| 고분자 Vol.63 No.3 |
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특집
촉매가 선도하는 고분자과학 |
| 전망 |
| 차세대 키랄 촉매로서 나선형 고분자의 이용 | 스기노메 미치노리 |
| <Abstract>
저분자 키랄 촉매보다 높은 비대칭 수율을 나타내고, 회수 및 재활용이 용이하며, 더 나아가 비대칭 반응 환경의 키랄리티를 반전시킴으로써 두 가지의 거울상 이성질체를 높은 광학 순도로 선택적으로 생성할 수 있는 새로운 키랄 고분자 촉매의 개발이 진행되고 있다. 키랄 나선형 고분자인 poly(quinoxaline-2,3-diyl)을 기반으로 한 키랄 고분자 리간드 PQXphos를 소개한다. Keywords: Helical Polymer / Catalytic Asymmetric Synthesis / Transition-Metal-Catalyzed Reactions / Helix Inversion / Invresion of Catalyst Chirality / Palladium Catalyst / Hydrosilylation / Suzuki-Miyaura Cross-Coupling |
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| 고분자 보호제를 이용한 금속 나노입자 촉매 | 나가시마 히데오 |
| <Abstract>
금속 나노입자 촉매는 나노 수준의 금속 입자가 나타내는 특이적인 활성으로 인해 차세대 촉매로서의 응용이 기대된다. 착물 촉매에 필적하는 기능을 갖는 고분자 촉매를 실현하기 위해서는 리간드에 해당하는 고분자 보호제의 개발이 필요하다. 본 원고에서는 초분기 폴리스티렌 유도체를 이용한 금속 나노입자 촉매의 개발, 이상계 촉매, 그리고 자기 촉매 도금에의 응용 연구를 예로 고분자 보호제에 관한 전망을 소개한다. Keywords: Metal Nanoparticles / Polymer Support / Hyperbranched Polymers / Ammonium Salts / Biphasic Catalysis / Electroless Plating |
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| 희토류 촉매를 이용한 정밀 공중합의 신전개 | 니시우라 마사요시, 호우 자오민 |
| <Abstract>
희토류 원소는 독특한 전자 상태와 이온 반경을 가지고 있으며, 기존의 전이 금속 착물과 차별되는 독특한 반응성을 나타내는 다양한 종류의 유기 희토류 착물이 보고되었다. 본 원고에서는 최근 급속히 발전하고 있는 양이온성 희토류 알킬 중합 촉매의 개발과 이를 이용한 다양한 올레핀류의 정밀 공중합과 관련된 최근의 연구 예를 소개한다. Keywords: Rare Earth / Polymerization / Styrene / Isoprene / Copolymerization / Lanthanide / Hexadiene / Chain Shuttling Copolymerization |
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| 토픽 |
| 고분자 고정화 비대칭 촉매 | 이츠노 신이치 |
| <Abstract>
신코나 알칼로이드의 4급 암모늄염은 다양한 비대칭 유기 반응에서 우수한 촉매 활성을 나타낸다. 고분자의 주사슬에 이와 같은 키랄 촉매를 고정화하기 위해, 신코나 알칼로이드 이량체가 비키랄성 단량체와 함께 중합되었다. 신코나 알칼로이드 이량체는 quinuclidine의 질소 원자(4급화), 하이드록시 그룹(에테르 결합 형성), 그리고 비닐 그룹(thiol-ene 반응)의 특성을 이용하여 합성되었다. 생성된 신코나 알칼로이드 이량체는 다음과 같은 방식으로 중합되었다. (1) 4급화 중합: 에테르 결합으로 통해 합성된 신코나 알칼로이드 이량체는 이할로겐화물과 반응하여 신코나 알칼로이드 암모늄염을 함유하는 키랄 고분자를 생성하였다. (2) 에테르 중합: 4급화된 이량체는 이할로겐화물과 염기성 조건에서 반응하여 키랄 고분자를 생성하였다. (3) 이온 교환 중합: 4급화된 이량체와 디설폰산 나트륨의 중합 반응을 통해서 키랄 중합체가 생성되었다. 이와 같은 중합 반응은 맥밀란 촉매를 주사슬에 함유하는 다른 키랄 고분자 촉매의 합성에도 응용되었다. 이러한 키랄 고분자는 알킬화 반응 및 디엘스-알더 반응을 포함한 다양한 비대칭 합성에서 촉매로써 이용되었다. Keywords: Cinchona Alkaloid / Polymer-Immobilized Catalyst / Chiral Polymer / Asymmetric Catalyst / Quaternization Polymerization / Etherification Polymerization / Ion-Exchange Polymerization |
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| 인공 금속효소 | 우에노 다카후미 |
| <Abstract>
나노과학 및 바이오 기술 분야에서 인공 금속효소의 잠재적인 응용 가능성으로 인해서, 인공 금속효소의 합리적인 설계는 생체 고분자, 생물 화학, 무기 화학 등의 분야에서 중요한 연구 주제로 주목을 받고 있다. 인공 금속효소를 합성하는 데 사용되는 일반적인 방법의 하나는 단백질의 활성 부위에 비천연 금속 보조 인자를 도입하는 것이다. 이 방법은 높은 활성 및 선택성으로 인해서 작은 인공 금속단백질의 합성에 이용되었다. 최근에는 이와 같은 방법이 단백질 집합체를 기능화하기 위해서 적용되었다. 계층적으로 집적된 단백질을 이용한 인공 금속효소는 산업적 또는 생물학적인 응용과 관련하여 매우 유용하게 이용될 것으로 기대된다. 본 원고에서는 이 분야에서 가장 중요한 최근의 연구결과를 소개하고, 향후의 연구 발전 방향을 전망한다. Keywords: Artificial Metalloenzyme / Protein / Ferritin / Virus / Protein Crystal / Organometallic / Supramolecular Protein / Catalysis |
