유기합성반응연구실
화학과 지형민
유기합성반응연구실은 첨단 유기합성 방법론 개발과 이를 활용한 다양한 화합물의 합성 연구를 선도하고 있습니다. 본 연구실은 Frustrated Lewis Pair(FLP) 시스템을 이용한 소분자 활성화, 헤테로고리 화합물의 효율적 합성, 그리고 신약 개발을 위한 리드 최적화 등 유기화학의 다양한 분야에서 혁신적인 연구를 수행하고 있습니다.
특히, FLP 시스템을 활용한 금속-프리 촉매 반응 개발은 환경 친화적이고 경제적인 유기합성의 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. 본 연구실은 다양한 루이스 산-염기 조합을 탐구하여, CO₂ 활성화 및 비대칭 기능화와 같은 난이도 높은 반응을 효과적으로 구현하고 있습니다. 이를 통해 기존 금속 촉매의 한계를 극복하고, 친환경 화학공정의 실현에 기여하고 있습니다.
헤테로고리 화합물 합성 분야에서는 HFIP를 활용한 새로운 합성 전략을 개발하여, 의약품 및 생리활성 분자의 핵심 구조를 효율적으로 구축하고 있습니다. 이러한 연구는 신약 후보물질 개발뿐만 아니라, 다양한 생명과학 및 재료화학 분야와의 융합연구로 확장되고 있습니다.
또한, 본 연구실은 생물학 연구실과의 협업을 통해, 생리활성 분자의 설계 및 합성, 그리고 화합물 라이브러리 구축을 활발히 진행하고 있습니다. 이를 바탕으로 신약 개발의 초기 단계인 리드 최적화 연구를 선도하며, 실제 약물로 발전할 수 있는 후보물질을 도출하고 있습니다.
앞으로도 유기합성반응연구실은 혁신적인 합성법 개발과 융합연구를 통해, 유기화학 및 의약화학 분야의 발전에 기여하고, 차세대 과학기술을 선도하는 연구실로 자리매김할 것입니다.
Enantioselective Catalysis
Sulfenoetherification
Polyene Cyclizations
Frustrated Lewis Pair (FLP) 시스템을 이용한 소분자 활성화 및 비대칭 기능화
Frustrated Lewis Pair(FLP) 시스템은 공간적 제약으로 인해 루이스 산과 루이스 염기가 안정한 착물을 형성하지 못하는 독특한 화학적 조합입니다. 이러한 구조적 특성 덕분에 FLP는 기존 금속 촉매를 대체할 수 있는 금속-프리 촉매로서, CO₂, H₂ 등 다양한 소분자 활성화에 탁월한 반응성을 보입니다. 본 연구실에서는 FLP 시스템의 다양한 조합(예: 인-붕소, 질소-붕소, 황-붕소 쌍)을 활용하여 새로운 반응 경로를 탐구하고 있습니다.
특히, CO₂ 활성화와 비대칭 기능화 반응에 중점을 두고 있으며, 이를 통해 환경 친화적이고 효율적인 유기합성 방법론을 개발하고 있습니다. FLP를 이용한 촉매 반응은 기존의 금속 기반 촉매가 가지는 한계(예: 금속 오염, 비용, 환경 문제 등)를 극복할 수 있는 대안으로 주목받고 있습니다. 본 연구실은 다양한 FLP 시스템의 반응성 탐구와 함께, 실제 유용한 유기분자의 합성에 적용하는 연구를 활발히 진행 중입니다.
이러한 연구는 차세대 촉매 시스템 개발뿐만 아니라, 친환경 화학공정, 신약 개발, 에너지 변환 등 다양한 분야에 응용될 수 있습니다. 앞으로도 FLP 시스템의 새로운 조합과 반응 메커니즘을 지속적으로 탐구하여, 유기합성 분야의 혁신을 이끌고자 합니다.
헤테로고리 화합물의 합성 및 새로운 유기합성방법론 개발
헤테로고리 화합물은 의약품과 생리활성 분자에서 매우 중요한 구조적 모티프입니다. 본 연구실에서는 4-아릴-테트라하이드로퀴놀린, 4-아릴-2-퀴놀론 등 대표적인 헤테로고리 화합물의 효율적인 합성법을 개발해왔습니다. 특히, HFIP(헥사플루오로이소프로판올)의 C–Cl 결합 활성화 능력과 양이온 중간체 안정화 특성을 활용하여, 기존에 어려웠던 합성 경로를 단순화하고 수율을 높이는 데 성공하였습니다.
이러한 연구는 새로운 헤테로고리 골격의 합성뿐만 아니라, 다양한 생리활성 분자의 구조적 변형 및 신약 후보물질의 개발에도 직접적으로 기여하고 있습니다. 본 연구실은 현재에도 다양한 헤테로고리 화합물의 합성을 위한 새로운 방법론을 지속적으로 개발하고 있으며, 이를 통해 유기합성의 한계를 극복하고자 노력하고 있습니다.
헤테로고리 합성 연구는 의약화학, 재료화학, 천연물 합성 등 다양한 분야와의 융합연구로 확장되고 있습니다. 본 연구실은 이러한 융합적 접근을 통해, 실질적으로 활용 가능한 합성법을 제시하고, 국내외 유기합성 분야의 경쟁력을 높이는 데 앞장서고 있습니다.
리드 최적화 및 생리활성 분자 설계
리드 최적화는 신약 개발 과정에서 핵심적인 단계로, 초기 활성 화합물의 구조를 변형하여 효능, 선택성, 약동학적 특성을 개선하는 과정입니다. 본 연구실은 생물학 연구실과의 긴밀한 협업을 통해, 다양한 생리활성 분자의 설계 및 합성, 그리고 화합물 라이브러리 구축에 힘쓰고 있습니다. 이를 통해 신약 후보물질의 다양성을 확보하고, 효율적인 생물학적 스크리닝을 가능하게 하고 있습니다.
합성된 후보물질들은 생물학적 평가를 거쳐, 실제로 약물로 개발될 수 있는 가능성이 높은 리드 화합물로 선별됩니다. 본 연구실은 이러한 과정을 반복적으로 수행하여, 최적의 약물 후보를 도출하고, 신약 개발의 초기 단계를 선도하고 있습니다. 또한, 다양한 유기합성 전략을 활용하여, 기존에 알려지지 않은 새로운 구조의 생리활성 분자를 창출하는 데에도 주력하고 있습니다.
이러한 리드 최적화 연구는 의약화학 분야뿐만 아니라, 바이오융합, 화학생물학 등 다양한 학문 분야와의 협업을 통해 시너지를 창출하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 혁신적인 합성법과 분자 설계 기술을 바탕으로, 신약 개발 및 생명과학 분야의 발전에 기여할 것입니다.
1
Total syntheses of spiroviolene and spirograterpene A: a structural reassignment with biosynthetic implications.
Chi, H. M., Cole, C. J. F., Hu, P., Taylor, C. A., Snyder, S. A.
Chem. Sci., 2020
2
Quaternary-centre-guided synthesis of complex polycyclic terpenes.
Hu, P., Chi, H. M., DeBacker, K. C., Gong, X., Keim, J., Hsu, I. T., Snyder, S. A.
Nature, 2019
3
Catalytic, Enantioselective, Intramolecular Carbosulfenylation of Olefins. Mechanistic Aspects: A Remarkable Case of Negative Catalysis.
Denmark, S. E., Chi, H. M.
J. Am. Chem. Soc., 2014
1
유기합성에 유용한 “불충분한 루이스쌍”의 동정과 새로운 비대칭 촉매 반응
