KR20210034362A - 촉매 화합물, 및 이를 이용한 포름산염 화합물 및 젖산 화합물 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

사슬형의 이미다졸리움(imidazolium) 혹은 트라이아졸리움(triazolium) 작용기를 세 개 포함하는 리간드에 전이금속이 배위 결합된 촉매 화합물, 및 이를 이용하여 글리세롤과 탄산염 화합물로부터 포름산염 화합물 및 젖산 화합물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 본 발명의 촉매 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 리간드; 및 상기 리간드에 배위 결합되는 전이금속을 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00060

상기 화학식 1에서,
R은 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 방향족 작용기 또는 헤테로 원소를 갖는 작용기이고, n은 -1 내지 5의 정수이며, X-는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-)중에서 선택된 음이온이다.

Description

촉매 화합물, 및 이를 이용한 포름산염 화합물 및 젖산 화합물 제조 방법{Catalyst compound, and method for producing formate salt compound and lactate compound using the same}
본 발명은 사슬형의 이미다졸리움(imidazolium) 혹은 트라이아졸리움(triazolium) 작용기를 세 개 포함하는 리간드에 전이금속이 배위 결합된 촉매 화합물, 및 이를 이용하여 글리세롤과 탄산염 화합물로부터 포름산염 화합물 및 젖산 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
재생 가능한 원료를 이용하는 화학 공정들은 친환경, 저비용 산업 공정에 대한 사회적 요구에 따라 활발하게 발전해 왔다. 글리세롤은 바이오 디젤 산업에서 부산물로서 생성된 재생 가능한 바이오 원료 중 하나로서 이를 이용하는 화학공정은 친환경 화학 공정의 대표적인 예이다. 글리세롤 생산량은 2010년 전세계적으로 2백만 톤이었으며, 글리세롤 생산은 바이오디젤 산업의 빠른 성장과 함께 급격히 증가할 것으로 기대된다. 그리고 글리세롤은 과잉 공급에 따라 가격 경쟁력이 있을 뿐만 아니라 비독성, 비휘발성, 생분해성 등의 매력적인 특성을 갖고 있다. 이러한 매력적인 특성 때문에, 글리세롤은 화학 원료로부터 용매까지 다양한 응용분야가 보고되었다.
한편, 지구 온난화 문제와 관련하여 이산화탄소를 탄산염 화합물 형태로 고정하는 많은 연구가 수행되고 있다.
이와 같은 친환경, 저비용의 원료 물질을 이용하여 고부가 가치의 화합물을 형성하는 화학 공정의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 일 목적은 사슬형의 이미다졸리움(imidazolium) 혹은 트라이아졸리움(triazolium) 작용기를 세 개 포함하는 리간드에 전이금속이 배위 결합된 촉매 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 촉매 화합물을 이용하여 글리세롤과 탄산염 화합물로부터 포름산염 화합물과 젖산 화합물을 동시에 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 촉매 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 리간드; 및 상기 리간드에 배위 결합되는 전이금속을 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, R은 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 방향족 작용기 또는 헤테로 원소를 갖는 작용기이고, n은 -1 내지 5의 정수이며, X-는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4(-) 중에서 선택된 음이온이다.
일 실시예에 있어서, 상기 리간드는 상기 화학식 1에 표시되는 이미다졸리움(imidazolium)이 트라이아졸리움(triazolium)으로 치환된 구조일 수 있다.
