초록 ▼

연구의 목적 및 내용

* 새로운 형태의 코발트 촉매와 이핵성 코발트 촉매의 합성 연구
* 새로운 형태의 코발트 촉매를 이용하는 유기 반응 개발 및 최적화
* 이핵성 코발트 촉매를 금속-유기 골격체 합성에 응용

본 연구에서는 새로운 형태의 코발트 촉매(코발트-나이트로페놀산, 이핵성 코발트-카복실산)를 합성하여 구조를 규명하고, 합성 조건을 연구한 후에, 유기 반응에 촉매로 응용하여 다양한 카복실산 유도체의 전환 반응을 연구하였으며, 이핵성 코발트 촉매를 금속-유기 골격체로 응용하는 연구를 수행하였다

연구의 목적 및 내용

* 새로운 형태의 코발트 촉매와 이핵성 코발트 촉매의 합성 연구
* 새로운 형태의 코발트 촉매를 이용하는 유기 반응 개발 및 최적화
* 이핵성 코발트 촉매를 금속-유기 골격체 합성에 응용

본 연구에서는 새로운 형태의 코발트 촉매(코발트-나이트로페놀산, 이핵성 코발트-카복실산)를 합성하여 구조를 규명하고, 합성 조건을 연구한 후에, 유기 반응에 촉매로 응용하여 다양한 카복실산 유도체의 전환 반응을 연구하였으며, 이핵성 코발트 촉매를 금속-유기 골격체로 응용하는 연구를 수행하였다.

연구결과

1. 새로운 형태의 코발트 촉매로 오쏘 위치로 페놀과 나이트로 작용기를 가지고 있는 리간드를 사용하는 경우 코발트-나이트로페놀산 촉매를 합성하여 그 구조를 규명하였으며,이 합성은 쉽게 대량 스케일에서 진행이 가능하였다.
2. 새롭게 합성 된 코발트-나이트로페놀산 촉매를 이용하여 알독심 분자의 선택적 전환 반응을 연구하였다. 위의 반응은 산성도가 높은 페놀산 리간드를 사용하는 경우에는 탈수 반응의 형태로, 산성도가 낮은 페놀산 리간드를 사용하는 경우에는 재배열 반응의 형태로 진행되는 것을 확인하였고, 반응 경로는 전통적인 베크만 재배열 반응을 따르지 않는 것을 메커니즘 연구를 통해 확인하였다.
3. 또한 코발트 촉매의 카복실산 유도체 전환 반응을 응용하여, 여러 종류의 카복실산 유도체를 2차 아마이드로 효과적으로 활용할 수 있는 유기합성방법론을 개발하였다.
4. 이핵성 코발트 촉매의 합성 조건을 규명하고, 두 개의 코발트, 네 개의 카복실산이 결합하고 있는 촉매의 구조를 규명하였다.
5. 이핵성 코발트 촉매 내부의 코발트-코발트 금속 간 결합에 관한 연구를 바탕으로 외륜 구조의 구조적 변화 메커니즘에 대한 연구를 진행하여 카복실산의 전자밀도와 외륜형 촉매의 구조적 안정성에 영향을 미칠 수 있음을 규명하였다.

연구결과의 활용계획

1. 본 연구 결과, 저렴한 금속 전구체로부터 쉽게 대량 합성이 가능한 새로운 형태의 코발트-나이트로페놀산 촉매를 개발하였다. 코발트-나이트로페놀산 촉매는 나이트로페놀산 리간드가 용액 및 주위의 산성도에 따라 그 배위 결합 정도가 달라질 수 있기 때문에, 다양한 산성/염기성 반응 조건에서 독특한 촉매 활성을 보일 것으로 기대 된다.
2. 본 연구 결과, 이핵성 외륜 구조를 갖는 촉매의 경우, 주위의 카복실산의 전자밀도가 구조적 유연성 및 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있음을 발견하였다. 이를 바탕으로 외륜형 촉매 합성 및 디자인에 유용한 정보를 제공하였다.

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose& contents

* Studies for the synthesis of novel cobalt catalysts and dimeric cobalt catalysis
* Development and optimization of cobalt-catalyzed organic reactions
* Application of dimeric cobalt catalysts to metal-organic framework researches

In this research, we have synt

Purpose& contents

* Studies for the synthesis of novel cobalt catalysts and dimeric cobalt catalysis
* Development and optimization of cobalt-catalyzed organic reactions
* Application of dimeric cobalt catalysts to metal-organic framework researches

In this research, we have synthesized and characterized novel cobalt catalysts including cobalt-nitrophenolate and dimeric cobalt-carboxylate. Cobalt-nitrophenolate catalysts were applied to the organic transformation of carboxylic acid derivatives to various amides, and dimeric cobalt-carboxylate allowed the flexiblity information of paddle-wheel structures.

Result

1. We have synthesized cobalt-nitrophenolate catalysts using ortho-nitrophenol ligand. This synthesis was performed in gram scales, and the structure of cobalt-nitrophenolate was confirmed by X-ray crystallography.
2. We have investigated the organic transformation of aldoxime molecules using cobalt-nitrophenolate. The more acidic nitrophenolate ligand proceeded the dehydration reaction of aldoximes, and the less acdic nitrophenolate ligand performed the rearrangement reaction of aldoximes. The detail mechanistic studies suggested that this catalytic reaction did not following traditional Beckmann rearrangement.
3. We have developed that practical, secondary amide synthesis from various carboxylic acid derivative using cobalt catalysis.
4. We have confirmed that the structure of dimeric cobalt catalysts, which has two cobalt atoms (oxo-bridged) and four carboxylate ligands.
5. The dimeric cobalt-carboxylate catalysts provide mechanistic and structural informations of paddle-wheel structures. We have revealed that the electronic environment of ligand is directly correlated with stability and flexiblity of paddle-wheel structures.

Expected Contribution

1. From this research, we have found that practical, and scalable synthetic process for cobalt-nitrophenolates. The unique catalytic activity of cobalt-nitrophenolate was due to the their acidic proton in the ligand. It is highly expected that this cobalt-nitrophenolate catalysts will show a variety of catalytic activities in both acidic/basic reaction media.
2. From this research, we have found that the electronic environment of ligand (benzene ring) is highly correlated with structural issues of paddle-wheel type catalysts. This information is very useful for synthesis and designing of paddle-wheel type dimeric metal catalysts.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 7 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 17 5. 연구결과의 활용계획 ... 20 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 21 7. 참고문헌 ... 22 8. 연구성과 ... 23 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 25 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 26 11. 기타사항 ... 29끝페이지 ... 29