전합성(신약합성경로) (total synthesis)
쉽게 풀면
전합성은 자연에서 얻거나 시중에서 구할 수 있는 비교적 단순한 화합물을 출발점으로 삼아, 여러 단계의 화학 반응을 순서대로 거치며 목표로 하는 복잡한 약물 분자를 처음부터 끝까지 만들어내는 과정입니다. 어떤 순서로 어떤 반응을 적용할지 계획하는 것이 합성 경로 설계의 핵심입니다. 천연물의 전합성은 때로 자연에서 소량만 얻을 수 있는 물질을 실험실에서 대량으로 재현하기 위한 목적으로도 이루어진다. 각 단계마다 반응이 끝난 뒤 순도를 확인하는 과정도 함께 필요해, 실제 소요 시간은 반응 단계 수보다 훨씬 길어지는 경우가 많다.
왜 중요한가
간단한 출발물질로부터 여러 단계의 화학반응을 거쳐 복잡한 천연물이나 신약 후보물질을 완전히 인공적으로 합성하는 과정으로, 천연 자원에 의존하지 않고 안정적인 대량 공급을 가능하게 합니다. 전합성 과정에서 개발된 새로운 반응이나 촉매는 그 자체로 다른 화합물 합성에도 응용되는 화학적 자산이 되기도 한다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
간단한 원료로부터 목표 화합물을 만드는 데 여덟 단계의 화학 반응이 필요했고, 처음 넣은 양의 22% 정도만 최종 목표 물질로 얻어졌다는 결과입니다.
복잡한 목표 화합물을 처음부터 구축해가는 합성 경로를 설명하는 문맥이다.
조금 더 깊게 보면
전합성 경로가 학술적으로 우아하게 완성되었다 하더라도 반응 단계 수가 많고 수율이 낮으면 상업적 생산에는 적합하지 않아, 공정화학 단계에서 별도의 경제적 재설계가 필요한 경우가 많습니다. 전합성 경로는 목표 분자의 어느 부분을 먼저 만들지에 따라 처음부터 끝까지 순서대로 이어가는 선형합성과, 여러 조각을 따로 만든 뒤 마지막에 결합하는 수렴합성으로 나뉘며, 수렴합성은 대체로 전체 수율 손실을 줄이는 데 유리하다.
주의할 점
전합성 경로는 단계 수가 늘어날수록 전체 수율이 급격히 떨어지고 제조 비용이 커질 수 있어, 대량 생산을 고려한 공정 최적화가 중요합니다. 전합성 경로에서 특정 반응 단계가 원치 않는 입체이성질체를 함께 생성하면, 목표로 하지 않은 이성질체를 분리·제거하는 추가 공정이 필요해 수율과 비용에 큰 영향을 준다. 반응 단계마다 발생하는 부산물과 폐기물 처리 비용도 실제 합성경로를 선택할 때 함께 고려해야 하는 실무적 요소다.