강원대 이필호(52회) 교수 [입체 제어된 카보레인 합성법 개발]

[재경춘고]

자연과학대학 화학전공 이필호(52회) 교수 연구팀이 비대칭 로듐（rhodium） 촉매를 이용해 카보레인（carborane）의 붕소–수소 결합에 카빈（carbene）의 선택적 삽입 반응을 개발했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘Nature Communications’ 2025년 5월 6일자 （Nature Communications 2025, 16, 4182, DOI:10.1038/s41467-025-59410-0） 에 게재됐으며, 고도로 정밀한 입체선택적 반응 개발이라는 측면에서 유기화학 및 재료과학 분야에 중요한 기여를 한 것으로 평가된다. 이 논문은 연구 결과의 우수성으로 인해 최근 Nature Communications’에 Highlights로 선정되었다.

이 연구는 위치 선택성과 거울상 선택성이 뛰어난 새로운 유기합성 경로를 제시하며, 의약, 전자재료, 초분자 분야 등에 폭넓은 활용이 기대된다.

카보레인은 이십면체 형태의 붕소–탄소 클러스터 화합물로, 화학적 및 생물학적 안정성, 소수성, 구형 기하 구조 등의 특성을 지닌다. 이로 인해 붕소 중성자 포획 요법（Boron Neutron Capture Therapy, BNCT）에서의 약물 전달체, 전이 금속 촉매의 리간드, 초분자 재료의 구성요소 등 다양한 분야에서 주목받고 있다.

이번 연구에서 이필호 교수팀은 키랄 로듐 촉매를 활용해 카보레인과 카빈을 반응시킴으로써, 카보레인 분자의 붕소 근처 탄소 위치에 입체 중심을 도입하는 데 성공했다. 개발된 삽입 반응은 위치 선택성（>50:1 r.r.）과 거울상 이성질체 선택성（99％ e.e.）을 모두 충족하는 정밀한 반응으로 평가받는다.

연구팀은 또한 양자역학 계산과 지형적 근접 표면 분석（steric contour map）을 통해 반응의 전이 구조와 선택성의 기작을 규명, 반응 경로를 시각적으로 명확하게 설명했다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 글로벌 중견연구 II 과제의 지원을 받아 수행됐으며, 이경섭 박사와 G. A. Gonzalez-Montiel 박사가 제1저자로, 미국 오레곤 주립대학교 P. Cheong 교수와 강원대학교 이필호(52회) 교수가 교신저자로 참여했다.