Heterogeneous Pd catalysts on the solid supports for effective Sonogashira cross-coupling reaction

Abstract

화학 산업은 제약, 자연과학, 합성 화학에서 중추적인 역할을 하는 C-C 결합 형성에 크게 의존하고 있다. 촉매는 결합 형성 과정에서 반응 속도와 반응의 선택성에 중요한 역할을 수행한다. 균일 촉매는 반응성과 선택성 측면에서 우수한 성능을 발휘하지만, 제한된 재활용성, 높은 비용, 독성 등의 한계로 인해 불균일 촉매에 대한 연구가 진행되어 왔다. 불균일 촉매는 반응성이 낮고 반응부위가 적지만, 나노 크기의 금속을 고체지지체에 부착해 성능을 개선할 수 있다. 본 연구는 amide-triazine을 기반으로 한 고체지지체 (COF)를 합성하여 이러한 촉매의 한계를 해결하고자 하였다. 알킬화 멜라민, 소수성 알킬아민, triazine 기능을 가진 cyanuric chloride를 사용하여 합성 과정을 수행하였다. 고체지지체는 알킬화 멜라민과 acyl chloride의 조합을 통해 생성되어 방향족 아마이드 특성을 갖는 구조체가 생성되었다. 계면활성제와 유사한 특성 때문에 선택된 도데실아민을 포함하면 반응성과 반응의 선택성이 모두 증가하는 것을 확인하였다. 이 연구에서는 다양한 기공 크기를 가진 세 가지 COF, TDTAT-TC, TDTAT-IPC와 TDTAT-PC를 합성하였다. 특히 TDTAT-TC는 Sonogashira cross-coupling 반응에서 효과적으로 수행되었으며 후속 재활용 테스트에서 팔라듐 입자들의 침출 문제가 없는 것으로 나타났다. 이를 통해 수용액 상에서도 효율적인 반응성을 보여주며, 재활용 가능성이 뛰어난 촉매를 성공적으로 만들어 냈음을 확인하였다.