| 단일원자 촉매 히드로포르밀화 구역 선택성 조절 | ||
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 중국과학원 다롄(大连)화학물리연구소 차오보타오(乔波涛)/장타오(张涛) 연구팀은 단일원자 촉매 히드로포르밀화(hydroformylation) 연구에서 최초로 반응 결합 방법으로 생성물의 구역 선택성을 조절하는 방법을 발견했다. 해당 방법은 아무런 리간드도 첨가하지 않는 조건에서, 수증기 변환 반응과의 결합을 통해 스티렌(styrene)을 높은 선택성으로 3-페닐프로판올(3-phenylpropanal)로 전화시킬 수 있으며 노말(normal)과 아이소(iso) 비율은 3:1에 달했다. 해당 성과는 "AngewandteChemie International Edition"에 게재되었다. 올레핀(olefin)과 합성가스의 히드로포르밀화 반응을 통한 알데히드(aldehydes) 정밀 화학물질 제조는 화학공업 생산에서 가장 중요한 균일 촉매 공정이다. 고전적인 히드로포르밀화 조건(수소가스를 수소공급원으로 사용)에서 사슬모양 올레핀과 비교하는 경우, 스티렌계 기저물질은 벤젠고리의 전자적 효과로 인해 히드로포르밀화 반응에서 분기 알데히드(branched aldehyde)를 생성하기 쉽다. 시스템에 더 복잡한 여러 자리 유기인 리간드를 첨가해야만 높은 구역 선택성의 선형 알데히드 생성물을 획득할 수 있다. 이러한 유기인 리간드는 높은 가격과 보다 복잡한 제조 공정 때문에 실제 응용을 제한한다. 따라서 스티렌계 기저물질에 대한 히드로포르밀화 반응의 구역 선택성을 제어하는 새로운 방법을 탐색하는 것은 매우 매력적이고 도전적이다. 연구팀은 Rh1/CeO2SAC를 촉매제로 할 경우 아무런 유기인 리간드를 첨가하지 않는 고전적 히드로포르밀화 조건에서 스티렌 히드로포르밀화의 노말과 아이소 비율이 ≤1임을 발견했다. CO, 물 및 스티렌을 출발물질(starting materials)로 사용하고 수증기 변환 현장 수소생성을 통해 수소를 공급할 경우, 생성물 알데히드의 노말과 아이소 비율은 3에 달할 수 있다. 연구팀은 일련의 대조 실험을 통해 상술한 현상은 수증기 변환으로 생성한 현장 수소가 반응 중간체의 안정적인 구조를 파괴시키고 아이소프로판올（isopropanol）을 선택적으로 생성하는 경향이 있는 반응 메커니즘을 억제하여 더 높은 노말과 아이소 비율을 초래하기 때문이라고 추정한다. 또한, CeO2 부하의 Rh 나노 촉매제를 상술한 일련의 촉매 시스템에 사용할 경우, Rh 단일원자 촉매제와 비교하여 생성물은 페닐프로판올 (phenylpropanol)이며 여전히 노말 생성물을 위주로 한다. 균일Rh(로듐) 촉매제는 촉매 수증기 변환 능력이 약하여 일련의 시스템에서 아주 낮은 활성을 나타낸다. 해당 연구는 히드로포르밀화 구역 선택성을 제어하기 위한 새로운 아이디어를 제공함과 아울러 다양한 균일 촉매 이질성을 위한 참조를 제공한다. 정보출처 : http://www.cas.cn/cm/202004/t20200426_4742566.shtml?tdsourcetag=s_pctim_aiomsg |
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