또한, 이미다졸리움(imidazolium) 혹은 트라이아졸리움(triazolium) 작용기 사이의 연결기는 방향족 또는 헤테로 원소를 갖는 방향족을 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 전이금속은 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag) 및 구리(Cu) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 촉매 화합물은 하기 화학식 2-1 또는 화학식 2-2로 표시되는 촉매 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure pat00002
[화학식 2-2]
Figure pat00003
상기 화학식 2-1 및 화학식 2-2에서, R은 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 방향족 작용기 또는 헤테로 원소를 갖는 작용기이고, n은 -1 내지 5 의 정수이고, M 및 M'은 각각 Ir(Ⅰ), Rh(Ⅰ), Pd(Ⅱ) 및 Pt(Ⅱ) 중에서 선택된 전이금속이고, L, L' 및 L"은 각각 시클로옥타디엔(cyclooctadiene), 일산화탄소(CO), 아민, 포스핀, 벤젠 및 사이클로펜타다이엔일(cyclopentadienyl) 중에서 선택된 리간드이고, X-는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-)중에서 선택된 음이온이다.
또한, 상기 M 및 M'은 서로 동일하거나, 또는 상이한 전이금속인 것이 바람직하고, 상기 L, L' 및 L"은 둘 이상이 동일하거나, 또는 각각 상이한 리간드인 것이 바람직하다.
다른 실시예로, 상기 촉매 화합물은 하기 화학식 3-1 또는 화학식 3-2로 표시되는 촉매 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 3-1]
Figure pat00004
[화학식 3-2]
Figure pat00005
상기 화학식 3-1 및 화학식 3-2에서, R은 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 방향족 작용기 또는 헤테로 원소를 갖는 작용기이고, n은 -1 내지 5 의 정수이고, M 및 M'은 각각 Ir(Ⅰ), Rh(Ⅰ), Pd(Ⅱ) 및 Pt(Ⅱ) 중에서 선택된 전이금속이고, L, L' 및 L"은 각각 시클로옥타디엔(cyclooctadiene), 일산화탄소(CO), 아민, 포스핀, 벤젠 및 사이클로펜타다이엔일(cyclopentadienyl) 중에서 선택된 리간드이고, X1은 할로겐, X2 -는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-)중에서 선택된 음이온이다.
이때, 상기 M 및 M'은 서로 동일하거나, 또는 상이한 전이금속인 것이 바람직하고, 상기 L, L' 및 L"은 둘 이상이 동일하거나, 또는 각각 상이한 리간드인 것이 바람직하다.
또 다른 실시예로, 상기 촉매 화합물은 하기 화학식 4-1 내지 화학식 4-3으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 4-1]
Figure pat00006
[화학식 4-2]
Figure pat00007
[화학식 4-3]
Figure pat00008
상기 화학식 4-1 내지 화학식 4-3에서, R은 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 방향족 작용기 또는 헤테로 원소를 갖는 작용기이고, n은 -1 내지 5 의 정수이며, M은 Cu(Ⅰ), Cu(Ⅱ), Ag(Ⅰ), Au(Ⅰ) 및 Au(Ⅲ) 중에서 선택된 전이금속이고, X-는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-) 중에서 선택된 음이온이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 포름산염 화합물 및 젖산 화합물의 제조방법은 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-4로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 촉매 화합물의 존재 하에, 하기 화학식 5의 유기 탄산염 화합물과 글리세롤을 수소화 전환 반응시키는 단계를 포함한다.
[화학식 1-1]
Figure pat00009
[화학식 1-2]
Figure pat00010
[화학식 1-3]
Figure pat00011
[화학식 1-4]
Figure pat00012
상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-4에서, X는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-) 중에서 선택된 하나이고, X-는 이의 음이온이다.
[화학식 5]
Figure pat00013
상기 화학식 5에서, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소 또는 1가의 탄화수소 작용기를 나타낸다.
상기 유기 탄산염 화합물은 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC) 및 글리세롤 카보네이트(glycerol carbonates, GC)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 포름산염 화합물 및 젖산 화합물의 제조방법은 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-4로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 촉매 화합물의 존재 하에, 하기 화학식 6-1 또는 화학식 6-2의 무기 탄산염 화합물과 글리세롤을 수소화 전환 반응시키는 단계를 포함할 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure pat00014
[화학식 1-2]
Figure pat00015
[화학식 1-3]
Figure pat00016
[화학식 1-4]
Figure pat00017
상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-4에서, X는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-) 중에서 선택된 하나이고, X-는 이의 음이온이다.
