국내 연구진에 의해 루테늄카르보닐 전이금속촉매를 사용하여 분자내 탄소와 수소결합을 활성화하고 이를 석유화학에서 대량으로 얻을 수 있는 불포화합물에 선택적으로 결합시키는 새로운 반응이 개발됐다.
이 반응은 분자내의 기본결합인 탄소와 수소간의 결합을 소량의 전이금속화합물을 촉매로 사용하여 활성화시킨 후 이를 불포화 화합물에 매우 높은 선택성을 가지며 첨가시키는 반응이다.
한국과학기술원 화학과 장석복 교수는 지난 1999년부터 관련분야의 선행연구경험을 기반으로 과학기술부와 한국과학재단의 지원으로 우수연구센터를 통해 집중 지원을 받아 성과를 거뒀다.
이 연구성과로 인해 지금까지 독성이 매우 높은 일산화탄소의 고압상태에서만 가능했던 이러한 유기반응을 일산화탄소가 없는 조건하에서도 30-60%에 그쳤던 수율을 90%이상으로 끌어올렸으며 그 선택적 반응비율도 현재까지 50%에 머물렀던 것을 99%이상 거의 완벽한 수준으로 향상시킨 획기적인 연구결과로 인정받고 있다.
따라서 향후 이 반응을 이용하여 석유화학산업에서 대량으로 저렴하게 얻을 수 있는 많은 화합물을 고부가가치를 주는 물질로 변환시킬 수 있는 계기가 마련된 것이다.
이 결과는 지난 2월 미국화학회에서 발간하는 세계적 최정상 학술지인 JACS (Journal of the American Chemical Society)에 이 분야 연구의 새로운 장을 추가할 수 있는 뛰어난 과학적 업적이라는 평가와 함께 속보(Communication)로 발표되어 국내외 관련학계의 이목을 집중시키고 있다.
장 교수는 이 업적을 바탕으로 다양한 석유산업 생성물의 탄소와 수소결합을 활성화시키고 이를 변환시켜 고부가가치를 갖는 유용한 화합물을 대량으로 얻을 수 있는 연구를 주도할 수 있을 것으로 보인다.
한편 화학공정의 프로세스에서 촉매반응은 반응에 필요한 에너지를 낮추어 주어 반응을 보다 경제적인 수준으로 만들어 주고 반응 후 사용된 반응제의 제거 및 처리에 대한 문제점을 개선시키는 효과를 준다. 하지만 어떤 반응 혹은 공정에 있어서의 적절하고 경제적인 촉매를 개발하는 것은 용이하지 않아 현재 사용적으로 적용되는 촉매의 수는 전 세계적으로도 매우 제한적이다.
또 석유화학산업에서 저렴하게 대량으로 얻을 수 있는 대부분의 화합물은 분자내에 탄소와 수소의 결합을 하고 있는데 이러한 탄소와 수소사이의 결합을 활성화시켜 끊고 이것에 새로운 결합을 도입하여 고부가가치를 지닌 화합물을 얻을 수 있는 프로세스의 개발은 대단히 중요하며 경제적인 창출효과가 뛰어난 분야이다.
