| 초록 |
연구개요 카이랄 화합물은 다양한 원료의약품과 정밀화학제품의 원료 및 중간체로 활용되는 고부가∙고기능성 화합물임. 본 연구그룹은 고순도의 단일 카이랄 이성질체 대량생산을 위한 원천기술로서 고효율 불균일계 카이랄 촉매를 개발함. 불균일계 촉매의 핵심 구성요소인 담지체와 금속 나노입자의 물리·화학적 특성 제어 및 표면 개질을 통해 카이랄 선택도 향상을 위한 주요 요인을 파악하고 최적의 불균일계 카이랄 촉매 디자인을 제시함. 연구 목표대비 연구결과 본 연구개발과제는 고부가 가치를 지니는 고순도 카이랄 중간체를 대량 생산하기 위한, 불균일계 카이랄 촉매 및 카이랄 선택적 촉매 반응의 원천기술 확보를 최종목표로 하며, 이를 위한 연차별 세부 연구목표 및 핵심 연구결과는 다음과 같음. - 1차년도 연구목표: 불균일계 촉매 담지체의 물리·화학적 특성 제어를 통한 90% 이상의 카이랄 선택도 달성. 연구결과: 담지체의 물리적 특성 제어를 통해 최적의 기공 구조 및 크기를 지닌 Pt/MCF-3을 제조하여 90%의 카이랄 선택도 달성. 물리적 특성이 우수한 MCF-3 담지체의 표면개질을 통해 화학적 특성을 제어하여 92%의 카이랄 선택도 달성. - 2차년도 연구목표: 불균일계 금속 나노촉매의 디자인 최적화를 통한 95% 이상의 카이랄 선택도 달성 연구결과: 나노촉매 표면 카이랄 활성점 형성을 위한 카이랄 개질제 종류 및 수소압력의 영향 탐색을 통해 Pt/MCF-3 기준 96%의 카이랄 선택도 달성. 캡핑제를 활용하여 크기 및 형상이 제어된 백금 나노입자 합성 및 잔류 캡핑제를 통한 활성점의 선택적 표면노출 규명. - 3차년도 연구목표: 카이랄 선택적 불균일계 촉매 반응의 메커니즘 규명 연구결과: 금속 나노입자의 선택적 표면노출에 따른 카이랄 개질제의 흡착 거동 및 카이랄 선택도 평가를 통해 카이랄 선택도 주요 결정 요인 규명. 높은 카이랄 선택도를 지닌 불균일계 나노촉매 디자인 제시. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 본 연구를 통해 고순도의 카이랄 화합물 생산을 위한 불균일계 촉매 디자인, 나노촉매의 카이랄 표면 개질, 카이랄 선택적 촉매 반응 및 메커니즘 이해 등에 대한 선구적 원천기술을 확보함. 카이랄 선택적 불균일계 촉매는 생성물과 촉매의 분리가 용이하고 촉매를 장시간 안정적으로 사용할 수 있어 단일 카이랄 이성질체의 대량 생산에 적합함. 정밀화학 분야에서 단일 카이랄 화합물의 수요가 지속적으로 증가할 것으로 예상됨에 따라, 본 연구개발을 통해 확보한 원천기술은 의약품, 농약, 화장품 등을 포함한 다양한 정밀화학 산업 분야에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대됨. 또한 미세한 에너지 차이에 의해 결정되는 카이랄 이성질체 선택적 촉매 반응의 특성상, 다양한 반응 경로와 생성물을 포함하는 촉매 반응 시스템 내 타겟 생성물에 대한 선택성을 제어하기 위한 연구로 확장 가능할 것으로 기대됨. (출처 : 요약문 2p) |
