생체모방물질로 유독물질 나프탈렌도 분해한다

생체모방물질로 유독물질 나프탈렌도 분해한다
DGIST 조재흥 교수 "환경오염 물질 제거 생체모사 촉매 개발 기대"

(대전=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 유해물질인 나프탈렌을 분해하는 새로운 생체모방물질을 합성하고 그 작용 메커니즘을 밝혀냈다.
대구경북과학기술원(DGIST) 신물질과학전공 조재흥 교수팀은 23일 생체 내에서 유해물질을 분해하는 금속효소를 모방해 합성한 망간(Mn)-하이드록소 화합물로 나프탈렌(C10H8)을 산화시켜 분해할 수 있음을 확인했다고 밝혔다.

나프탈렌은 벤젠(C6H6) 고리 두 개로 이루어진 방향족 탄화수소로 석탄이나 타르와 같은 연료를 사용하는 공장의 부생성물 중에 큰 비중을 차지하는 유해물질이다.
방향족 탄화수소 중에서도 가장 안정적인 나프탈렌은 탄소-수소 결합에너지가 강하고 산화되기 어려워 분해하는 게 힘들다. 이 때문에 나프탈렌을 효과적으로 산화시키고 분해하는 촉매 개발은 환경·생물학적으로 매우 중요하다.
연구진은 생체 내 산소화 효소 중 활성화 자리에 철(Fe)을 함유한 금속효소(시토크롬 P540)를 모방, 망간 화합물에 하이드록시기(-OH) 2개가 결합한 망간-하이드록소 종을 합성했다.
망간-하이드록소 종은 전자를 얻어 환원하려는 경향(환원전위)이 강해 그동안 알려진 망간-활성산소 종 가운데 반응성이 가장 크고, 산성 조건에서도 산화력이 강화돼 나프탈렌과 반응하는 것으로 확인됐다.
연구진은 망간-하이드록소 종이 산성 조건에서 나프탈렌과 반응한다는 사실을 확인한 것은 처음이라며 이는 금속-하이드록소 종이 나프탈렌 산화효소로서 역할을 할 수 있음을 입증하는 것이라고 설명했다.
조재흥 교수는 "나프탈렌의 산화 반응을 규명한 이 연구로 환경적으로 문제가 되는 방향족 화합물을 효과적으로 산화시키거나 제거할 수 있는 촉매 개발이 기대된다"며 "앞으로 나프탈렌 산화 반응의 전체 기작을 정확하게 규명하는 연구를 계속 진행할 것"이라고 말했다.
과학기술정보통신부·한국연구재단 C1가스리파이너리사업, 기초연구사업 등 지원으로 수행된 이 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 '앙케반테 케미'(Angewandte Chemie. 4월 27일 자)에 게재되었다.

scitech@yna.co.kr
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