금속-리간드 협동성을 이용한 이소시아네이트 합성의 모식도
[대전=일요신문] 육군영 기자 = 한국과학기술원 이윤호 교수 연구팀이 독성가스인 포스겐을 사용하지 않고 폴리우레탄의 전구체를 합성하는 새로운 촉매법을 개발했다.
이 연구는 화학분야 국제학술지 앙게반테 케미(Angewandte Chemie) 9월 7일자에 논문명 ‘A P-P Bond as a Redox Reservoir and an Active Reaction Site’로 게재됐다.
폴리우레탄은 플라스틱의 일종으로 연간 소비량이 매우 높은 화학물질이며 합성섬유, 페인트 등에 활용되지만 폴리우레탄을 생산하는 데 필요한 이소시아네이트는 기존 산업공정에서 독성가스인 포스겐을 활용하기 때문에 그 유해성이 문제시됐다.
연구팀은 금속-리간드의 협동성을 발견, 이를 이용해 포스겐 사용을 대체할 수 있는 이소시아네이트 합성법을 찾아냈다.
특히 금속-리간드 협동성은 3개의 인 원자로 구성된 PPP 리간드가 금속 물질의 화학반응에 직접 참여한다는 점에서 착안, 연구팀은 금속인 니켈과 리간드인 아마이드를 반응시키고 여기에 일산화탄소 반응을 추가해 이소시아네이트를 형성했다.
금속-리간드 협동성에서 금속의 산화 상태가 변화함에 따라 인 화합물(phosphide) 기반의 라디칼이 형성되고 이들이 P-P 결합을 형성하는데, 이렇게 형성된 이종핵 금속 착물은 결합력이 약한 것이 특징이다.
균일 분해돼 또 다른 라디칼 종을 형성하는데, 이를 촉매로 이용하면 다양한 화학종의 결합 활성 및 절단을 할 수 있다.
이윤호 교수는 “우리 연구실에서 규명한 금속-리간드 협동성을 활용해 저온‧저압 조건에서 이소시아네이트를 합성할 수 있는 새로운 촉매법을 개발했다”며, ”추후 이소시아네이트 기반 산업 및 일산화탄소 기반의 반응 공정 및 촉매 개발에 적용할 수 있을 것으로 기대된다“고 말했다.
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