독성가스 포스겐없는 폴리우레탄 전구체 합성법 개발

금속-리간드 협동성 활용해 반응 촉진

금속-리간드 협동성을 이용한 이소시아네이트 합성

독성가스인 ‘포스겐’을 사용하지 않고 폴리우레탄의 전구체를 합성하는 방법이 제시됐다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 한국과학기술원 이윤호 교수 연구팀이 이소시아 네이트를 합성하는 새로운 촉매법을 개발했다고 밝혔다.

폴리우레탄은 플라스틱의 일종이다. 합성섬유, 페인트 등 산업적 활용 범위가 넓다. 폴리우레탄의 전구체로 쓰이는 이소시아네이트 역시 연간 소비량이 많다. 그러나 이를 생산하기 위한 기존 산업공정에서 독성가스인 포스겐을 활용하기 때문에 유해성 문제가 꾸준히 제기됐다.

이윤호 교수 연구팀은 금속-리간드 협동성을 발견하고, 이를 이용해 포스겐 사용을 대체할 수 있는 이소시아네이트 합성법을 보고했다.

금속-리간드 협동성은 3개의 인 원자로 구성된 PPP 리간드가 금속 물질의 화학반응에 직접 참여한다. 연구팀은 이를 적용해 금속인 니켈과 리간드인 아마이드를 반응시켰다. 여기에 일산화탄소 반응을 더하면 이소시아네이트가 형성된다.

금속-리간드 협동성에서 금속의 산화 상태가 변화함에 따라 인 화합물 기반의 라디칼이 형성되고, 이들이 P-P 결합을 형성한다. 이렇게 형성된 이종핵 금속 착물은 결합력이 약한 것이 특징이다. 이는 균일 분해돼 또 다른 라디칼 종을 형성하는데, 이를 촉매로 이용하면 다양한 화학종의 결합 활성과 절단이 가능하다.

이윤호 교수는 “우리 연구실에서 규명한 금속-리간드 협동성을 활용해, 저온·저압 조건에서 이소시아네이트를 합성할 수 있는 새로운 촉매법을 개발했다. 추후 이소시아네이트 기반 산업 및 일산화탄소 기반의 반응 공정 및 촉매 개발에 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.
이해미 기자 ham7239@