[화학식 6-1]
Figure pat00018
[화학식 6-2]
Figure pat00019
상기 화학식 6-1 및 6-2에서, M은 1가의 알칼리 금속을 나타낸다.
상기 무기 탄산염 화합물은 탄산세슘(Cs2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 탄산수소나트륨(NaHCO3) 및 탄산나트륨(Na2CO3)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 글리세롤은 상기 탄산염 화합물(carbonate)과 반응하는 반응물(Reactant)이면서 상기 촉매 화합물을 용해시키는 용매인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포름산염 화합물 및 젖산 화합물의 제조방법은 하기 화학식 1-4으로 표시되는 촉매 화합물의 존재 하에, 이산화탄소와 글리세롤을 수소화 전환 반응시키는 단계를 포함한다.
[화학식 1-4]
Figure pat00020
상기 화학식 1-4에서, X는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-) 중에서 선택된 하나이고, X-는 이의 음이온이다.
상기 글리세롤 용매에는 탄산세슘(Cs2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 수산화칼슘(KOH) 및 수산화나트륨(NaOH)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 염기 화합물이 첨가되어, 상기 유기 탄산염 화합물 또는 이산화탄소의 수소화 전환 반응은 염기 조건에서 수행될 수 있다.
본 발명의 촉매 화합물은 사슬형의 이미다졸리움(imidazolium) 혹은 트라이아졸리움(triazolium) 작용기를 세 개 포함하여, 염기 조건에서 트리카벤(tricarbene)을 형성하여 금속 물질에 배위할 수 있으며, 카벤 리간드와 금속 이온의 배위 반응 조건을 조절하여 카벤 리간드에 서로 다른 혹은 같은 금속을 도입할 수 있다.
따라서, 도입된 전이 금속의 종류에 따라 수소화 전달 반응, 수소화 환원 반응, 글리세롤의 탈수소화 반응 및 이들 금속을 이용한 다양한 크로스-커플링 반응, 카르보닐화 반응, Heck, Suzuki, Buchwald 커플링 반응, 고리화 첨가 반응(cycloaddition), 이산화탄소 고정 반응 등에 다양하게 응용 가능하며, 서로 다른 금속이 도입된 이종 금속 촉매 화합물인 경우, 상이한 반응을 순차적으로 한 반응기 내에서 수행할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 촉매 화합물의 이미다졸리움(imidazolium)/트라이아졸리움(triazolium) 작용기 중 하나에 금속 이온이 배위 결합하지 않는 경우, 이온성 액체(ionic liquid)의 특성을 갖게 되어 물이나 알코올과 같은 극성 용매 내에서 촉매의 용해도를 향상시킬 수 있으며, 이들 촉매 반응을 비극성 용매 내에서 수행하고, 극성 용매를 이용하여 촉매 회수를 진행하여 재활용할 수 있다.
한편, 본 발명의 촉매 화합물을 이용하여, 글리세롤과 탄산염 화합물의 효과적인 수소화 전환 반응을 유도함으로써 고부가가치의 포름산염 화합물 및 젖산 화합물을 동시에 형성할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 탄산염 화합물 및 이산화탄소의 수소화 전환 반응을 통한 포름산염 화합물(formate) 및 젖산 화합물(lactate)의 제조방법을 설명하기 위한 반응식들이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 촉매 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 리간드; 및 상기 리간드에 배위 결합되는 전이금속을 포함한다.
[화학식 1]
Figure pat00021
상기 화학식 1에서, R은 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 방향족 작용기 또는 헤테로 원소를 갖는 작용기이고, n은 -1 내지 5의 정수이며, X-는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-)중에서 선택된 음이온이다.
여기서, 상기 화학식 1에 표시된 이미다졸리움(imidazolium) 작용기 사이의 연결기는 방향족 또는 헤테로 원소를 갖는 방향족을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 리간드는 화학식 1에 표시된 이미다졸리움(imidazolium)이 트라이아졸리움(triazolium)으로 치환된 구조일 수 있다.
