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김 민 평  울산과학기술원 화학 및 에너지화학공학과

홍 성 유  울산과학기술원 화학 및 에너지화학공학과

전 중 현  연세대학교 의과대학 핵의학교실

저널명

The Journal of Organic Chemistry

논문제목

Direct 18F-Fluorosulfurylation of Phenols and Amines Using an [18F]FSO2+ Transfer Agent Generated In Situ

연구과제 수행 중 생긴 에피소드

새로운 표지 방법론을 개발하는 데 있어 효율적인 공동연구의 중요성을 다시 한번 실감하는 계기가 되었습니다. 처음 SuFEx chemistry가 Scripps 연구소에 있는 Sharpless group에 의해 소개될 당시에는, sulfur-fluorine의 결합을 형성하는데 SO2F2라는 gas를 사용했기 때문에 H218O에 수화된 상태로 얻어진 불소-18을 이용하여 -SO2F 결합에 표지시키는 일이 불가능해 보였습니다. 이번 연구를 통해, QMA에 흡착된 불소-18을 이미다졸리움 염으로 용출하는 과정에서 [18F]SO2F2 가 생성된다는 사실을 NMR로 확인함으로써 [18F]SO2+를 도입할 수 있는 메커니즘을 이해할 수 있는 계기가 되었습니다.

연구과제 수행 중 보람되었던 일

Sharpless group이 동위원소 교환반응(isotopic exchange)으로 아릴 플루오르 설페이트를 합성한 반응을 2021년에 소개하였습니다. 그와 비슷한 시기에 저희 공동연구팀에서 아릴 이미다질레이트 (aryl imidazylate)를 이용한 방법으로 아릴 플루오로 설페이트를 표지하는 방법을 2020년에 소개하였으니, 대략 비슷한 시기에 연구가 진행된 것을 알 수 있습니다. 시기적으로 2020년 이후 SuFExable 분자에 불소-18을 도입하는 연구가 본격화되었고, 우리 공동연구팀도 이 분야에서 선도적으로 방법론을 개발하고 있다는 점을 뿌듯하게 생각합니다. 현재 여러 연구 기관에서 수행하고 있는 방사성추적자의 개발과는 별도로, 특별한 작용기에 대한 표지방법론의 개발 또한 꼭 필요한 기초분야이고, 다양한 표지방법 기술을 바탕으로 향후 약리학적으로 활성이 있는 화학물질에 동위원소를 도입해 치료 및 진단제제로 발전시킬 수 있는 원천기술을 확보하는데 의미가 있다고 생각합니다.

이 분야로 진학하려는 후배들을 위한 조언

방사성의약품의 개발과 함께 다양한 화학구조에 불소-18 표지하는 방법론에 관한 연구도 많은 주목을 받고 있습니다. 특히, 효율적인 표지 방법론의 개발은 구조적으로 복잡하고 다양한 구조를 가진 화합물에 동위원소를 도입하는 방법을 제공하기 때문에 중장기적으로 파급효과가 큰 부분입니다. 이런 기초분야에도 꾸준히 관심을 가지고 도전해서 방사성의약품 개발에 기여할 수 있을 것입니다.

연구활동 관련 계획

불소-18 동위원소으로 표지할 수 있는 새로운 플루오로 설포닐 계열의 화합물을 지속해서 합성 및 표지할 것이며, 특히 방사성추적자로 개발 가능성이 확인되는 물질에 대해서는 생물학적 안정성을 평가해 궁극적으로 전임상/임상연구에 사용할 수 있도록 할 예정입니다. 이러한 작용기에 대한 확장성을 넓히기 위해 현재 동위원소 교환반응에 관한 연구가 진행 중입니다. 또한, 설포닐 작용기를 포함하는 방사성의약품으로 개발 가능성을 높이기 위해, 생물학적 타겟과의 상호작용에 관한 연구를 병행하여 다양한 분자영상 제제의 개발로 확장해 나갈 계획입니다.