적절한 촉매 개발로 반응에 소모되는 시약을 획기적으로 줄이는 일이 가능해졌고, 에너지와 시간 등 여러 측면에서 이로운 점을 가져다 준다. 뿐만 아니라 촉매 기반 반응은 복잡한 분자합성에 필수적인 화학작용기 선택성에 있어서 탁월해 보호기 사용을 줄임으로써 합성에 필요한 스텝수를 줄일 수도 있다. 이처럼 화학 반응에서 ‘촉매’는 노벨 화학상 수상 등을 비롯해 이미 그 중요성이 입증된 매력적인 연구분야이다.

합성 및 의약화학연구실에서는 여러 가지 촉매를 이용해 다양한 유기화학반응을 개발하고 있다. 박철민 교수는 “새로운 유기화학반응을 개발할 경우 복잡 다양한 구조 화합물의 합성에 강력한 도구로 이용될 수 있다”며 “이를 이용해 생리활성을 가진 화합물의 디자인 및 합성을 목표로 하고 있다”고 설명했다. 다양성과 특이성을 갖춘 화합물들의 확보는 신약 후보 물질 도출의 출발에서부터 각 단계의 엄격한 기준을 통과해 전임상, 임상 단계에 이르기까지 결정적인 역할을 한다. 예를 들어 타겟단백질에 선택적으로 결합해 그 기능을 제어할 수 있는 유기분자의 디자인 및 합성시, 시작 화합물의 구조적 특성은 신약으로서의 성공여부를 결정짓는 중요한 요소이며, 또한 신물질의 특허 보호에 있어서도 매우 중요하다. 박철민 교수 연구실에서는 이같은 요구를 만족하기 위한 새로운 합성법 개발에 초점을 맞추고 있다. 또한 박철민 교수는 “세포의 생명 현상은 세포내 단백질, 핵산 등 생분자들의 다이나믹한 생성, 소멸 및 서로 간의 상호작용에 의해 조절 유지되는데 본질상 연구가 매우 어려우며 생물학에서의 접근 방법도 제한적이다”며 “이를 극복하기 위해 유기화학 반응을 개발, 이를 도구로 이용해 이러한 문제에 대한 접근을 시도하고 있다”고 밝혔다.
최근 들어 질소고리화합물들은 생리활성을 띠는 다양한 천연물과의 약등 합성 화합물의 중요한 구조 단위로서 많은 관심을 받고 있어 박 교수 연구실에서는 가시광선을 사용하는 광촉매를 이용해 여러 구조의 질소고리 화합물을 효율적으로 합성하는 방법을 개발 중에 있다.

화학반응의 에너지원으로서 가시광선의 이용은 태양광과 같이 쉽게 사용할 수 있으며, 안전하고 친환경적, 경제적이며 온화한 반응 조건을 구성할 수 있다는 점에서 많은 이로움이 따른다.
반응의 작동 원리는 촉매가 가시광선 흡수로 인해 들뜬 상태가 된 다음, 전자이동을 통해 반응 기질이 활성화되고 분자내 혹은 분자간 반응을 통해 생성물을 만들게 된다. 박 교수는 “이 반응은 가시광선 영역을 흡수하는 광촉매를 이용하므로 이 영역을 흡수하지 않는 여러 종류의 유기화합물을 반응기질로 사용할 수 있다”며 광촉매반응의 잠재력에 대해 설명했다.
이에 대한 지금까지의 연구 결과들은 미국화학회지, 독일화학회지 등 유수 저널에 보도되었고 이러한 합성법으로 합성된 화합물들을 이용해 세포내 다양한 단백질 타겟에 대한 생리 활성도도 연구 중에 있다.
박 교수는 “새로운 합성법 개발 연구는 제약, 전자 재료 등 유기 분자의 기능에 의존하는 여러 분야에 커다란 영향을 미친다”며 “이러한 노력으로 향상된 기능 및 성질을 가진 신물질들을 우리 생활에 직접 이용 가능하게 될 것으로 기대된다”고 전했다.
합성 유기 화학은 유기화합물에 의존하는 여러 분야를 뒷받침하는 기초 분야로서, 새로운 물질이 실생활에 이용 가능하기 위해서는 경제적, 효율적인 합성이 가능해야 한다.
앞으로 고급 인력 양성과 지속적인 연구 개발이 이루어져 현 연구가 한 단계 더 발전하기를 기대해 본다.