또한, 상기 전이금속은 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag) 및 구리(Cu) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 상기 리간드는 화학식 1에 표시된 바와 같이, 사슬형의 이미다졸리움(imidazolium) 작용기를 세 개 포함하거나, 혹은 화학식 1의 이미다졸리움(imidazolium)이 트라이아졸리움(triazolium)으로 치환된 구조를 가지며, 염기 조건에서 이미다졸리움(imidazolium) 혹은 트라이아졸리움(triazolium) 작용기가 수소를 잃어버려 트리카벤(tricarbene)을 형성하게 된다. 이로 인해, 상기 리간드와 전이 금속의 배위 반응 조건을 조절하여, 리간드에 서로 같거나, 혹은 상이한 전이 금속을 도입할 수 있다.
즉, 본 발명의 촉매 화합물은 사슬형의 이미다졸리움(imidazolium) 혹은 트라이아졸리움(triazolium) 작용기를 세 개 포함하여, 염기 조건에서 트리카벤(tricarbene)을 형성하여 금속 물질에 배위할 수 있으며, 카벤 리간드와 금속 이온의 배위 반응 조건을 조절하여 카벤 리간드에 서로 다른 혹은 같은 금속을 도입할 수 있다.
따라서, 본 발명의 촉매 화합물은 도입된 전이 금속의 종류에 따라 수소화 전달 반응, 수소화 환원 반응, 글리세롤의 탈수소화 반응 및 이들 금속을 이용한 다양한 크로스-커플링 반응, 카르보닐화 반응, Heck, Suzuki, Buchwald 커플링 반응, 고리화 첨가 반응(cycloaddition), 이산화탄소 고정 반응 등에 다양하게 응용 가능하다.
또한, 본 발명의 촉매 화합물이 서로 다른 금속이 도입된 이종 금속 촉매 화합물인 경우, 상이한 반응을 순차적으로 한 반응기 내에서 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 두 개의 반응을 순차적으로 에너지 소실 없이 한 가지 촉매 내에서 수행할 수 있게 된다.
일 실시예로, 본 발명의 촉매 화합물에 팔라듐(Pd) 및 이리듐(Ir)을 도입하여 이종 금속 촉매 화합물을 합성한 후, 팔라듐(Pd)에 의한 Suzuki-Miyaura 커플링 반응과 이리듐(Ir)을 이용한 전이 수소화 반응을 순차적으로 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 촉매 화합물의 이미다졸리움(imidazolium) 혹은 트라이아졸리움(triazolium) 작용기 중 하나에 금속 이온이 배위 결합하지 않는 경우, 이온성 액체(ionic liquid)의 특성을 갖게 되어 물이나 알코올과 같은 극성 용매 내에서 촉매의 용해도를 향상시킬 수 있으며, 이들 촉매 반응을 비극성 용매 내에서 수행하고, 극성 용매를 이용하여 촉매 회수를 진행하여 재활용할 수 있다.
일 실시예로, 상기 촉매 화합물은 하기 화학식 2-1 또는 화학식 2-2로 표시되는 촉매 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 2-1]
Figure pat00022
[화학식 2-2]
Figure pat00023
상기 화학식 2-1 및 화학식 2-2에서, R은 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 방향족 작용기 또는 헤테로 원소를 갖는 작용기이고, n은 -1 내지 5 의 정수이며, M 및 M'은 각각 Ir(Ⅰ), Rh(Ⅰ), Pd(Ⅱ) 및 Pt(Ⅱ) 중에서 선택된 전이금속이고, L, L' 및 L"은 각각 시클로옥타디엔(cyclooctadiene), 일산화탄소(CO), 아민, 포스핀, 벤젠 및 사이클로펜타다이엔일(cyclopentadienyl) 중에서 선택된 리간드이고, X-는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-)중에서 선택된 음이온이다.
