원연도
2020
출원번호
1020200179058

신규한 벤조인다졸트리온 유도체 및 이의 용도

상태
등록
출원연도
2020
출원번호
1020200119216

항진균 활성을 갖는 신규한 이미다졸 유도체의 염 및 이의 용도

상태
등록
출원연도
2020
출원번호
1020200111984