신물질의 합성과 응용

  무공해농약, 무중력을 이용한 신약개발

  태고에 우리의 보잘 것 없었던 인류가 처음, 불을 알고 도구를 만들어 사용하기 시작하여, 현재의 과학문명을 누리게 된것은 인간의 새로운 미지세계에 대한 무한한 동경과 끊임없는 도전의 결과라 할 수 있다. 화학은 그러한 미지세계중, 물질의 본질을 다루는 분야이다.
  그래서 화학의 관심 대상은 우주에 존재하는 모든 화합물이며 그에 대한 구조와 성질들을 알아내고 이용하는 것이 목적이라 할 수 있다. 현재 화학계에서 미래의 산업으로 가장 각광으로 받고 있는 분야가 정밀화학이다.
  정밀화학이란, 석유화학, 비료등과 같은 장치위주의 대형화학공업과는 달리 설비투자가 소규모이며 소량 생산으로도 높은 부가가치를 얻을 수 있는 특수기능의 신물질 합성과 같은 기술의 고도화가 요구되는 정밀도 높은 화학공업에 응용되는 것을 말한다. 이러한 신물질이란, 그 화합물의 기능에 따라 의약, 농약, 염료, 세제등으로 사용될 수 있거나 이외의 여러가지 특수기능을 가진 화합물들을 의미한다. 농약의 경우, 기존의 합성농약이 다른 생물체에까지 독성을 미치고 환경공해를 일으켜 문제시 되어왔다. 그런데 요즘의 무공해농약이란 어떤것인가? 예를들면 이러하다. 대부분의 곤충들은 단단한 각질의 외피를 갖고 있는데, 곤충의 체내에서 이 각질을 만드는 화합물을 분해시키거나 기능을 마비시키는 화합물을 만들어 살충제로 사용하면, 각질을 가진 곤충들만을 선택적으로 제거할 수 있을 것이다. 이러한 비슷한 원리를 이용한 무공해 농약들은 이미 여러종류가 사용되고 있으며 이외에도 여러질병에 대한 치료제, 단백질을 분해하는 천연화합물을 이용하여 자연분해가 가능한 무공해 세재, 방충, 방균이 가능한 염료등 많은 종류의 화합물들이 실용화되었거나 연구중에 있다.
  신물질의 개발은 천연화합물중에 특이성을 나타내는 화합물을 찾아 합성하거나 다양한 화합물을 만들어 그 화합물들의 특이성을 직접 조사하는 방법으로 이루어지고 있다. 의약품의 경우 신약품 한 가지 개발을 위해 평균, 약 2만개의 화합물이 합성되며, 임상실험까지 7~10년이 소요되며 약 7천만달러의 엄청난 경비가 필요하다. 그러나 지금은 Computer Graphic을 이용하여 분자구조를 연구, 합성물질이 분자설계에 요구되는 노력을 대폭 줄일 수 있게 되었다. 보통의 유기반응에서 합성이 어려운 화합물들의 경우, 미생물을 이용하거나 유기금속화합물을 이용하는등의 새로운 반응조건에서의 합성이 응용되어지고 있으며, 우리 화학과에서도 반도체 촉매를 이용한 광전자 반응, 유기 촉매화합물을 이용한 반응, 초음파를 이용한 반응등, 새로운 반응조건에서의 유기반응들이 시도되고 있다. 또한 미국과 유럽에서는 우주의 무중력을 이용한 신약개발이 시도되고 있는데, 실제 미국의 디스커버리호에서 5종류의 단백질결정을 합성하였는데 이들 단백질은 지상에서는 중력이 방해가 되어 큰 결정을 얻을 수 없던 것으로 이 결정을 이용, 분자구조를 밝혀낸 후, 지상에서 양산하게 될것이라 한다. 이러한 신물질합성은 필요와 목적에 다라 광범위하게 응용될 수 있을 것이다. 이외에도 A.Z.Obenzene유도체가 빛에 의해 두가지형태의 이성질체로 존재하는 것을 이용, 최고밀도의 정보기억장치의 DATA저장방법으로 이용하는등, 유기화합물을 이용하여 분자수준의 Memory, Diod, Rectifier, Transistor를 개발하는 연구가 진행되고 있으며, 화합물의 특성을 응용하는 새로운 시도들이 활발히 진행되고 있다.

  이재범(화학ㆍ석사과정)

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