상기 화학식 2-1 및 화학식 2-2로 표시되는 촉매 화합물은 리간드에 Ir(Ⅰ), Rh(Ⅰ), Pd(Ⅱ) 및 Pt(Ⅱ) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 전이금속이 배위 결합된 것으로, 상기 M 및 M'은 서로 동일하거나, 또는 상이한 전이금속일 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 2-1로 표시되는 촉매화합물은, 두 개의 카벤 리간드가 두자리 리간드(bidentate) 형태로 금속에 배위하고, 나머지 하나의 카벤 리간드는 한자리 리간드(monodentate) 형태로 금속에 배위할 수 있다. 이때, 두 개의 금속(즉, M 및 M')은 서로 동일하거나, 또는 상이할 수 있으며, 금속 이온을 기준으로 배위한 4개의 리간드는 사각 평면 형태의 구조를 갖는다.
한편, 카벤 리간드 외에 배위 결합된 리간드인 L, L' 및 L"은 둘 이상이 동일하거나, 또는 각각 상이한 리간드인 것이 바람직하다.
구체적으로, 중성 리간드의 경우, 시클로옥타디엔(cyclooctadiene), CO, 아민, 포스핀, 벤젠 등이 배위 가능하고, 음이온성 리간드로는 할로겐 혹은 사이클로펜타다이엔일(cyclopentadienyl) 등이 금속 이온에 직접 배위하거나, 또는 전체 전하를 중성으로 유지하기 위해 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-) 등이 비배위 형태로 금속 이온 주변에 존재할 수 있다.
다른 예로, 여러 자리를 차지하는 리간드인 벤젠, 사이클로펜타다이엔일(cyclopentadienyl) 등이 배위할 경우, 금속 주위의 리간드 수는 감소할 수 있다.
일 실시예로, 상기 촉매 화합물은 하기 화학식 3-1 또는 화학식 3-2로 표시되는 촉매 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 3-1]
Figure pat00024
[화학식 3-2]
Figure pat00025
상기 화학식 3-1 및 화학식 3-2에서, R은 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 방향족 작용기 또는 헤테로 원소를 갖는 작용기이고, n은 -1 내지 5 의 정수이며, M 및 M'은 각각 Ir(Ⅰ), Rh(Ⅰ), Pd(Ⅱ) 및 Pt(Ⅱ) 중에서 선택된 전이금속이고, L, L' 및 L"은 각각 시클로옥타디엔(cyclooctadiene), 일산화탄소(CO), 아민, 포스핀, 벤젠 및 사이클로펜타다이엔일(cyclopentadienyl) 중에서 선택된 리간드이고, X1은 할로겐, X2 -는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-)중에서 선택된 음이온이다.
상기 화학식 3-1 및 화학식 3-2로 표시되는 촉매 화합물은 리간드에 Ir(Ⅲ), Rh(Ⅲ) 및 Ru(Ⅱ) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 전이금속이 배위 결합된 것으로, 상기 M 및 M'은 서로 동일하거나, 또는 상이한 전이금속일 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 3-1로 표시되는 촉매화합물은, 두 개의 카벤 리간드가 두자리 리간드(bidentate) 형태로 금속에 배위하고, 나머지 하나의 카벤 리간드는 한자리 리간드(monodentate) 형태로 금속에 배위할 수 있다. 이때, 두 개의 금속(즉, M 및 M')은 서로 동일하거나, 또는 상이할 수 있으며, Ir(Ⅲ), Rh(Ⅲ) 및 Ru(Ⅱ)의 경우, 주로 6자리 배위 복합체를 형성한다.
이때, 카벤 리간드 외에 배위 결합된 리간드인 L, L' 및 L"은 둘 이상이 동일하거나, 또는 각각 상이한 리간드인 것이 바람직하며, 음이온성 리간드인 X1, X2 -가 추가로 배위하여 중심 금속의 높은 산화 상태를 상쇄하게 된다.
