조재흥 DGIST 교수팀, 나프탈렌 분해하는 생체모방물질 합성

국내 연구진이 나프탈렌을 분해하는 새로운 생체모방물질을 합성하는 데 성공했다. 이에 따라 유해물질을 효과적으로 분해시킬 수 있는 촉매 개발이 가능해질 전망이다.

한국연구재단은 조재흥 DGIST 교수 연구팀이 생체모방물질인 금속-활성산소 종의 나프탈렌 산화 반응을 규명했다고 23일 밝혔다.

나프탈렌은 벤젠고리 두 개로 이루어진 방향족 탄화수소로, 석탄이나 타르와 같은 연료를 사용하는 공장의 부생성물 중에 큰 비중을 차지하는 유해 물질이다. 

나프탈렌은 탄소-수소 결합에너지가 강하고 산화되기 어렵고, 방향족 탄화수소 중에서도 가장 안정된 구조를 갖고 있다. 환경·생물학적으로 독성의 나프탈렌을 효과적으로 산화시키고 분해할 수 있는 촉매 개발이 중요하다.

이에 연구팀은 망간 화합물에 산화제를 이용해 생체모방물질인 망간-하이드록소 종을 합성했다. 합성된 망간-하이드록소 종은 그동안 알려진 망간-활성산소 종에서 반응성(환원전위)이 가장 크다는 사실을 알아냈다.

망간-하이드록소 종이 산성 조건에서 산화력이 강화되고, 나프탈렌과 반응한다는 사실을 확인한 것은 이번이 처음이다. 이를 통해 금속-하이드록소 종이 나프탈렌 산화 효소로서 역할을 할 수 있다는 사실이 입증됐다. 

조재흥 교수는 "환경적으로 문제가 되고 있는 방향족 화합물을 효과적으로 산화시키거나 제거할 수 있는 촉매 개발이 기대된다"라며 "앞으로 나프탈렌 산화 반응에 대한 전체 기작을 정확하게 규명하는 연구를 지속할 계획"이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 C1가스리파이너리사업, 기초연구사업, DGIST 일반사업의 지원을 받았다. 연구 결과는 화학 분야 국제학술지인 '앙케반테 케미(Angewandte Chemie)'에 지난 달 27일자 논문으로 게재됐다. 

망간-하이드록소에 의한 나프탈렌 산화 반응 도식.<자료=한국연구재단 제공>
망간-하이드록소에 의한 나프탈렌 산화 반응 도식.<자료=한국연구재단 제공>
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