(a) 촉매 개발에 있어 조합화학의 방법의 개요 및 장점.
- 전통적인 촉매 개발법의 한 번에 하나씩 화합물을 합성하여 개별적으로 그 촉매 활성을 조사하여 원하는 특성을 갖는 촉매를 찾을 때 까지 반복적인 실험을 수행하는 단점이 있음.
- 조합화학 방법은 서로 다른 특성 및 조성을 갖는 수십, 수백 개의 촉매를 동시에 합성하고, 그 성능을 동시에 비교 분석함으로써 이 중 최고의 활성을 갖는 촉매를 신속히 찾아낼 수 있는 장점이 있음.
- 단기간 내에 수많은 촉매 후보물질을 합성 및 활성 측정을 할 수 있을 뿐만 아니라 촉매 활성 분석 시 적은 양이 소요되므로 경제적이며 촉매 개발 시간을 크게 단축시킬 수 있는 장점이 있음.
A) 전통적 촉매 개발법. B) 조합화학을 통한 촉매 개발법
(b) 화학센서 기반 촉매 활성 고속분석법의 개발과 이를 이용한 촉매 개발
- 반응 후 생성되는 생성물 (ex, Heck reaction, Suzuki coupling, Sonogashira coupling, Ullman reaction의 반응 산물들 (Cl-, Br-, I-, boric acid 등) 혹은 출발 물질(ex, Borylation의 반응물(B2Pin2))을 검출할 수 있는 화학센서를 개발하고 이를 촉매 활성 측정에 응용함.
- 서로 다른 특성 및 조성을 갖는 수십, 수백 개의 촉매를 동시에 합성하고, 그 성능을 고속 분석법을 이용하여 동시에 비교 분석함으로써 최고의 활성을 갖는 촉매를 발굴함.
화학센서를 이용한 촉매활성 고속분석법 모식도
연구 예시
고속분석법을 이용한 인공과산화촉매의 개발
- 과산화효소 활성을 가지는 비대칭 금속리간드의 합성 및, 비색 기반의 고속분석법을 이용한 최적의 인공과산화 효소 도출 및 glucose 센서로서의 응용 방법 개발
할라이드 이온 비색 센서를 이용한 Suzuki-coupling 촉매의 고속분석법 개발
- Suzuki-Miyaura coupling 반응의 부산물인 할라이드 이온 (Cl-, Br-, I-) 와 반응하여 색 변화를 가지는 화합물을 이용한 Suzuki-Miyaura coupling 반응의 고속분석법 개발 및 최적의 촉매 반응 조건 도출
형광 기반 고속분석법을 이용한 semihydrogenation 촉매의 개발
- 형광 기반 고속분석법과 촉매의 in-situ generation 방법을 이용하여 (Z)-selective alkyne semihydrogenation 진행에 최적화된 구리 나노파티클-지지체 복합체를 도출.
비색 센서를 이용한 C-H borylation 반응의 고속분석법 개발
- 아이오딘과 녹말사이의 비색 반응을 이용하여 borylation 다양한 리간드에서의 C-H borylation 반응의 효율을 효과적으로 분석할 수 있는 종이 타입의 비색 센서의 개발.
