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실온 이온성 액체에서 수소폼일첨가: 촉매와 공정 개발

전문가 제언: ○ 이온성 액체(Ionic Liquids, ILs)는 분자성 액체와 구별된다. 양이온과 음이온만으로 구성된 액체로 이온성 액체 자체가 용매로 사용된다. 유기염으로 구성된 이온성 액체는 이온종을 여러 가지로 바꿀 수 있는 이점이 있으며 다양한 이온성 액체를 구성할 수 있고 그 응용분야도 다양하다. 특히 유기합성 분야의 용매로 사용된다.

○ 이온성 액체 이상성 촉매반응에서 한 액체가 촉매를 용해할 수 있고 기질을 부분적으로 용해하며 한편 반응 생성물은 용해하지 못할 때 액체-액체 촉매반응이 실현된다. 이런 조건에서 변환되지 않은 반응물을 포함하는 생성물을 간단히 기울여 따르기로 제거할 수 있고 촉매를 포함한 액체는 재사용한다. 이렇게 하면 화학공정, 합성과정에서 생기는 환경문제와 자원과 에너지 절약을 포함하는 경제적 효율이 높아진다.

○ 합성용매로 이용되는 이온성 액체는 주로 유기염으로 구성되어 있으며 양이온과 음이온이 서로 조합되어 다양한 이온성 액체를 구성한다. 양이온으로는 [RMIM]+, [RMMIM]+, [RPyr]+ 및 [MRPyr]+ 등이 많이 사용되고 음이온으로는 BF4-, PF6-, CF3CO2-, CF3CO3-, TfO- 및 NTf2- 등이 사용된다. 양이온으로 [BMIM]+와 음이온으로 BF4-와 PF6-가 가장 많이 사용된다.

○ 이온성 액체의 개념을 수소폼일첨가에 적용하였다. [BMIM][BF4] 혹은 [BMIM][PF6]에서 로듐촉매를 사용하여 1-펜텐의 이상성 수소폼일첨가 반응을 수행하였다. 이온성 액체의 반응에서 촉매의 활성화와 생성물의 선택성이 문제가 된다. 촉매의 활성과 선택성을 개선하기 위하여 다양한 리간드가 개발되었다.

○ 이온성 액체를 다공성 고체 지지물에 고정하면 이온성 액체의 다중층을 형성하여 다양한 균일촉매가 용해하는 반응상으로 작용한다. 이와 같은 Rh-SLIP 촉매에서 얻어진 수소폼일 첨가의 활성은 다른 이상성계와 비교하여 3배 더 크다. 실리카 SILP Rh-리간드/[BMIM][PF6] 촉매는 액체 연속흐름 수소폼일첨가에 적용할 수 있다. 이러한 공정의 개발은 친환경과 청정지속성 화학의 진로에 새로운 패러다임을 제기해 준다.

저자: Haumann, M; Riisager, A
자료유형: 학술정보