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원자(atom): 물질을 이루고 있는 기본 구성 단위. 원자 구조 = 핵 + 전자(electrons) 핵(nucleus): 양성자(protons) + 중성자(neutrons) 원자 번호(atomic number, Z): 원자 속의 양성자 수 질량수(mass number, A): 양성자와 중성자의 합 주어진 원소의 모든 원자들은 동일한 원자 번호를 갖지만, 중성자 수에 따라 각각 다른 질량수를 가질 수 있다. ⇒ 동위원소 동위원소(isotope): 원자 번호가 동일하지만 질량수가 다른 원자 ex. 탄소의 원자 번호는 6이다. 중성자가 6개인 탄소는 질량수가 12이며, 중성자가 7개인 탄소는 질량수가 13이다. 원자 질량/원자량(atomic mass/atomic weight): 어떤 한 원소의 자연에 존재하..

안녕하세요, 라브입니다. 오늘은 버치왈드-하트윅 커플링 반응 (Buchwald-Hartwig cross-coupling)에 대해 알아보도록 하겠습니다. Buchwald-Hartwig cross-coupling은 팔라듐 촉매를 이용한 반응 중 비교적 최근에 개발된 반응으로, C-N bond를 형성하는 반응입니다. 해당 반응은 aryl halide와 primary or secondary amine의 반응으로 aryl amine을 형성합니다. 기존에는 aryl group에 직접적으로 amine을 도입하기는 매우 어려웠는데, 이를 가능하게 했다는 점에서 큰 유용성을 갖습니다. 버치왈드-하트윅 커플링의 반응 매커니즘입니다. 팔라듐 0가 촉매와 aryl halide가 oxidative addition을 통해 com..

안녕하세요, 라브입니다. 이번 글에서는 소노가시라 커플링 (Sonogashira cross-coupling)에 대해 알아보겠습니다. Sonogashira coupling은 organohalide와 terminal alkyne을 이용하여 C-C bond formation을 이루는 반응입니다. 팔라듐 촉매와 조촉매로써 구리(Cu)를 사용한다는 특징이 있으며, 염기(base)의 사용이 필수적입니다. 소노가시라 커플링의 촉매 사이클은 위와 같이 크게 팔라듐 사이클, 구리 사이클 두 가지로 이루어집니다. 먼저 팔라듐 촉매에 의한 반응 사이클을 보시면 그동안 봐왔던 촉매 사이클을 그대로 따릅니다. 활성화된 팔라듐 촉매(A)와 organohalide가 oxidative addition (OA)하여 coordinati..

안녕하세요, 라브입니다. 이번 글에서는 쿠마다 커플링 (Kumada cross-coupling)에 대해 알아보도록 하겠습니다. Kumada coupling은 organohalide와 그리냐드 시약(Grignard reagent)인 organomagnesium를 이용하여 C-C bond formation된 product를 합성하는 반응입니다. 촉매로는 팔라듐 또는 니켈을 이용할 수 있습니다. 쿠마다 커플링의 매커니즘은 위와 같습니다. 기본적인 전이 금속 촉매 사이클과 같이 활성화된 팔라듐 촉매와 organohalide가 oxidative addition을 통해 알킬 그룹이 coordination을 이루고, grignard reagent인 organomagnesium으로부터 transmetalation을 통..

안녕하세요, 라브입니다. 오늘은 Stille cross-coupling 반응에 대하여 알아보도록 하겠습니다. Stille coupling 반응은 팔라듐 0가 촉매를 이용하여 organohalide와 organostannane (organotin)을 coupling하여 C-C bond coupled product를 만드는 반응입니다. 스즈키 커플링, 네기시 커플링 등 다른 팔라듐 촉매 반응 시약과 달리 위 반응에서 사용되는 organostanne은 상대적으로 공기와 수분에 안정적이라는 장점이 있지만 Sn(주석, tin)의 독성 때문에 현재 많이 이용되는 반응은 아닙니다. Stille reaction catalyst cycle은 팔라듐 촉매를 이용한 기본 교차-커플링 촉매 사이클과 동일합니다. 팔라듐 촉매(..

