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올해 노벨화학상의 수상공적은 효소와 같은 성질을 갖고있는 새로운 화합물을 최초로 합성하고 이 이론을 정립시켰다는데 있다. 이들 새로운 화합물은 분자구조식의 모양이 왕관(크라운)처럼 생겼다고 하여 크라운화합물이라고 부른다.

페더슨은 1967년 처음으로 효소와 같은 촉매작용을 하는 크라운화합물을 합성해내 이 분야를 개척했다. 크랩과 랭은 각각 별도로 페더슨의 이론을 더욱 발전시켜 주객(主客)화학(Host-Guest Chemistry)또는 '열쇠와 고리'의 화학이라고 부르는 새로운 유기화학분야의 장을 열었다.

이들이 만들어낸 화합물은 내부에 특정이온이나 분자를 잡아넣는 독특한 성질을 갖고 있다. 이 성질은 화학자들이 원하는대로 설계해서 만들어 낼수 있으므로 이러한 유기분자는 사람이 원하는 물질을 분리해내는데 유용하게 쓰일수 있다. 어떤 물질이 섞여있을때 그중 한 성분만을 골라내고 싶을 때는 그 특정 성분과 꼭 맞는 유기분자를 이용하면 마치 자물쇠에 꼭맞는 열쇠가 따라오듯 필요한 성분을 결합시키게해서 분리해 낼수 있다는 것이다. 이때 자물쇠에 해당하는 화합물을 만들어내면 열쇠에 해당하는 특정물질을 분리하거나 제조하기가 쉬어지는 것이다. 말하자면 주인이 필요한 손님만 골라 받아들이는 것과 같게 된다.

생체내에서는 거대한 단백질분자의 효소에 의해 이러한 선택성이 높은 주인-손님반응 또는 자물쇠-열쇠반응이 끊임없이 일어나고 있다. 따라서 페더슨등이 만든 유기화합물은 인공 효소의 가능성을 제시하는 것이다.

이같은 성질을 갖고있는 크라운 화합물은 새로운 에너지원의 개발과 환경오염 물질을 정화시키는데 널리 이용될수 있다. 예컨대 바닷물속에 무한히 녹아있으나 정작 따로 뽑아내어 쓰기가 어려운 우라늄을 이 기술을 이용하면 쉽게 추출해 낼수가 있다. 광화학반응의 촉매작용을 하는 특수화합물을 이용하면 물을 광화학적으로 분해해서 수소를 무한하게 얻어 낼 수도 있게된다. 값싼 수소는 공기오염이 없는 대체에너지원으로 기대를 모으고있다.

병원에서는 이 원리를 이용해 환자의 혈액속에 들어있는 나트륨 칼륨 리튬등 특수한 이온물질의 농도를 측정하는데 이같은 유기합성분자가 쓰일 수 있다. 같은 이치로 방사능에 노출된 사람에게서 방사성동위원소만 제거해낼 수 있는 일종의 방사선방어 약제도 만들어 낼 수 있다.
이 분야는 앞으로 생물학 약학 농학 의학 에너지산업등에서 널리 이용될 전망이며 이용가치도 크다는 기대를 모으고 있다.

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1987년 11월 과학동아 정보

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