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하위성분의 자기조직화를 통한 금속-유기구조의 조립, 치환과 분별

전문가 제언: ○ 자연에서는 자기조직화라는 기구를 통하여 우아하고 복잡한 분자기계(molecular machine)를 만들어 생명활동을 유지하게 해준다. 토폴로지적 복잡성을 포함하는 구조적인 복잡성은 하위성분의 자기조직화를 통하여 얻어 낼 수 있는데 최근 자기조직화에 관련된 연구가 활발하게 이루어지고 있는 것은 이를 통하여 새로운 기능성 물질의 창조와 관계가 있으며 기능성분자기계의 개발과 연결되어 있다. 그러므로 앞으로 경제성이 큰 고부가가치 제품의 개발에 매우 필요한 연구 분야라 할 수 있다.

○ 본고는 Bush가 제안한 플레이트 합성기술에 기초를 두고 지난 3년간 필자가 연구해 온 금속과 유기화합물로 이루어진 하위단위의 자기조직화와 배위자의 착체 형성반응을 이용하여 복잡한 구조를 갖는 구조물로 조립하는 방법에 대해 소개하고 있다. 이러한 방법은 최근 큰 고리화합물, 헬리케이트(helicate), 로택산(rotaxane), 카테난(catenane), 그릿(grid)과 Borromean 링크 등과 같은 풍부한 구조를 가지는 구조물 조립에 이용되고 있다.

○ 본 연구에서는 배위자 내의 가역적인 공유결합과 (주로 C=N) 금속-배위자(N→금속)를 이용하여 초고분자를 구축하였다. 복수의 하위단위를 동시에 합성할 수 있을 뿐 아니라 치환반응, 서로 다른 하위단위 구조물의 분별도 가능하다. 하위성분의 자기조직화를 이용하여 금속 템플레이트로 둘러싸인 분위기에서 이들을 단순한 구조를 가진 가역적인 공유결합을 형성시켜 구조물의 조립에 이용하는 벽돌로 사용하고 가역적인 배위결합을 하는 금속과 유기이민착체를 사용하여 배위결합을 통한 건축물인 초분자를 만들었다.

○ 필자들은 현재 하위성분의 자기조직화를 이용하여 고분자 재료를 개발하고 있으며 이를 큰 고리, 카테난 등의 합성으로 확대가 예상되며 2중 나선 고분자, 고리상 카테난, 고분자 카테난의 합성에 까지 이를 수 있는 가능성이 충분히 있는 것으로 사료되어 고부가가치의 정밀화학제품의 유력한 합성법의 하나가 될 가능성이 큰 이 연구 분야에 대한 관심과 투자가 요망된다.

저자: Nitschke, JR; AF Nitschke, Jonathan R.
자료유형: 학술정보