안녕하세요, 라브입니다. 이번 글에서는 스즈키-미야우라 커플링 (Suzuki-Miyaura coupling) 반응에 대해 알아보겠습니다. 스즈키-미야우라 커플링 또는 스즈키 커플링은 팔라듐 0가 촉매를 이용하여 organohalide와 organoborane을 coupling하는 반응입니다. 이 반응을 개발한 스즈키는 Heck, Negishi와 함께 2010년 노벨 화학상을 받았으며 이 반응은 다양한 Polyolefins, styrenes를 포함하여 다양한 biphenyl products를 개발하는 데 유용하게 사용됩니다. Suzuki cross-coupling mechanism입니다. 각 스텝 별로 자세히 살펴보도록 하겠습니다. A + 1 → B (OA, Oxidative Addition): 활성화된 ..

안녕하세요, 라브입니다. 이번 글에서는 네기시 커플링(Negishi coupling)의 기본 매커니즘에 대해 알아보겠습니다. Negishi cross-coupling은 organohalide와 organozinc를 cross-coupling하여 C-C bond를 형성하는 반응입니다. Negishi coupling을 개발한 Ei-ichi Negishi 역시 해당 반응을 개발한 공로를 인정받아 2010년 노벨 화학상을 수상하였습니다. 촉매로는 팔라듐 혹은 니켈 촉매를 사용할 수 있으며, Heck reaction에 비해 반응 scope이 넓습니다. ketone, ester, amine, nitrile 등 다양한 functional group에도 tolerance가 있습니다. 단, 반응에 organozinc c..

안녕하세요, 라브입니다. 이번 글에서는 Heck reaction과 insertion, ß-hydride elimination에 대해 알아보도록 하겠습니다. Heck reaction은 미국 화학자인 Richard F. Heck 교수가 처음 발표한 반응으로, 팔라듐 촉매를 이용하여 alkene과 organohalide를 coupling하여 substituted alkene을 합성하는 반응입니다. Heck 교수는 이러한 C-C bond formation에 대한 새로운 반응을 개발한 공으로 2010년 Suzuki, Negishi와 함께 노벨 화학상을 수상하였습니다. 이 반응은 Pd(0)/Pd(II) catalytic cycle을 이용한 coupling 반응이기 때문에 다른 Pd(0)-catalyzed cross..

안녕하세요. 이번 글에서는 전이 금속 촉매 교차 커플링 반응(Transition metal catalyzed cross-coupling reaction)의 기본에 대해 배워보도록 하겠습니다. 1. 전이 금속이란? 전이 금속이란 주기율표의 4~12족에 속하는 원소들로 화학 결합에 참여가 가능한 d orbital (또는 f orbital)을 가지고 있는 원소들입니다. d orbital은 s와 p block 사이에서 전이될 수 있다는 의미에서 '전이'라는 명칭이 붙었습니다. d orbital에는 부분적으로 전자가 채워져 있으며, 다른 원소들에 비해 상대적으로 전자를 주고 뺏기가 수월하여 촉매로써 역할하기에 좋은 원소입니다. 2. 18-electron rule 18-electron rule은 전이 금속 복합체(..

안녕하세요. 오늘은 EPR effect (Enhanced Permeability and Retention effect)에 대하여 알아보도록 하겠습니다. | EPR effect란? EPR effect란 체내에 들어간 나노 입자가 나노 사이즈로 인해 정상 조직에는 침투하지 못하고, 종양 조직에 침투하여 머무르는 효과를 일컫습니다. 일반적으로 암 세포는 정상 세포에 급격하게 분열하여 성장하기 때문에 촘촘한 정상 조직의 혈관벽과는 달리 암 조직의 혈관은 상대적으로 듬성듬성합니다. 따라서 특정 사이즈의 나노 입자들은 정상 조직의 혈관벽은 침투하지 못하지만, 암 조직의 혈관벽은 침투하여 종양에 효과적으로 머무를 수 있는 것입니다. 이를 이용하여 항암제를 효과적으로 종양 조직에 전달할 수 있기 때문에, 항암제 전달을..

안녕하세요, 라브입니다. 이번 글에서는 NMR (Nuclear Resonance Imaging)과 MRI (Magnetic Resonance Imaging)의 기본 원리에 대해 알아보도록 하겠습니다. 모든 원자의 핵은 자연 상태에서 특정한 축을 기준으로 회전하는 세차운동(precession)을 하고 있으며, 이를 핵 스핀(nuclear spin)이라고 부릅니다. 이러한 핵 스핀은 자석처럼 자기장에 반응을 하는데요. 자연 상태에서 핵 스핀의 축은 각각 무작위한 방향으로 정렬이 되어 있기 때문에 net magnetization은 0으로, 평형 상태(equilibrium)입니다. 이때 원자 고유의 radio frequency (RF)에 맞는 에너지 차이 만큼의 자기장을 가하게 되면 해당 원자의 핵 스핀 축은 ..