구체적으로, 중성 리간드의 경우, 시클로옥타디엔(cyclooctadiene), CO, 아민, 포스핀, 벤젠 등이 배위 가능하고, 음이온성 리간드로는 할로겐 혹은 사이클로펜타다이엔일(cyclopentadienyl) 등이 금속 이온에 직접 배위하거나, 또는 전체 전하를 중성으로 유지하기 위해 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-) 등이 비배위 형태로 금속 이온 주변에 존재할 수 있다.
다른 예로, 여러 자리를 차지하는 리간드인 벤젠, 사이클로펜타다이엔일(cyclopentadienyl) 등이 배위할 경우, 금속 주위의 리간드 수는 감소할 수 있다.
일 실시예로, 상기 촉매 화합물은 하기 화학식 4-1 내지 화학식 4-3으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 촉매 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 4-1]
Figure pat00026
[화학식 4-2]
Figure pat00027
[화학식 4-3]
Figure pat00028
상기 화학식 4-1 내지 화학식 4-3에서, R은 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 방향족 작용기 또는 헤테로 원소를 갖는 작용기이고, n은 -1 내지 5 의 정수이며, M은 Cu(Ⅰ), Cu(Ⅱ), Ag(Ⅰ), Au(Ⅰ) 및 Au(Ⅲ) 중에서 선택된 전이금속이고, X-는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-)중에서 선택된 음이온이다.
상기 화학식 4-1 내지 화학식 4-3으로 표시되는 촉매 화합물은 리간드에 Cu(Ⅰ), Cu(Ⅱ), Ag(Ⅰ), Au(Ⅰ) 및 Au(Ⅲ) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 전이금속이 배위 결합된 것이다.
구체적으로, 상기 화학식 4-1 내지 화학식 4-3으로 표시되는 촉매화합물은, 리간드의 카벤 중 일부 혹은 전부가 금속과 배위 결합할 수 있으며, 이는 반응 조건을 조절하여 합성 가능하다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태로, 상기 촉매 화합물을 이용한 포름산염 화합물 및 젖산 화합물 제조방법을 들 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 탄산염 화합물 및 이산화탄소의 수소화 전환 반응을 통한 포름산염 화합물(formate) 및 젖산 화합물(lactate)의 제조방법을 설명하기 위한 반응식들이다.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 포름산염 화합물(formate) 및 젖산 화합물(lactate)의 제조방법은, 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-4로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 촉매 화합물의 존재 하에, 탄산염 화합물과 글리세롤을 수소화 전환 반응시키는 단계를 포함한다.
[화학식 1-1]
Figure pat00029
[화학식 1-2]
Figure pat00030
[화학식 1-3]
Figure pat00031
[화학식 1-4]
Figure pat00032
상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-4에서, X는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-) 중에서 선택된 하나이고, X-는 이의 음이온이다.
상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-4로 표시되는 촉매 화합물은 상기 글리세롤에 용해되어 상기 글리세롤의 산화 반응 또는 상기 탄산염 화합물의 환원 반응을 촉진할 수 있으며, 상기 촉매 화합물은 이미다졸리움(imidazolium)이 트라이아졸리움(triazolium)으로 치환된 구조일 수 있다.
상기 탄산염 화합물은 하기 화학식 5의 유기 탄산염 화합물 또는 하기 화학식 6-1 또는 화학식 6-2의 무기 탄산염 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 5]
Figure pat00033
상기 화학식 5에서, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소 또는 1가의 탄화수소 작용기를 나타낸다. 일 실시예로, 상기 R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 탄소수 약 1 내지 5의 알킬기, 탄소수 약 1 내지 5의 알킬렌기 등으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 상기 R1 및 R2가 알킬렌기인 경우, 상기 R1 및 R2는 서로 연결된 형태일 수 있다.
