조재흥 교수
[대전=일요신문] 육심무 기자 = 대구경북과학기술원 조재흥 교수(사진) 연구진이 나프탈렌을 분해하는 새로운 생체모방물질을 합성하는 데 성공했다.
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 어려운 방향족 탄화수소 중에서도 가장 안정한 구조를 가지고 있어 독성의 나프탈렌을 효과적으로 산화시키고 분해할 수 있는 촉매 개발은 환경·생물학적으로 매우 중요하다.
연구팀은 망간 화합물에 산화제를 이용해 생체모방물질인 망간-하이드록소 종을 합성하는 데 성공했다. 합성한 망간-하이드록소 종은 그동안 알려진 망간-활성산소 종 가운데 반응성(환원전위: 어떤 물질이 전자를 얻고 환원하려는 경향의 세기)이 가장 크다는 사실을 규명했다.
망간-하이드록소에 의한 나프탈렌 산화 반응 도식=나프탈렌과 반응하여 반응속도 결정단계로서 전자 전달 반응을 하며 형성된 1-나프톨은 다시 망간-하이드록소와 반응하여 최종적으로 나프탈렌에서 6개의 전자가 산화된 1,4-나프토퀴논을 형성한다. (가운데) X선 회절법을 통해 밝혀낸 망간-하이드록소 종의 단결정구조이다.
특히 망간-하이드록소 종이 산성 조건에서 산화력이 강화돼 나프탈렌과 반응한다는 사실을 확인한 것은 이번이 처음이다. 이를 통해 금속-하이드록소 종이 나프탈렌 산화 효소로서 역할을 할 수 있음을 입증했다.
조재흥 교수는 “나프탈렌의 산화 반응을 규명한 이번 연구를 통해 환경적으로 문제가 되고 있는 방향족 화합물을 효과적으로 산화시키거나 제거할 수 있는 촉매 개발이 기대된다”며 “앞으로 나프탈렌 산화 반응에 대한 전체 기작을 정확하게 규명하는 연구를 지속해서 진행할 것”이라고 밝혔다.
이 연구는 화학 분야 국제학술지인 앙케반테 케미(Angewandte Chemie) 4월 27일자에 논문명 ‘Naphthalene Oxidation of a Manganese(IV)-Bis(Hydroxo) Complex in the Presence of Acid’로 게재됐다.
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