[논문]감타닌의 술폰화에 관한 연구

권슬기; 배도규

doi:10.5764/tcf.2017.29.2.69

[국내논문] 감타닌의 술폰화에 관한 연구
A Study on the Sulfonation of Persimmon Tannin 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.29 no.2, 2017년, pp.69 - 76

권슬기 (경북대학교 바이오섬유소재학과) , 배도규 (경북대학교 바이오섬유소재학과)

Abstract ▼ AI-Helper

To get the proper treatment conditions, sulfonation reactions of persimmon tannin with sodium sulfite and sulfuric acid were proceeded in various settings, respectively. Also, the property changes were investigated by carrying out the additional analysis: elementary analysis and instrumental analysis using FT-IR, DSC, and TGA. The degree of $-SO_3Na$ substitutions appeared 0.216 and 0.208 under the treatment time of 3 hours and 6 hours, respectively and the degree of $-SO_3H$ substitutions indicated 0.200 and 0.167 under 9 hours and 18 hours, respectively by elemental analysis. In terms of the FT-IR spectras, there was a peak based on the bonds of pyran ring and ether in relation to non-treated and sulphonated tannin at $1,102cm^{-1}$. No peak was shown in the sulfited tannin. An absorption peak which was due to the $C{\rightarrow}O$ of secondary -OH group became evident in nontreated and sulfited tannin at $1,092cm^{-1}$ and $1,090cm^{-1}$, respectively but the same result was not found in sulphonated tannin. The results of TGA analysis of the sulfonated persimmon tannin showed that the sulfonation of it improved thermal properties.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

술폰화 타닌 분말을 원소분석기(ThermoFisher, Flash2000)로 C, H, N, S, O 정량분석을 하고 이들 값으로부터-SO₃Na(sulfitation)과-SO₃H(sulphonation)의 치환도 값을 구하였다. 감타닌은 축합형 타닌으로써 알려져 있으며 그 구조는 Figure 1과 같이 flaTextile Coloration and Finishing, Vol.
아황산나트륨과 황산 등의 술폰화제로 감타닌의 술폰화 반응을 시켜 적정 처리 조건에 대한 자료를 구하 Textile Coloration and Finishing, Vol. 29, No. 2였으며, 원소분석, FT-IR 그리고 TGA등의 기기 분석을 통하여 술폰화에 따른 감타닌의 특성변화를 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
열분해 특성을 알아보기 위해 TGA(TAinstruments, Q600)분석을 하였다. 승온 조건은 10℃/min, 측정온도는 10 ~ 800℃의 범위에서 측정하였다.
그러나 현재까지 감타닌의 황산화에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 이에 본 연구에서는 감타닌을 술폰화제로 처리하고 그에 따른 물리·화학적 변화를 조사하였다.
처리 온도와 시간에 따른 sulfitation 정도를 알아보기 위해 진탕 항온수조에서 아래와 같은 조건의 용액으로 각각 처리한 후 여과지(Advantec 5C)로 여과하여 분광 광도계(U-2800UV/VISspectrophotometer)로 최대 흡수파장에서 흡광도 값을 구하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 감타닌 분말은 겔화되어 있는 감물 겔을 열풍건조기로 70℃에서 120시간 건조한 후 분쇄하여 분말상태로 만들어 더 이상의 정제 없이 그대로 실험에 사용하였으며, 술폰화 반응에 사용된 시약은 sulfitation 반응에서는 sodium sulfite(Na₂SO₃, Duksan pure Chemicals CO. LTD, Korea)와 sodium carbonate(Na₂CO₃, Oriental Chemical Industry, Korea), sulphonation 반응에서는 1% sulfonic acid(RSO₃H, Duksan pure Chemicals CO. LTD, Korea)가 사용되었으며 모든 시약은 1급 시약 그대로 사용되었다.

이론/모형

술폰화 전후의 구조변화를 알아보기 위해 KBr법으로 4,000 ~ 650cm^-1의 범위에서 적외선 분광분석기 (Spectrum GX & AutoImage)로 적외선 분광분석을 하였다.

