금속촉매를 사용하지 않는 불포화탄화수소의 수소화 반응

전문가 제언

○ 수소화 반응(hydrgenation)이란 수소 분자와 다른 화합물이나 원소들 간의 반응으로 정의되지만, 공업적으로는 강력한 2중 결합에 수소를 첨가시켜 주로 알칸으로 변환시키는 반응이 매우 중요하게 여겨진다. 촉매로는 주로 금속 착화합물이 사용되지만, 고온에서는 촉매 없이도 수소화 반응이 진행될 수도 있다.

 

○ 산업적 규모의 수소화 반응에는 불균일촉매(heterogeneous catalyst)들이 주로 사용되고, 촉매 활성은 금속 착화합물 내 금속 주변 환경을 변화시켜 조절한다. 촉매를 사용하는 프로세스의 문제점은 촉매로 사용되는 전이금속들이 고가이고, 환경을 오염시킬 수 있으며, 재사용 횟수가 제한적이어서 결국 프로세스 비용이 증가한다는 점이다.

 

○ 루이스산과 염기는 서로 결합되어 루이스산－염기쌍을 형성하는데, 보란(BH3)과 같은 루이스산과 포스핀이나 아민과 같은 루이스염기가 결합하면 두 분자 간의 입체장애로 인해서 완전한 산－염기쌍으로 결합되지 않는 불완전 결합 루이스쌍(Frustrated Lewis Pairs: FLPs)이 형성되어 각각의 활성이 유지된다는 사실이 이미 1940년대 초반에 관찰되었다. 2000년대 후반에 University of Toronto의 Douglas W. Stephan이 이러한 활성을 이용해서 금속 촉매 없이 H2 분자를 활성화 시킬 수 있다는 사실을 확인했고, 뒤이어서 이를 이용한 수소화 반응에 관한 연구들이 활발하게 이루어지고 있다.

 

○ 이 글은 독일 Karlsruhe Institute of Technology의 Jan Paradies 교수가 불완전하게 결합된 루이스산－염기쌍을 촉매로 이용해서 금속 촉매 없이 수소화 반응에 관한 최근 연구동향을 소개한 리뷰논문을 필자가 간단하게 요약한 것이다. FLP 화학은 금속 촉매를 대체할 수 있는 강력한 수단이라는 점에서 학계는 물론 중화학 공업이 중요한 비중을 차지하고 있는 우리나라 산업계에서 관심을 갖고 이의 실용화 추세를 예의 주시해야 할 것으로 판단된다.

저자

Jan Paradies

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2014

권(호)

53()

잡지명

Angewandte Chemie International Edition

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

3552~3557

분석자

이*웅

분석물

• 금속촉매를 사용하지 않는 불포화탄화수소의 수소화 반응.pdf [318,814 byte]

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