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철-산소 복합체에 의한 메탄수산화반응의 비라디칼 메커니즘

전문가 제언: ○ FeO+ 복합체, Fe-ZSM-5 제올라이트 및 가용성 Methane Monooxygenase(sMMO)에 의한 메탄수산화반응을 양자화학적 계산으로 제안하였다. 이 메커니즘은 금속-산소종이 배위결합으로 볼 때 불포화라면 적용될 수 있다. 메탄과 금속의 활성화된 중심부의 직접적인 상호작용으로 이 반응의 초기 단계인 약하게 결합된 메탄 복합체를 형성할 수 있다.

○ 그 다음에 C-H 결합이 깨져서 중간체인 HO-Fe-CH3이 비라디칼방식으로 형성되고, 그 결과로 OH 및 CH3 리간드가 금속이 활성화된 장소에서 최종적으로 메탄올 복합물을 형성한다. 그래서 이 반응은 라디칼이 아닌 2단계 반응이 된다. 메틸 라디칼이 제2 및 제3의 탄소 라디칼과 benzyl 라디칼보다 10~20kcal/mol 만큼 덜 안정하다는 사실로 저자는 상기 메커니즘을 제안하였다.

○ 양자화학적인 계산이 화학공정의 단계를 이해하고 어떤 경로를 거쳐 최종 생성물로 이행하는가를 보여주는 좋은 논문이다. 우리나라는 산업화의 초기 단계에 비료공업, 석유화학공업 등 화학공업의 발전이 경제발전에 크게 기여하였으나, 이는 발전된 선진국의 시설을 도입하여 제품을 생산하는 데 주력하였고, 화학공정의 창의적인 개발이나 양자화학에 토대를 둔 프로세스의 이해에는 미치지 못하였다.

○ 금년이 대한화학회 창립 60주년이 되는 해이고 정부가 지정한 ‘화학의 해’를 맞이하여 이 논문이 우리나라의 화학발전에 이바지하기를 바라며 관심 있는 제현의 일독을 바란다.

저자: Yoshizawa, K
자료유형: 학술정보