성능/효과

1. 아황산나트륨에 의한 감타닌의 술폰화는 처리온도가 높을수록 반응이 빨리 진행되어 처리온도 90℃, 처리시간 3시간에 거의 평형상태에 도달하였으며, 아황산나트륨 처리농도에 따른 술폰화에서는 처리 시간 4시간까지는 처리농도가 클수록 술폰화도 크게 나타났지만 그 이상의 처리시간에서는 농도와 관계없이 거의 평형 상태에 도달하는 것으로 나타났다.
3. 원소분석을 통하여 술폰화 타닌의 -SO₃Na와-SO₃H 치환도 값을 구한 결과 -SO₃Na는 처리시간 3시간과 6시간에서 각각 21.6, 20.8로 나타났으며, -SO₃H는 처리시간 9시간과 18시간에서 각각 20.0, 16.7로 나타났다.
4. 술폰화에 따른 FT-IR spectra에서 pyran ring의 ether에 기인한 peak이 무처리와 황산화 타닌에서는 1,102cm^-1에서 나타났지만 아황산화 타닌에서는 나타나지 않았으며, 2차 -OH기의 C→O에 기인한 흡수 peak은 무처리와 아황산화에서 각각 1,092cm^-1와 1,090cm^-1에서 나타났으나 황산화 타닌에서는 나타나지 않았으며 -SO₃H의 신축진동에 기인한 1,078cm^-1에서 새로운 peak이 관찰되었다.
5. 술폰화 감타닌의 TGA 분석 결과, 수분 증발과 열분해에 기인한 peak이 각각 무처리는 73.8℃와 272℃, 아황산화는 78.5℃와 287℃ 그리고 황산화는 75.2℃와 275℃로 나타났으며, 술폰화는 타닌의 내열성을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다.
두번째 peak은 이 온도부터 고온으로 갈수록 중량이 급격하게 감소하는 것을 볼 때, 열분해 시작 온도로 고려되며 무처리는 272℃, 아황산화는 287℃ 그리고 황산화 타닌에서는 275℃로 나타나, 타닌의 술폰화는 내열성을 향상시킬 수 있을 것으로 고려된다.
따라서 반응시간의 경과에 따라 술폰화에 의해 수용 성화 된 타닌 중에는 상대적으로 완전히 술폰화된 저분자량과 부분적으로 술폰화된 고분자량의 것이 혼재되어 있다고 볼 수 있으며 이 비율에 의해 전체 치환도는 결정되며, 상대적으로 긴 반응시간에서는 부분적으로 술폰화된 고분자량의 것이 더 많기 때문에 치환도 값이작게 나타난 것으로 추론된다.

후속연구

감물에 포함되어있는 천연 타닌은 용해도가 낮기 때문에 저장 중에 겔화되거나 침전되어 폐기되는 경우도 많이 발생하고 있다. 감타닌의 황산화는 타닌을 수용성화하기 때문에 이러한 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 섬유에 대한 감물의 염색성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	타닌은 무엇인가?	타닌은 많은 식물에 널리 분포하고 있으며 그 수용액은 수렴성이 강하고 떫은맛을 가지는 화합물의 총칭으로서, 거의 모든 나무의 잎, 열매 및 열매의 껍질에 포함되어 있지만 풀에는 거의 포함되어있지 않다1).
	감물에 포함된 천연타닌의 단점은 무엇인가?	한편, 감타닌은 착즙 형태 그대로 감물 염색에 주로 사용되고 있다13-15). 감물에 포함되어있는 천연 타닌은용해도가 낮기 때문에 저장 중에 겔화되거나 침전되어 폐기되는 경우도 많이 발생하고 있다. 감타닌의 황산화는 타닌을 수용성화하기 때문에 이러한 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 섬유에 대한 감물의 염색성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.
	축합형 타닌 화학반응인 A-ring, B-ring에서의 반응에는 각각 어떤 것이 있는가?	Flavan-3-OH을 기본 골격으로 하는 축합형 타닌의 화학반응은 A-ring과 B-ring에서의 반응으로 구분된다. A-ring에서의 반응은 Halogenation반응과 Aldehyde와의 반응, Alkylation반응, 치환반응, 산화 축합반응 등이 있다5). B-ring에서의 반응은 산화, 환원, 금속 킬레이트화, 활성산소와의 반응 및ketal 형성 등이 있다6). 또한, 타닌의 interflavanoid bond는 산성 혹은 염기성 조건 하에서 불안정하여 산-촉매 분열, 환원성 분열 그리고 아황산 이온에 의한 분열 등에 의해 절단된다7).

참고문헌 (19)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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