화합물에서 전자를 뺏어오는 산화력이 우수한 촉매가 개발됐다. 합성 화학뿐 아니라 다양한 금속촉매 개발에 기여할 것으로 전망된다.
UNIST(총장 이용훈)는 조재흥 화학과 교수팀이 새로운 망간-플루오린 촉매 합성에 성공했다고 20일 밝혔다.
새로운 망간-플루오린 촉매는 기존 보고된 금속-할라이드종 촉매 가운데 반응성이 가장 높다. 반응성이 높으면 강하게 겹합된 원자들을 분해해 다른 화합물로 전환할 수 있고, 다양한 산업 공정에 활용할 수 있다.
조재흥 교수팀은 이온이나 분자가 원자 주위를 둥그렇게 둘러싸고 결합하는 거대 고리 피리디노판 배위 시스템을 활용해 이 같은 성과를 거뒀다. 개발 촉매를 유독성 물질인 '톨루엔 유도체'에 적용해 전자가 쉽게 떨어지는 '산화' 반응을 유도할 수 있다는 것을 확인했다. 톨루엔 유도체는 높은 농도로 노출될 경우 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 유독성 물질이다.
각종 화합물의 전자적 환경을 조절해 변화 반응속도를 파악하며 개발 촉매가 어떻게 산화 반응을 일으키는지 그 원리도 분석했다.
조재흥 교수는 “강한 탄소-수소 결합 유기물을 활성화할 수 있었던 것은 높은 환원 전위를 지닌 망간-플루오린종의 특징 때문”이라며 “전이금속-플루오린종의 높은 산화 능력을 증명했고, 이는 합성 화학 뿐 아니라 환경산업에서도 중요한 금속촉매 개발에 기여할 것”이라고 말했다.
이번 성과는 미국화학회지(JACS) 2월 4일자 온라인 게재됐다.
탄소나 수소를 이용한 유기물 촉매 개발은 의약품을 비롯한 생산 공정에서 주요 연구 분야 가운데 하나다. 생체 금속효소의 다양한 활성을 모방해 보다 경제적인 금속 촉매를 만들려는 연구도 이어지고 있다. 최근에는 이러한 금속효소 가운데 철, 망간 등 전이금속에 플루오린 같은 할로젠 원자를 결합한 금속-할라이드 물질이 다양한 유기물을 산화시키는 중간체로 주목받고 있다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