안녕하세요, 라브입니다. 근 성장을 위해 단백질 보충제를 검색하다보면 WPI, WPC 등 다양한 종류가 존재하는 걸 알 수 있습니다. 이번 글에서 다양한 단백질 보충제에 대해 아주 간단하게 정리해드리겠습니다. 1. WPI vs WPC vs WPH 1) WPC: Whey Protein Concentrate 농축유청단백질 단백질보충제로 가장 흔하게 쓰이는 단백질. 단백질함량 보통 30~90% 사이임. 80% 정도가 가장 많이 사용됨. 유당이 함유되어 있어 유당불내증이 있는 경우 소화 장애, 여드름 등 섭취 부작용이 나타날 수 있음. 2) WPI: Whey Protein Isolate 분리유청단백질 WPC에서 유당을 걸러낸 단백질. 유당불내증이 있는 경우 먹어도 부작용이 나타나지 않음. 3) WPH: Whey..

안녕하세요, 라브입니다. 환절기 때마다 알레르기성 비염으로 고통받는 분들이 많이 계실텐데요. 비염으로 인해 약을 먹으면 졸음이 유발되어 일상 생활에 지장을 겪기도 합니다. 다른 약에 비해 왜 유독 콧물약, 비염약을 먹으면 졸릴까요? 이번 글에서는 콧물약을 먹으면 졸린 이유에 대해 알아보도록 하겠습니다. 다양한 약이 처방되어 있는 약품 포장지입니다. 이 중 항히스타민&항알러지약인 알레스틴정에만 '졸음주의' 표기가 되어 있습니다. 알레스틴정이 바로 알레르기성 비염, 콧물약인데요. 대부분 졸음을 유발하는 콧물약은 '항히스타민제'입니다. 꽃가루 알레르기 등 알레르기성 비염이 일어나는 매커니즘은 위와 같습니다. 체내에 들어온 꽃가루를 면역 체계가 이물질로 판단하여 면역 반응을 일으키는 것입니다. 항히스타민제의 비..

안녕하세요, 라브입니다. 이번 글에서는 나노 약물 전달체의 종류를 총정리해보도록 하겠습니다. 각 종류 별 정의와 구조를 아주 간단하게 보여드리려고 합니다. 간단하게 구분을 하면 A 고분자 기반, B 지질 기반, C 무기 나노 전달체로 구분할 수가 있습니다. 위 그림에 명시된 것 외에도 다양한 나노 전달체가 있으나 이 글에서는 대표적으로 위 그림에 명시된 나노 전달체에 대해서만 알아보도록 하겠습니다. A. 고분자(polymer) 기반 나노 전달체 - Polymeric nanoparticle: 고분자 체인이 파티클 형태를 이루면서 파티클 내부에 약물을 로딩한 형태 - Polymeric micelle: 고분자 체인 하나가 소수성(hydrophobic), 친수성(hydrophilic) 부분으로 나누어져 소수성 ..

안녕하세요, 라브입니다. 유산소 운동을 하다 보면 젖산 역치, 젖산 축적이라는 얘기를 많이 들어보셨을 것입니다. 흔히 젖산=피로 물질이라서 젖산이 쌓이면 근육에 피로가 쌓이게 된다고 알고 계실텐데요. 최근 들어 이러한 고정관념이 깨지고 젖산의 다양한 역할에 대한 논문이 나오고 있습니다. 예를 들어 위의 논문에서는 젖산이 저산소 상태(hypoxic condition)에서 세포가 정상적으로 살 수 있도록 도와주며, 새로운 혈관의 생성(angiogenesis)을 유도하여 세포가 저산소 상태를 극복할 수 있도록 도와주는 신호 물질로 작용한다는 것을 밝혔습니다. 다른 논문에서는 젖산이 운동에 의한 적응을 조절하는 신호 물질임을 명시하고 있습니다. 이로써 젖산의 생성이 근육의 피로를 쌓는 게 아니라 오히려 근육에서..