김희정, 김선빈, 김지환, 정준영* | 국민대학교 화학과 조교수, jjoung@kookmin.ac.kr 서 론 유기반응 예측은 신약 개발, 유무기 소재 합성, 화학 공정 최적화 등 다양한 산업 분야에서 핵심적인 과제로 자리 잡고 있다. 생성물 구조, 반응 경로, 선택성, 수율, 부반응 발생 가능성 등을 사전에 예측할 수 있다면, 실험에 소요되는 시간과 비용을 획기적으로 줄이고 보다 효율적인 합성 전 략을 수립할 수 있다. 전통적으로 유기반응 예측은 반응 메커니즘과 작용기 변환에 관한 전문가의 경험적인 지식에 의존해 왔다. 이를 모방한 규칙 기반(rule-based) 접근법은 미리 정의된 반응 규칙을 데이터베이스화하고, 주어진 기질에 적합한 규칙을 탐색하는 방식으로 작동한다. 이러한 접근법은 일반적인 반응 유형에 대해서는 높은 정확도를 보이지만, 새로운 반응 유형이나 희귀한 반응에 대한 일반화 능력이 제한적이다. 또한 방대한 반응 규

한예리 | 덕성여자대학교 화학과 조교수, hanyeri@duksung.ac.kr 서 론 양이온성 헤테로고리 염 구조를 갖는 퀴놀리늄(quino-linium) 염은 퀴놀린(quinoline)으로부터의 간단한 N-알킬화 반응 등을 통해 비교적 용이하게 합성될 수 있으며, 이러한 높은 합성 접근성과 구조 변형의 용이성을 바탕으로 최근 다양한 연구 분야에서 주목받고 있다.[참고문헌 1-2] 특히 퀴놀린 및 퀴놀리늄 핵심 골격은 여러 천연물과 생리활성 분자에서 공통적으로 발견되는 구조적 모티프를 포함하고 있어 의약화학 분야에서 지속적인 관심을 받아왔다.[참고문헌 3] 이러한 특성은 신규 생리활성 화합물의 설계와 기능성 분자 개발에 있어 퀴놀리늄 염이 유용한 분자 플랫폼이 될 수 있음을 시사한다. 또한 공액계가 확장된 구조를 도입할 경우 우수하거나 조절 가능한 형광 특성을 나타낼 수 있어, 형광 소재, 바이오이미징, 광기능성 재료 등 소재화학 분야

박가은, 신주현, 이서연, 송하영* | 가천대학교 화학과 조교수, hayoungs@gachon.ac.kr 서 론 카이랄 리간드의 개발은 이들이 도입된 전이금속 촉매를 이용한 비대칭 합성뿐만 아니라,[참고문헌 1] 원편광 발광(circularly polarized luminescence, CPL)[참고문헌 2] 등 카이랄 기능성 재료 개발에서 중요한 연구 축으로 자리 잡고 있다. 이러한 맥락에서 질소-헤테로고리 카벤(N-heterocyclic carbene, NHC)은 강한 σ-전자 공여성과 높은 구조적 다양성을 바탕으로 배위화학에서 필수적인 리간드로 자리매김하였으며,[참고문헌 3] 이를 기반으로 한 카이랄 NHC 리간드는 다양한 촉매 반응에서 높은 거울상 선택성을 구현해 왔다.[참고문헌 4] 한편, 고리형 (알킬) (아미노)카벤(cyclic (alkyl)(amino)carbene, CAAC)은 기존 NHC와 달리 카벤 중심의 α-위치에 4

탁나연, 엄채윤, 김현석* | 충남대학교 화학과 조교수, hyunseok@cnu.ac.kr 서 론 고분자는 반복 단위체인 단량체(monomer)가 공유결합을 통해 연결된 거대 분자이다. 낮은 밀도, 우수한 가공성, 높은 화학적 안정성 등의 특성을 바탕으로 금속이나 세라믹과 같은 기존 소재를 대체하는 기능성 소재로 널리 활용되고 있으며, 현대 사회의 기술 발전과 산업 구조를 지탱하는 중요한 재료로 자리 잡고 있다.[참고문헌 1] 특히 고분자 관련 소재는 최근까지 자동차, 항공우주, 반도체, 에너지 저장 장치, 의료기기 등 다양한 첨단 산업에서 필수적인 역할을 수행하고 있다. 이러한 폭발적인 수요에 맞추어 전 세계 고분자 생산량은 지속적으로 증가하여 현재 연간 약 4억 톤 이상이 생산되고 있으며, 이 중 상당량이 적절히 재활용되지 못한 채 매립되거나 자연환경에 축적되고 있다.[참고문헌 2] 대규모 생산과 사용이 편의성과 동시에 환경적

