탄소와 탄소를 연결하는 기술…스즈키 반응이 넓혀온 분자의 가능성

이경희 기자
입력 2026.09.13 08:48
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▲ 2010년 노벨 화학상을 받은 일본의 화학자 아키라 스즈키(Akira Suzuki) [사진=The Nobel Prize X]

서로 떨어져 있는 탄소 원자를 연결해 새로운 분자를 만들어내는 화학반응이 있다. 바로 ‘스즈키 반응(Suzuki reaction)’이다. 다양한 유기화합물을 비교적 효율적으로 결합할 수 있는 이 반응은 의약품을 비롯해 기능성 소재와 전자재료 등 여러 분야의 분자 합성에 활용되고 있다.

노벨상 공식 계정인 The Nobel Prize는 12일 오후 12시53분 X를 통해 스즈키 반응을 소개했다. 게시물은 이 반응이 2010년 노벨 화학상을 받은 일본의 화학자 아키라 스즈키(Akira Suzuki)의 이름에서 유래했으며, 스즈키 결합(Suzuki coupling)이 탄소 원자를 서로 연결하는 데 사용된다고 설명했다.

또한 빛을 내는 고분자를 만들거나 빛을 포착하는 분자를 개발하는 과정에서도 스즈키 결합이 활용돼 왔다고 소개했다.

▲ 스즈키 결합(Suzuki coupling)이 탄소 원자를 서로 연결하는 모습. [사진=The Nobel Prize X]

아키라 스즈키가 발전시킨 탄소-탄소 결합

스즈키 반응은 1979년 아키라 스즈키와 연구진이 발표한 탄소-탄소 결합 반응이다. 유기붕소 화합물과 유기 할로젠 화합물 등을 팔라듐 촉매 아래에서 결합시켜 새로운 탄소-탄소 결합을 형성하는 것이 기본적인 원리다.

이 반응의 중요한 특징은 서로 다른 유기분자를 선택적으로 연결할 수 있다는 점이다. 복잡한 분자를 합성할 때 필요한 탄소 골격을 단계적으로 구성할 수 있어 유기합성 화학에서 널리 활용되는 방법으로 발전했다.

스즈키는 이 연구 성과를 인정받아 리처드 F. 헥(Richard F. Heck), 네기시 에이이치(Ei-ichi Negishi)와 함께 2010년 노벨 화학상을 받았다. 노벨위원회는 세 사람이 팔라듐 촉매를 이용한 교차결합(cross-coupling)을 통해 유기합성 분야의 중요한 발전을 이끌었다고 평가했다.

의약품 합성에서 첨단 소재까지

유기화학에서 탄소-탄소 결합은 분자의 골격을 만드는 기본적인 요소다. 어떤 탄소를 어떤 방식으로 연결하느냐에 따라 만들어지는 분자의 구조와 성질이 달라지기 때문이다.

스즈키 반응은 이러한 탄소 골격을 구성하는 과정에서 활용도가 높은 합성법 가운데 하나로 자리 잡았다. 특히 복잡한 구조의 유기화합물을 만들어야 하는 의약품 연구와 기능성 화학물질 개발에서 중요한 도구로 사용돼 왔다.

활용 분야는 의약품이나 화학물질에만 한정되지 않는다. 노벨상 공식 자료는 스즈키 결합을 통해 빛을 내는 고분자를 만들거나 빛을 포착하는 특성을 가진 분자를 개발하는 데 활용할 수 있다고 설명한다.

탄소 원자 사이의 결합을 정밀하게 형성하는 기술이 분자의 전기적·광학적 특성을 조절하는 데까지 이어지는 것이다.

빛을 다루는 분자와 고분자

The Nobel Prize가 이번 게시물에서 별도로 언급한 분야가 빛을 내는 고분자와 빛을 포착하는 분자다.

고분자는 작은 구조 단위가 반복적으로 연결된 물질이다. 어떤 분자들을 어떤 방식으로 연결하느냐에 따라 전기적 또는 광학적 성질을 갖는 다양한 기능성 고분자를 만들 수 있다.

스즈키 반응은 이러한 분자의 구조를 설계하는 과정에서 활용될 수 있다. 서로 다른 유기구조를 연결하면서 원하는 특성을 가진 분자를 만들어가는 데 필요한 화학적 수단을 제공하기 때문이다.

빛을 흡수하거나 포착하는 분자를 만드는 연구에서도 같은 원리가 적용된다. 탄소 골격을 구성하는 방법을 조절함으로써 분자의 전자적 특성과 빛에 대한 반응을 변화시킬 수 있다.

팔라듐 촉매를 이용한 교차결합

스즈키 반응을 설명할 때 빼놓을 수 없는 것이 팔라듐 촉매다.