UNIST(총장 이용훈) 화학과 조재흥 교수팀은 용액을 만드는 물질인 용매를 조절해 강하게 결합된 탄소-수소를 분해할 수 있는 구리-알킬퍼옥소 복합체를 개발했다고 지난 26일 밝혔다.
연구팀은 제작된 복합체를 기체와 액체의 성질을 동시에 가진 유체인 초임계 이산화탄소와 반응시켰다. 그동안 보고된 금속-알킬퍼옥소 중 가장 반응성이 높았다.
조재흥 교수는 “열분해와 촉매 반응 후에 생긴 생성물을 분석하는 동시에 이론적인 계산을 통해 산화 반응 원리를 분석했다”라며 “구리-알킬퍼옥소를 촉매로 새로운 산화 반응의 원리를 제시했다”고 설명했다.
메탄, 에탄과 같은 비활성 알칸은 천연가스에서 가장 많이 발견되는 물질이다. 비활성 알칸을 산화하는 것은 다양한 산업 공정에 활용될 수 있다. 하지만 매우 안정한 물질이기 때문에 산화하는데 상당한 에너지가 소모된다.
연구팀은 염기와 큐밀 하이드로퍼옥소를 구리 착물에 첨가해 구리-알킬퍼옥소 복합체를 만들었다. 복합체는 실험을 통해 저온에서는 안정하며, 고온에서 용매에 따라 열분해를 위한 물질이 달라지는 성질을 보였다.
연구팀은 복합체의 성질을 이용해 다양한 용매를 이용한 산화반응을 확인했다. 특히, 기존 금속-알킬퍼옥소 종에서는 분해할 수 없는 강한 탄소-수소 결합을 분해할 수 있음을 확인했다.
조 교수는 “용매를 조절해 강한 탄소-수소 결합의 분해를 확인함으로써 구리-알킬퍼옥소 종의 높은 산화 능력을 증명해 학술적 의미가 크다”라며 “이번 연구는 합성 화학뿐 아니라 환경과 산업 분야에서도 중요한 금속 촉매 개발에 도움이 될 수 있을 것”이라고 전망했다.