알켄·알케인 선택 전환 가능…국제학술지 표지논문 선정
  • ▲ 최이삭 충북대학교 화학과 교수. ⓒ충북대
    ▲ 최이삭 충북대학교 화학과 교수. ⓒ충북대
    충북대학교는 화학과 최이삭 교수 연구팀이 전기화학적 환원 조건을 정밀하게 제어해 하나의 말단 알카인을 알켄 또는 알케인으로 선택적으로 전환할 수 있는 합성 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

    이번 연구는 'Electroreductive Divergent Hydrogenations of Alkynes to Alkenes or Alkanes'라는 제목으로 화학 분야 국제학술지 ChemSusChem에 게재됐으며, 표지논문(Cover Feature)으로 선정됐다.

    연구팀은 전기화학적 조건 조절을 통해 알카인의 환원 경로를 비-NiH 경로와 NiH 경로로 전환할 수 있음을 규명했다. 이를 통해 동일한 기질에서 알켄과 알케인을 선택적으로 합성할 수 있는 전기환원 니켈 촉매 플랫폼을 제시했다.

    알켄 형성 조건에서는 니켈 촉매 하에서 proton transfer 중심의 비-NiH 경로를 유도해 선택적 반수소화를 구현했다. 반면 알케인 형성 조건에서는 NiH 종의 생성과 연속 환원을 촉진해 삼중결합을 단일결합까지 환원하도록 반응을 제어했다.

    또 사이클릭 볼타모그래피(CV)와 중수소 표지, H/D scrambling 실험 등을 통해 반응 메커니즘을 규명했다. 알켄 형성 시에는 니켈사이클로프로펜 중간체를 거치는 proton transfer 경로가, 알케인 형성 시에는 NiH 종과 chain-walking이 주요하게 작용하는 것으로 나타났다.

    이번 기술은 다양한 기능기를 포함한 기질에도 적용 가능해 활용 범위가 넓고, 분자수소를 사용하지 않는 온화한 조건에서도 반응이 가능해 실용성과 친환경성 측면에서도 의미가 크다는 평가다.

    최이삭 교수는 "전기화학적 조건 제어만으로 동일한 알카인을 선택적으로 전환할 수 있음을 규명한 연구"라며 "전기촉매 기반 환원 반응과 기능성 분자 합성 확장에 중요한 기반이 될 것"이라고 말했다.

    이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단, 교육부 G-LAMP 사업 등의 지원을 받아 수행됐다.