도파

L-도파(L-DOPA, L-3,4-dihydroxyphenylalanine)는 레보도파(levodopa)라고도 하며 생체 내에서 합성되어 정상적인 생리 작용에 사용되는 아미노산 화합물이다. L-도파는 콩과류 식물 Vicia fab 등의 묘목, 씨앗 및 콩깍지에서 발견한 아미노산으로 도파민의 전구체일 뿐만 아니라 그 자체가 신경 전달체와 신경 조절 물질이다.

생합성적으로 L-타이로신(L-tyrosine)으로부터 타이로신 수산화효소(tyrosine hydroxylase)에 의하여 산화되어 벤젠 고리에 수산화 작용기(-OH)가 첨가된 L-3,4-다이하이드록시페닐알라닌(L-3,4-dihydroxyphenylalanine) 구조가 된다. 이후 우울증이나 파킨슨병과 관련이 있는 도파민(dopamine)으로 전환된다. L-도파는 흰색의 무취 무미의 결정으로 전구약물(prodrug)로서 임상적으로 파킨슨 병과 도파민 예민성 실근증 치료에 사용된다. 반면 D-도파는 생리적 활성이 없다.

L-도파의 생합성 (출처: 대한화학회)

목차

L-도파(L-DOPA)로부터 생체 내 카테콜아민(catecholamine)이 합성된다. 카테콜아민은 카테콜(catechol)에서 유래된 모노아민 계열 신경 전달 물질 또는 호르몬을 총칭해서 일컬으며 생체 내 카테콜아민에는 도파민(dopamine), 노르에피네프린(norepinephrine, 노르아드레날린), 에피네프린(epinephrine, 아드레날린)이 있다.

도파는 신경세포 또는 신경내분비세포에서 각각의 효소에 의해 순서대로 도파민, 노르에피네프린, 에피네프린으로 변환되고 이 화합물들은 소포(vesicle)에 저장된다. 파킨슨병은 뇌내의 도파민 고갈과 관계가 있다. 하지만 도파민은 혈액-뇌 장벽(blood-brain barrier)을 통과하지 못하는 이유로 직접투여가 효과가 없어 혈액-뇌 장벽을 자유롭게 통과할 수 있는 전구체인 L-도파를 경구투여하여 도파민 분비를 촉진시킨다.

하지만 도파는 치명적인 부작용을 갖고 있다. 도파 자체가 이상운동증(levodopa induced dyskinesia)을 야기하는 것이다. 이상운동을 야기하는 파킨슨병을 치료하려다가 이 약으로 인해 또 다른 이상운동증상을 얻게 될 수 있다.

카테콜아민 생합성 (출처: 대한화학회)

L-도파를 산업적 규모의 유기 합성법은 노을스(William Standish Knowles)에 의하여 개발되었다. 이 공정은 몬산토 회사에서 이루어 졌으며 입체 선택적 이중 결합의 수소화 반응으로 얻는다.¹⁾ 입체 선택성을 유발하는 로듐 촉매의 카이랄 리간드로 C2-대칭성을 갖는 다이포스핀 DIPAMP 리간드를 사용하였다. 노을즈는 이 연구 결과로 2001년 일본의 노요리(R. Noyori) 교수 및 미국의 샤플리스(K. B. Sharpless) 교수와 노벨 화학상을 공동 수상하였다.²⁾

비대칭 반응에 의한 L-도파 합성 (출처: 대한화학회)

1. Knowles WS (1983). 'Asymmetric hydrogenation'.Accounts of Chemical Research.16(3): 106–112.
2. Knowles, William S. (2002). 'Asymmetric Hydrogenations (Nobel Lecture) Copyright© The Nobel Foundation 2002.