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| 클로 덱스트린을 촉매로 이용하는 고분자 합성 | 하라다 아키라, 다카시마 요시노리 |
| <Abstract>
시클로 덱스트린(CDs)은 락톤류의 개환 중합을 선택적으로 개시하여 폴리에스터를 높은 수율로 생성하는 것이 확인되었다. 같은 조건에서 CDs가 존재하지 않는 경우에는 중합반응이 일어나지 않았다. 락톤은 CD의 고리 구조의 내부에 삽입되어 활성화되었다. 중합반응의 생성물은 에스터 결합을 통해 CD의 단일 글루코피라노스의 C2 하이드록시기에 연결된 고분자인 것이 밝혀졌다. 반응하지 않은 CDs는 중합반응을 지속시키기 위해서 성장하는 중합체의 사슬을 CDs의 내부에 포함하는 구조를 나타낸다. CD의 이량체는 자연계의 DNA 중합효소처럼 하나의 CD 고리가 클램프로서 기능한다는 점에서 락톤의 중합을 위한 더 나은 촉매인 것이 밝혀졌다. 이와 같은 중합반응을 통해서 유기 용매 및 금속 촉매를 사용하지 않고 친환경적인 방식으로 폴리에스터를 합성할 수 있다. 동일한 방식이 다양한 고분자의 합성에 이용될 수 있을 것으로 기대된다. Keywords: Cyclodextrin / Polymerization / Lactone Molecular Clamp / Cyclodextrin Dimer |
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| Z-선택적 올레핀 메타세시스 촉매와 그 응용 | 엔도 고지, 로버트 H. 그럽스 |
| <Abstract>
올레핀 메타세시스는 탄소-탄소 이중 결합의 구축을 위한 편리하고 강력한 방법이다. 이 유용한 합성방식은 1980년대에 발견된 잘 정의된 전이 금속 촉매를 통해서 빠른 속도로 연구개발되었다. 현재 다양한 고효율 촉매가 이용 가능하며, 대학의 연구실에서 산업 공정에 이르기까지 다양한 분야에서 폭넓게 이용되고 있다. 그러나 메타세시스를 통해서 생성되는 올레핀의 입체 제어는 이 분야에서 연구하고 있는 화학자들이 해결해야 할 과제였다. 메타세시스의 열역학적 특성 때문에, 대부분의 촉매는 열역학적으로 선호되는 E-올레핀 이성질체를 높은 비율로 생성한다. 이와 같은 올레핀 메타세시스의 근본적인 특성은 화학의 일부 영역에서 올레핀 메타세시스의 응용을 제한하는 이유가 되었다. 본 원고에서는 N-헤테로사이클릭 카르벤 리간드가 중심 금속을 킬레이트한 새로운 루테늄 계열 메타세시스 촉매를 소개한다. 이 촉매는 다양한 메타세시스 반응에서 Z-올레핀의 형성에 대한 높은 선택성을 나타냈다. 또한, 새로운 루테늄 계열 메타세시스 촉매를 유기 합성 및 고분자 합성에 응용한 예도 소개한다. Keywords: Olefin Metathesis / Catalyst / Z-selective / Organic Synthesis / Polymer Synthesis |
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| 성장하는 고분자 |
| 멜리틴을 선택한 이유 | 호시노 유 |
| <Abstract> 필자가 플라스틱 항체를 위한 모델 펩타이드로 멜리틴을 선택한 것은 단순히 과학적인 이유 때문만은 아니었다. 강한 "비특이적" 상호작용을 통해 고분자 나노 입자에 의해 포집될 수 있는 가장 저렴한 생체활성 분자를 찾고 있던 필자에게 멜리틴은 매우 유용한 모델 분자였다. |
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| 고분자과학의 최전선 |
| 겔화제의 최신 동향 | 하나부사 겐지 |
| <Abstract>
본 원고에서는 겔화제에 관한 연구의 최근 동향을 소개한다. 겔화제는 특정 조건에서 용액을 물리적인 겔로 전환시킬 수 있는 저분자량의 화합물이다. 형성된 겔은 열역학적으로 가역적인 졸-겔 상전이를 나타낸다. 겔을 형성하는 원동력은 수소 결합, 반데르 발스 상호 작용, π－π 상호 작용, 그리고 정전기적 상호 작용과 같은 비공유 상호 작용이다. Olsalazine과 Taxol을 함유한 하이드로 겔화제는 약물 전달 매개체로 보고된 바 있다. D-아미노산으로 구성된 하이드로 겔화제는 생체 내에서 분해효소에 대한 안정성을 나타냈으며, 그 결과 약물의 방출과 관련된 시간 스케일을 조절하는 데 이용될 수 있었다. 하이드로 겔화제는 세포 배양 지지체를 위한 재료로써도 이용되었다. 또한, 겔을 이용하여 생성한 캐스트 필름은 센서에 응용할 수 있다. 그 예로 TNT, TATP 및 아민을 감지할 수 겔화제를 소개한다. 요변성 겔을 형성할 수 있는 겔화제의 예로는, 올리고 치오펜과 크라운 에테르를 포함하는 겔화제를 소개한다. 이 겔화제는 비스암모늄염이 존재할 경우 요변성 겔을 형성하는 것이 밝혀졌다. 또한, 환형 다이펩타이드 유도체로 이루어진 하이드로 겔화제도 요변성 겔을 형성하는 것이 보고되었다. 물리적 겔의 형성을 유발하는 새로운 방법에 관해서도 소개한다.
Keywords: Gelators / Gels / Hydrogels / Gelation / Sensors / Drug Delivery / Thixotropy |
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