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원자이동 라디칼 중합(ATRP)과 “그린” 고분자

전문가 제언: ○ 리빙 음이온 중합과 달리 단위체 적용범위가 대단히 넓은 세 가지 새로운 리빙 라디칼 중합 기술(ATRP, SFRP, RAFT)은 단분산 고분자, 블록 공중합체 및 믹토암 고분자를 비롯한 특수 사슬 모양 폴리머의 합성에 대단히 유용하다. 본 총설은 ATRP를 상세히 소개하고 있다.

○ 그 중 ATRP는 가장 많이 이용되면서도 중합 후 금속촉매가 잔존하는 것이 문제였는데 본 총설은 이를 제거하거나, 감소시켜 ATRP 공정기술의 친환경성을 “그린” 수준으로 향상시키려는 의도에서 쓰인 것이다.

○ 실험실에서 소량의 고분자를 합성할 경우에는 여과에 의해 촉매를 제할 수 있겠지만, 대량생산 현장에서 점도가 높은 고분자 용액으로부터 촉매를 제거한다는 것은 사실상 불가능하다.

○ ATRP가 생산현장에서도 중요한 공정기술이 되기 위해서는 촉매농도를 낮춰 중합 후 전혀 촉매제거가 필요 없도록 개선하는 것이다. 이를 위해서는 무엇보다도 중합속도와 평형항수에 대해 이론적인 고찰에 보듯이, 리간드의 선택이 가장 중요하다. 지글러-낫타 중합에서도 유사한 문제가 제기되었었으나 기술이 발달한 지금은 식품용 폴리올레핀도 초고활성 촉매로 중합, 제거하지 않고 사용하고 있다.

○ 초고활성 촉매 개발에는 취소화구리(I)이 최적으로 보이고 아민계 리간드로서는 산화환원 전압이 높으면서도 금속과 5-원 킬레이트 고리를 형성하는 것이 좋다. 또 할로알칸 개시제 선정을 위해서는 결합에너지와 활성종의 안정성을 고려해야 된다.

○ 사슬모양을 조절하는 기능을 가진 ATRP 기술은 여러 가지 구체적인 용도를 가지는 새로운 고분자를 합성, 개발하는 데에 대단히 유용하다. 본 리뷰에서도 생분해성 고분자 등 몇 가지 예를 보였지만, 앞으로 사슬구조를 더욱 새롭게 설계하고 합성해서 조직공학, 바이오센서, 약물의 표적전달 등에 긴요하게 활용될 수 있는 많은 고분자들이 “그린” ATRP 기술에 의해 새로이 탄생될 것으로 기대된다.

저자: N. V. Tsarevsky, K. Matyjaszewski
자료유형: 학술정보