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KAIST 연구팀, 새 폴리우레탄 원료물질 합성법 개발… 유독가스 포스겐 활용 대체 가능
  • 정명곤 기자
  • 승인 2018.10.01 12:00
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▲금속-리간드 협동성을 이용한 이소시아네이트 합성 = (PPP)Ni 시스템의 금속-리간드 협동성을 이용해 일산화탄소로부터 이소시아네이트를 합성할 수 있다. 이 때 PPP리간드가 산화/환원 반응에 참여하며 P-P 결합을 가지는 이종핵 금속 착물로 안정화된다.(자료 제공=한국연구재단)

유독 가스인 포스겐을 사용하지 않고 합성섬유, 페인트 등에 사용되는 폴리우레탄의 원료 물질을 합성하는 방법이 개발됐다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 김영은 박사(제1저자, KAIST)와 이윤호 교수(교신저자, KAIST) 연구팀이 이소시아네이트를 합성하는 새로운 촉매법을 개발했다고 28일 밝혔다.

지금까지 폴리우레탄의 원료 물질로 사용되는 이소시아네이트를 생산하기 위해선 유독 가스인 포스겐을 활용해왔다.

연구팀은 금속-리간드의 협동성을 발견하고 이를 이용해 포스겐 사용을 대체할 수 있는 이소시아네이트 합성법을 밝혔다.

연구팀의 설명에 따르면, 금속-리간드 협동성은 3개의 인 원자로 구성된 PPP 리간드가 금속 물질의 화학반응에 직접 참여하는 것이다.

연구팀은 이를 적용해 금속인 니켈과 리간드인 아마이드를 반응시켰다. 여기에 일산화탄소 반응을 더해 이소시아네이트를 형성했다.

금속-리간드 협동성에서 금속의 산화 상태가 변화함에 따라 인 화합물(phosphide) 기반의 라디칼이 형성되고, 이들이 P-P 결합을 형성한다.

이렇게 형성된 이종핵 금속 착물은 결합력이 약한 것이 특징이다. 균일 분해되어 또 다른 라디칼 종을 형성하는데, 이를 촉매로 이용하면 다양한 화학종의 결합 활성 및 절단이 가능하다.

이윤호 교수는 “금속-리간드 협동성을 활용해 저온‧저압 조건에서 이소시아네이트를 합성할 수 있는 새로운 촉매법을 개발한 것”이라며 “추후 이소시아네이트 기반 산업 및 일산화탄소 기반의 반응 공정, 촉매 개발에 적용할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 C1가스리파이너리사업 지원으로 수행됐다.

논문은 화학분야의 국제학술지 앙게반테 케미(Angewandte Chemie) 9월 7일자 논문으로 게재됐다.

논문명은 ‘A P-P Bond as a Redox Reservoir and an Active Reaction Site’이다.

정명곤 기자  mkchoung@sanhak.co.kr

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