화합물에서 전자를 빼앗는 산화력이 우수한 촉매를 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 개발했다.

20일 UNIST에 따르면 화학과 조재흥 교수팀은 새로운 망간-플루오린 촉매 합성에 성공했다.

탄소-수소 결합 활성화를 통한 유기물 촉매 개발은 의약품이나 산업 공정에 활용할 수 있는 주요 연구 분야다.

특히 생체 모사 연구에서는 다양한 금속 효소의 활성을 모방해 경제적인 금속 촉매를 만들기 위해 노력 중이다.

최근에는 금속 효소 중 철, 망간 등 전이 금속과 플루오린과 같은 할로젠 원자가 결합한 금속-할라이드 물질이 다양한 유기물을 산화시키는 중간체로 주목받고 있다.

연구팀이 새롭게 합성한 촉매는 그동안 보고된 금속-할라이드 종 중 가장 반응성이 높은 것으로 나타났다.

반응성이 높아지면 강하게 결합한 원자들을 분해해 다른 화합물로 전환할 수 있어 다양한 산업 공정에서 활용할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 해당 촉매가 어떻게 산화 반응을 시키는지 원리를 분석하기 위해 각종 화합물의 전자적인 환경을 조절해 변화한 반응 속도를 확인했다.

그 결과 높은 효율로 톨루엔 유도체를 산화시킬 수 있는 것으로 나타났는데, 기존 금속-할라이드 종에서는 관찰할 수 없었던 반응이다.

톨루엔 유도체는 유기 물질로 높은 농도에 노출될 경우 건강에 악영향을 미칠 수 있는 유독성 물질이다.

연구팀은 촉매를 활용하면 톨루엔 유도체가 산화돼 독성이 약한 화합물로 변화하는 것을 확인한 것이다.

조재흥 교수는 "전이 금속-플루오린 종의 높은 산화 능력을 증명한 연구로 학술적 의미가 크다"며 "합성 화학뿐만 아니라 환경·산업 분야에서도 중요한 금속 촉매 개발에 도움이 될 것"이라고 기대했다.

연구 결과는 화학 분야 국제 학술지 '미국화학회지'(JACS)에 지난 4일 온라인으로 게재됐다.

연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단이 주관하는 단계도약형 탄소중립 기술 개발사업, 학문 후속 세대 지원사업, DACU 원천기술개발, 국가 신약 개발사업의 지원을 받았다.

<연합>

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