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KAIST, 폴리우레탄 전구체 합성법 개발
금속-리간드 협동성 활용해 반응 촉진
기사입력: 2018/10/08 [08:51]  최종편집: TIN 뉴스
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TIN뉴스

흔히 화학작용제로 사용되는 독성가스인 포스겐을 사용하지 않고 폴리우레탄(Polyurethane)의 전구체를 합성하는 방법이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 그 주인공은 KAIST 이윤호 교수 연구팀으로 이소시아네이트(Isocyanate)를 합성해 새로운 촉매법을 개발한 것.

 

폴리우레탄은 플라스틱의 일종으로, 합성섬유, 페인트 등 산업적 활용 범위가 넓다. 폴리우레탄의 전구체로 쓰이는 이소시아네이트 역시 연간 소비량이 많다. 그러나 이를 생산하기 위한 기존 산업공정에서 독성가스인 포스겐을 활용하기 때문에 그 유해성이 문제시 되었다.

 

연구팀은 금속-리간드의 협동성을 이용해 포스겐 사용을 대체할 수 있는 이소시아네이트 합성법을 개발했다. 리간드는 착물에서 중심원자를 둘러싸 결합되어 있는 이온 또는 분자의 총칭을 의미한다.

 

특히 금속-리간드 협동성은 3개의 인(P) 원자로 구성된 PPP 리간드가 금속 물질의 화학반응에 직접 참여하는 원리다. 이를 적용해 금속 니켈과 리간드인 아마이드를 반응시키고, 여기에 일산화탄소 반응을 더하면 이소시아네이트가 만들어진다.

이소시아네이트를 촉매로 사용하면 다양한 화학종의 결합 활성 및 절단이 가능해진다. 

 

이는 기존 이소시아네이트 합성은 독성가스 기반 공정이거나 고분자 전구체인 디이소시아네이트 합성에 한계가 있는 등 문제점이 있어, 이를 극복하기 위해 새로운 방법의 이소시아네이트 합성 방법이 필요했다. 이번 연구에서는 금속-리간드 협동성을 도입하여 합성 과정에서 필수적인 산화/환원 반응을 용이하게 했다. 

 

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.

 

이번 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단, CI가스리파이너리사업 지원으로 수행됐으며, 관련 논문(논문명: A P-P Bond as a Redox Reservoir and an Active Reaction Site)은 지난 9월 7일자 화학분야 국제학술지인 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie)’에 게재됐다.

 

김성준 기자 tinnews@tinnews.co.kr

 

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