김토은, 김홍기* | 공주대학교 화학과 조교수, hongkikim@kongju.ac.kr 서 론 최근 분자 진단 및 바이오센서 분야에서는 신속성, 고감도, 그리고 분자 수준의 특이성을 동시에 구현할 수 있는 분석 플랫폼에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있으며, 이에 따라 기존 진단 기술의 한계를 보완하는 새로운 센싱 전략의 개발이 활발히 이루어지고 있다.[참고문헌 1, 2] 이러한 연구 흐름은 질병 진단에 국한되지 않고 건강관리, 암, 환경 및 식품 안전 분석 등 다양한 분야로 확장되며, 바이오센서 연구 전 반의 기술적 진보를 가속화하고 있다.[참고문헌 3, 4] 크리스퍼(Clustered Regularly Interspaced Short Palin-dromic Repeats, CRISPR) 유전자가위시스템은 특정 염기 서열을 정밀하게 인식할 수 있어 이러한 요구에 부응하는 분자 인식 기술로 주목받고 있다.[참고문헌 5, 6] 특

전한솔, 임도현, 김효연* | 서울시립대학교 융합응용화학과 조교수, xjin@uos.ac.kr 서 론 암모니아는 화학 비료의 핵심적인 원료이며 실제로 생산되는 암모니아의 대부분은 농업 분야에서 직간접적으로 소비된다. 1909년에 이루어진 하버-보슈(Haber-Bosch Process) 합성법의 개발은 암모니아의 대량생산을 가능케 하였으며 이는 인류를 기아에서 해방시킨 중대한 성취로 화학이 인류에 기여한 가장 큰 공헌의 하나로 여겨지고 있다. 그러나 하버-보슈 공정은 에너지 집약적이며 생산 과정에서 온실가스인 이산화탄소를 대량으로 발생시킨다는 문제점을 가지고 있다. 21세기에 들어서며 온실가스 배출량 증가로 인한 이상기후 발생 빈도 증가 및 식량 부족 등 지구온 난화 문제가 대두되며, 각 산업 분야에서 탄소중립 실현을 위한 온실가스 배출량의 감축이 강력히 요구되고 있다. 이에 따라, 하버-보슈 공정을 대체할 친환경적이고 지속 가능한 암모니아

지상민, 고혜란* | 중앙대학교 화학과 부교수, hrkoh@cau.ac.kr 서 론 생체분자는 고유한 3차원 구조를 기반으로 기능을 수행하며, 구조 변화는 기능 상실뿐 아니라 효소 활성, 신호전달, 단백질 상호작용 등 생체 내 조절 메커니즘 전반에 직접적인 영향을 미친다. 따라서 구조 변화의 정밀한 이해는 질병의 작동 원리와 세포 시스템의 동적 조절 과정을 규명하는 데 필수적이다. 그러나 대부분의 생체분자는 수 나노미터 크기이며, 전이 상태나 반응중간체처럼 매우 짧은 시간 동안만 존재하는 구조는 기존의 결정학, NMR, Cryo-EM 등과 같은 정적 구조 분석 기법만으로는 충분히 포착하기 어렵다. 생체 원자힘현미경(Bio-AFM)과 같이 동적 관찰이 가능한 기술도 존재하지만, 공간 분해능의 한계로 인해 고해상도 구조 규명에는 제약이 따른다.[참고문헌 1] 이러한 상보적 한계를 극복하기 위한 접근으로 단분자 형광 공명 에너지 전달(

동방선 | 서강대학교 화학과 조교수, dongbang@sogang.ac.kr 서 론 유기화학에서 탄소–탄소 결합 형성은 새로운 물질의 구조와 기능을 설계하는 데 핵심적인 반응이다.[참고문헌 1] 특히 평면적인 C(sp2)–C(sp2) 결합을 넘어 입체적 다양성을 갖춘 C(sp3)–C(sp3) 결합을 구현하는 기술은 현대 합성화학의 가장 흥미로운 도전 중 하나로 꼽힌다. 의약품, 농약, 기능성 소재 등 실제 응용 분야에서도 C(sp3) 결합은 생체적합성과 물리화 학적 안정성을 동시에 높여주기 때문에, 이를 효율적으로 구축할 수 있는 전략의 중요성은 점점 커지고 있다.[참고문헌 2] 그러나 기존의 전이금속 촉매 반응들은 대부분 평면적인 sp2 탄소 중심에서 최적화되어 있어, 같은 반응 조건을 적용하게되면 sp3 중심에서는 산화적 첨가가 느려진다는 점, β-수소 제거(β-hydride elimination) 반응의 가능성, 그리고 라