초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구의 최종 목표는 전이금속 촉매 반응을 이용한 기능성 올리고머의 합성 및 이를 이용한 고강도 고정화법의 개발이다. 많은 수의 기능성 유기 분자와 고정화 작용기를 한 분자에 도입할 수 있는 올리고머의 장점을 활용하여 다기능성 하이브리드 소재 및 고강도 고정화 소재를 구현하고자 하였다. 또한 커플링 작용기를 함유하는 올리고머의 고정화를 통해, 고체 표면에서의 전이금속 촉매 반응을 통한 새로운 하이브리드 소재 합성법을 개발하고자 하였다.
연구결과
다기능성-고강도 하이브리드 소재를 구현하기 위해

연구의 목적 및 내용
본 연구의 최종 목표는 전이금속 촉매 반응을 이용한 기능성 올리고머의 합성 및 이를 이용한 고강도 고정화법의 개발이다. 많은 수의 기능성 유기 분자와 고정화 작용기를 한 분자에 도입할 수 있는 올리고머의 장점을 활용하여 다기능성 하이브리드 소재 및 고강도 고정화 소재를 구현하고자 하였다. 또한 커플링 작용기를 함유하는 올리고머의 고정화를 통해, 고체 표면에서의 전이금속 촉매 반응을 통한 새로운 하이브리드 소재 합성법을 개발하고자 하였다.
연구결과
다기능성-고강도 하이브리드 소재를 구현하기 위해 분자량이 잘 제어된 올리고머를 사용하였다. 본 연구진에서 개발한 바이닐실란 또는 메타알릴 실란이 도입된 올리고머를 제조하여 좋은 고정화 효율로 유기-무기 하이브리드 소재를 제조할 수 있었다. 또한 다양한 작용기의 도입이 용이하게 하기 위해, 전이금속 촉매를 이용하여 반응할 수 있는 커플링 파트너인 보론산 에스터, 아자이드, 알카인, 올레핀, 알데히드와 같은 반응성 있는 작용기를 올리고머에 도입하였다. 이를 이용해 전이금속 촉매반응을 수행하여 원하는 작용기를 좋은 도입 비율로 올리고머에 적용할 수 있었다. 더욱이 페로센과 같은 작용기를 올리고머에 도입하여 고정화 반응을 수행함으로써 산화-환원 전위를 동시에 나타내는 유기-무기 하이브리드 소재의 개발 가능성을 제시하였다.
그리고 새로운 고정화 방법을 통한 고정화 효율의 측정방법을 개발하였다. 형광을 나타내지 않는 커플링 파트너를 올리고머에 도입해 무기지지체에 고정화 하고 한단계 전이금속 촉매반응을 수행하여 형광생성물이 형성되면 형광도를 통해 쉽게 반응효율 및 고정화 효율을 측정할 수 있는 방법을 개발하였다. 또한 고체지지체에 생활성분자(GOx), 칼릭스[4] 아렌등을 도입하여 센싱이 가능함을 확인하였고, 올리고머에 적용하여 다기능-고강도 유기-무기 하이브리드 기능성 소재의 개발 가능성을 제시하였다.
연구결과의 활용계획
본 연구는 올리고머의 장점을 이용한 다기능-고강도 하이브리드 소재 합성법의 개발에 관한 것으로 기존의 실란 커플링제를 이용하여서는 수행할 수 없었던 연구이다. 이로 인해 기존 하이브리드 소재 합성법에서의 다기능 소재 합성 및 단량체의 고정화에 의한 소재의 불안정성을 해결할 수 있어 기존에 이들을 사용하였던 거의 모든 분야에 적용할 수 있다.
특히 다기능성 소재를 손쉽게 만들 수 있어 고부가가치의 소재합성에 적용할 수 있다. 적용 가능한 기질로는 다양한 메조포러스 실리카, 글래스, 금속 산화물, 실리카가 코팅된 금속 산화물 등이 있으며, 균일촉매의 불균일촉매로의 고정화, 크로마토그래피의 다양한 컬럼의 제조, 유기층 박막의 제조, 센서, 생활성 분자의 고정화를 통한 바이오센서 및 진단 시약으로의 응용 등 광범위한 분야에 적용할 수 있다. 따라서 이 연구는 화학 뿐 아니라 인접 소재 과학에도 응용할 수 있는 중요한 연구라 사료된다.

Abstract ▼

Purpose&contents
The purpose of this study is to develop new synthetic method of functional oligomer and robust immobilization method by transition metal catalyst. By introducing various functional groups into oligomeric molecule, it could be possible to fabricate multifunctional strong hybrid ma

Purpose&contents
The purpose of this study is to develop new synthetic method of functional oligomer and robust immobilization method by transition metal catalyst. By introducing various functional groups into oligomeric molecule, it could be possible to fabricate multifunctional strong hybrid materials. New protocol for facile preparation and detection of organic-inorganic hybrid materials could be also developed by transition metal catalysis on the surface-modified solid support.
Result
We have prepared functional oligomers which are incorporated vinylsilyl and methallylsily groups for immobilization onto solid surface. And the immobilizing study of resulting oligomers onto solid support has been performed in moderate efficiency.
In order to prepare various multifunctional oligomer, we have incorporated reactive coupling partners such as boronate ester, azide, alkyne, olefin and aldehyde to vinylsilyl or methallylsilyl groups introduced oligomer. With these oligomer, we successfully performed the transition metal catalyzed reactions for functionalization of oligomer. we also introduced ferrocenyl group through Rh(I) catalyzed hydroacylation reaction for determination of oxidation-reduction voltage using cycolvoltametry.
And new immobilization method which loading rate can be readily identified has been developed. We achieved simultaneous immobilization of functional organic molecule onto solid support and facile determination of loading rate. Finally, catalytic reaction of coupling functional group on solid support has been carried out to afford functional molecule-immobilized solid with facile determination of the loading rate.
Expected Contribution
With this study synthesis of the multifunctional robust hybrid material using oligomer is possible. This protocol can be applied to various fields since current method solves many defects of conventional silane coupling reagent. Applicable substrates are mesoporous silica, glass, metal oxide, nanometal coated with silica, etc. Applicable fields are transformation of homogeneous catalyst to heterogeneous one, silica column, organic thin layer coating, sensor, biosensor, immobilization of bioactive molecules, etc. Therefore, this research may affect nearby material sciences as well as chemical science.

목차 Contents

• 핵심연구사업 최종보고서(평가용) ... 1
• 목 차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 13
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 41
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 63
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 65
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 67
• 8. 참고문헌 ... 68
• 9. 연구성과 ... 69
• 10. 기타사항 ... 86
• 끝페이지 ... 96