한국연구재단은 이윤호 KAIST 교수 연구팀이 이소시아네이트를 합성하는 새로운 촉매법을 개발했다고 1일 밝혔다.

폴리우레탄은 플라스틱의 일종으로 합성섬유, 페인트 등 산업적 활용범위가 넓다. 폴리우레탄의 전구체로 쓰이는 이소시아네이트 역시 연간 소비량이 많은 화학물 중 하나다. 그러나 이를 생산하기 위해서는 기존 산업공정에서 독성가스인 포스겐을 활용하기 때문에 유해성이 문제시 됐다.

연구팀은 금속-리간드의 협동성을 발견하고 이를 이용해 포스겐 사용을 대체할 수 있는 이소시아네이트 합성법을 고안했다.

금속-리간드 협동성은 세자리 리간드인 PPP리간드의 포스파이드가 반응에 직접 참여하는 것을 말한다. 특히 금속-리간드 협동 반응은 일산화탄소와 같은 π-산성 리간드의 배위와 중심 니켈 이온의 산화-환원 반응이 동반돼 일어난다.

연구팀은 이를 적용해 금속인 니켈과 리간드인 아마이드를 반응시켰다. 여기에 일산화탄소 반응을 더해 이소시아네이트를 생산했다. 이종핵 금속 착물은 결합력이 약하다. 균일 분해돼 또 다른 라디칼 종을 형성하는데 이를 촉매로 이용하면 다양한 화학종의 결합 활성과 절단이 가능하다.

이윤호 교수는 "우리 연구실에서 규명한 금속-리간드 협동성을 활용해 저온, 저압 조건에서 이소시아네이트를 합성할 수 있는 새로운 촉매법을 개발했다"면서 "추후 이소시아네이트 기반 산업과 일산화탄소 기반 반응 공정, 촉매 개발에 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 CI가스리파이너리 사업 지원으로 수행됐다. 결과는 화학분야 국제학술지 '앙게반테 케미' 지난달 7일자에 게재됐다.