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의약품 제조 효율을 늘릴 수 있는 녹색 촉매 기술
'Green' catalysis technique aims to boost pharmaceutical manufacturing efficiency

해외과학기술동향

2018-02-17


의약품의 약 70%는 팔라듐에 기반을 둔 촉매 공정으로 제조된다. 이 공정은 빠르거나 또는 효율적이지만, 둘 다는 아니다. 이에 미국 연구진은 최소한의 공정 처리 비용으로 크게 효율성을 향상시킨 친환경 화학 공법을 개발했다고 보고했다. 특히 이들 팔라듐을 이용한 촉매 반응은 작은 유기 분자 내의 탄소를 연결하여 의약품과 다른 응용에 사용되는 보다 큰 분자를 만들 때 사용될 수 있다. 전통적으로 이 작업은 두 가지 방법으로 수행되어 왔다.

균일한 공정에서는, 팔라듐은 용액에 녹여서 유기 분자나 시약에 최대한 노출되게 한다. 이 공정은 매우 빠르지만, 많은 양의 팔라듐이 소비된다. 왜냐하면 타깃 분자를 수확한 후에는 폐기되기 때문이다. 팔라듐을 재생하더라고 비용이 많이 든다. 복구 공정이 비싸기 때문이다.

불균일 공정에서는, 팔라듐은 팩-베드 공정기 내의 딱딱한 기질에 고정이 되고, 시약은 반응기를 통과하게 된다. 이 공정은 시간은 매우 오래 걸리지만, 낭비되는 팔라듐은 거의 없다. 이에 연구진은 이 두가지를 혼합해서 유사-균일 촉매 공정이라고 하는 방법을 개발, 시험했다고 밝혔다. 즉 반응은 균일상 촉매처럼 빠르지만, 거의 모든 팔라듐은 보존할 수 있게 되었다고 연구진은 설명했다.  새로운 기술은 연구진이 마이크로 유체를 사용해서 개발한 신축성있는 실리콘 화학을 기반으로 한다. 마이크로 구를 만드는 방법은 유트뷰를 통해 볼 수 있다 (https://www.youtube.com/watch?v=YwkFvMhtIdk). 또한 관련 연구는 AIChE Journal (2018)에 게재되었다 ( DOI: 10.1002/aic.16119).

각 실리콘 마이크로 구는 팔라듐이 탁재되어 있다. 시약은 마이크로구를 통과하도록 했으며, 팔라듐과 상호작용을 한다. 생성된 약제 분자는 미세구를 통과하여 미세구를 떠나지만, 팔라듐은 미세구에 잡힌 채 그대로 남아 있다.

연구진은 이번에 개발된 기술이 비균일상 기술보다는 훨씬 빠르지만, 전통적인 균일상 공정보다는 약간 느리다고 말한다. 따라서 반응 수득률을 높이기 위해 탄성 미세구 기술을 최적화하고 있다고 말했다.

이번 기술의 또 다른 장점 중 하나는 비독성 용매인 물과 에탄올을 사용한다는 점이라고 연구진은 말했다.  전통적인 균일상 기술에서는 비환경적인 톨루엔을 용매로 사용한다. 이것은 녹색 화학을 이용해서 보다 효율성을 높였다는 점에서 의의가 더욱 크다고 연구진은 주장했다.  

  • 관련연구자

    Milad Abolhasani

  • 관련기관

    North Carolina State University

  • 과학기술분류

    화학

  • 본문키워드(한글)

    촉매, 그린 화학, 팔라듐, 약물 개발

  • 본문키워드(영문)

    catalysis, green chemistry, palladium, drug development

  • 원문언어

    영어

  • 국가

    미국

  • 원문출판일

    2018-02-14

  • 출처

    https://phys.org/news/2018-02-green-catalysis-technique-aims-boost.html