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생체 내에서 산소의 활성화에 관여하는 금속촉매효소는 중심 금속에 산소가 결합된 금속-활성산소 형태의 반응 중간체(금속-옥소 (M=O), 금속-수퍼옥소 (M-O2·-), 금속-퍼옥소 (M-O22-) 및 금속-히드로퍼옥소 (M-OOH): 그림참조)를 경유해 산소를 기질에 전달하는 것으로 알려져 왔다. 이러한 생명 화학의 이해는 생체 모방 화합물의 합성과 그 구조 또는 전자적 특성의 조사, 그리고 반응성의 관찰로부터 많은 도움을 받아 연구가 진행되고 있다. 금속촉매효소는 거대한 단백질 부분과 산소를 직접 활성화 시키는 활성 중심으로 나누어 지고, 그 활성 부위는 중심 금속과 주변을 둘러싼 배위자로 이루어져 있으며, 이 활성 부분을 모방한 화합물을 사용하여 연구를 수행해 오고 있다.

그러므로, 본 연구실에서는 생체모방화합물로써 다양한 리간드 시스템을 갖는 금속화합물을 합성한 후, 그들의 금속-산소 중간체를 생성시켜, 중간체들의 기질 산화에 대한 반응성을 확인하고, 그 반응 메커니즘을 규명해 오고 있다. 특히, 최근 일련의 전이금속을 이용하여 금속-활성산소(M-O2: M = Cr, Mn, Fe, Co, Ni) 화합물들의 합성, 구조 또는 분광학적 분석, 그리고 반응성에 대한 체계적인 결과들을 거대고리 배위자(n-TMC: n = 12, 13, 14)를 사용해 얻을 수 있었다. 주목할만한 성과로 여러 새로운 금속-활성산소종이 저온 단결정 구조 분석법에 의해 end-on metal-superoxo 또는 side-on metal-peroxo 종으로 존재한다는 것을 규명한 바 있다. 또한 이러한 중간체들의 반응성에 영향을 미치는 인자로써 pH를 포함한 용매 시스템, 리간드 토폴로지 및 레독스-비활성 금속 (Ca2+, Mg2+, Zn2+, Sc3+ 등)의 존재에 따른 영향에 관해 연구해 오고 있다.