| 초록 |
□ 연구개요 ❍ 본 연구는 목질계 바이오매스의 one-pot, cascade 전환을 통한 고부가 정밀화학소재 중간체를 합성하는 것으로, one-pot, cascade 전환을 위한 다기능성 탄뎀촉매를 설계하고 촉매 공정을 개발하여 신규 합성경로를 제시함. ❍ 약물 중간체는 셀룰로오스/헤미셀룰로오스 유래 N-heterocyclic 화합물로 항암제, 항세균제, 농약제, 식품첨가제에 활용할 수 있는 pyrazine, pyrrole, pyrrolidone을 포함하며 리그닌 유래 항염증/항인풀루엔자 중간체 및 알츠하이머 치료제 중간체인 방향족 단량체임. □ 연구 목표대비 연구결과 ❍ 목질계 바이오매스 one-pot, cascade 전환을 위한 다기능성 탄뎀 촉매 설계 : 목질계 바이오매스의 전처리 공정을 도입하지 않고 one-pot, cascade으로 전환하기 위한 다기능성 탄뎀 촉매를 설계함. • 목질계 바이오매스의 native 리그닌으로부터 방향족 단량체를 직접 합성하고 셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스로부터 methyl lactate (ML), methyl levulinate (MLU), 2,5-dimethyl furan (DMF), ethylene glycol (EG), propylene glycol (PG), cyclohexanone (CPO) 등의 화학소재를 직접 합성하기 위한 다기능성 탄뎀 촉매를 설계함. • 다기능성 탄뎀 촉매 설계는 루이스산점, 브뤤스테드 산점, 흡착성능을 조절하기 위한 bimetallic 금속활성점 등을 포함하여 리그닌 분획, 셀룰로오스 가수분해, 단당류의 chemo-selective 반응으로 화학소재를 직접 합성할 수 있는 개념이 포함됨. ❍ 목질계 바이오매스의 one-pot, cascade 전환을 위한 탄뎀 촉매 공정 개발 : 목표로 하는 화학소재로의 one-pot, cascade 전환시 부반응을 억제하기 위한 첨가제 (산, 염기 등), 용매 (소수성, 친수성, biphasic 등) 및 공정 (fixed bed, batch 등)을 포함한 연구를 수행함. ❍ 약물중간체로 활용될 수 있는 N-heterocyclic 화합물 합성 : 목질계 바이오매스 유래 화학소재와 N-cyclization으로 약물중간체로 활용될 수 있는 pyrazine, pyrrole, pyrrolidone 유도체를 합성할 수 있는 전략을 수립함 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) ❍ 기존 석유화학 리파이너리 촉매 개념에서 탈피하여 목질계 바이오매스로부터 one-pot, cascade 전환으로 정밀화학소재를 합성하는 연구는 아직 시도된 바가 없이 때문에 핵심·원천기술을 확보할 수 있음 ❍ 비식용 바이오매스의 통합활용을 위한 기술이 확립될 경우 국가적으로 가용 바이오매스 자원이 확대되어 석유를 대체할 에너지 및 자원의 부존량이 증대될 것이며 경제적인 바이오리파이너리를 구현할 수 있어 새로운 산업의 성장동력을 확보할 수 있음. ❍ 현재 국내에서는 탈석탄·탈석유를 기반 에너지수급정책을 추진하고 있음. 목질계 바이오매스에서 고부가 화학소재를 경제적으로 제조할 수 있는 신규 반응 경로를 개발할 경우 전체 목질계 바이오매스 리파이너리 공정의 경제성 확보가 가능하여 재생가능한 수송용 바이오연료가 확대될 수 있어 국내 에너지수급정책에 적극 부합할 수 있음 (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