[화학식 6-1]
Figure pat00034
[화학식 6-2]
Figure pat00035
상기 화학식 6-1 및 6-2에서, M은 1가의 알칼리 금속을 나타낸다. 예를 들면, 상기 M은 칼륨(K), 세슘(Cs), 나트륨(Na), 리튬(Li), 루비듐(Rb) 등으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 유기 탄산염 화합물로는 디메틸 카보네이트 (dimethyl carbonate, DMC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 글리세롤 카보네이트(glycerol carbonates, GC) 등으로부터 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다. 상기 무기 탄산염 화합물로는 탄산세슘(Cs2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산수소나트륨(NaHCO3) 등으로부터 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 글리세롤은 상기 탄산염 화합물(carbonate)과 반응하는 반응물(Reactant)이면서 동시에 상기 이리듐 함유 촉매 화합물을 용해시키는 용매로서 기능할 수 있다.
상기 글리세롤이 산화되어 상기 젖산 화합물을 형성하고, 상기 글리세롤로부터의 수소 원자가 상기 탄산염 화합물을 환원시킴으로써 포름산염 화합물을 형성할 수 있다.
상기 글리세롤은 이소프로판올 등의 일반적인 수소화물 소스와 비교하여 수소환 전환 반응에서 반응성이 낮고, 상기 탄산염 화합물은 2개의 알콕시기(alkoxy group, -O-R) 또는 카보닐기(carbonyl group, =C=O)에 인접하게 위치하는 산화물 음이온(oxyanion)을 소유하여, 케톤(ketone) 또는 에스터(ester)와 비교하여 수소화물의 친핵성 공격에 대해 반응성이 낮다. 본 발명에서는, 상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-4로 표시되는 이리듐 함유 촉매 화합물의 적용 및 반응 조건을 조절하여 이러한 문제점을 해결한다.
상기 이리듐 함유 촉매 화합물은 상기 글리세롤에 용해되어 상기 글리세롤의 산화 반응 또는 상기 탄산염 화합물의 환원 반응을 촉진할 수 있다.
특히, 화학식 1-3 및 화학식 1-4로 표시되는 촉매 화합물의 경우, 두 자리의 카벤은 이리듐에 배위하고, 하나의 이미다졸리움(imidazolium) 혹은 트라이아졸리움염(triazolium)이 존재함으로써, 디클로로메탄과 같은 할로겐 계열의 유기용매에 대한 용해도가 향상될 수 있으며, 용해도 차이를 이용하여 촉매 반응 종료 후, 촉매 화합물을 효율적으로 회수할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 탄산염 화합물이 유기 탄산염 화합물인 경우, 상기 촉매 화합물은 상기 탄산염 화합물 1 mol을 기준으로 약 1 μmol 내지 100 μmol, 바람직하게는 약 5 μmol 내지 50 μmol이 사용될 수 있다. 상기 탄산염 화합물 1 mol을 기준으로, 상기 이리듐 함유 촉매 화합물의 함량이 1 μmol 미만인 경우에는 상기 반응의 반응율 또는 반응시간이 저하되는 문제점이 발생할 수 있고, 100 μmol을 초과하는 경우에는 생성물인 포름산염이 다시 분해되는 문제점이 발생할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 탄산염 화합물이 무기 탄산염 화합물인 경우, 상기 이리듐 함유 촉매 화합물은 상기 탄산염 화합물 1 mol을 기준으로 약 1 μmol 내지 100 μmol, 바람직하게는 약 5 μmol 내지 50 μmol이 사용될 수 있다. 상기 탄산염 화합물 1 mol을 기준으로, 상기 이리듐 함유 촉매 화합물의 함량이 1 μmol 미만인 경우에는 상기 반응의 반응율 또는 반응시간이 저하되는 문제점이 발생할 수 있고, 100 μmol을 초과하는 경우에는 생성물인 포름산염이 다시 분해되는 문제점이 발생할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 유기 탄산염 화합물의 수소화 전환 반응(transfer hydrogenation)은 염기 조건에서 수행될 수 있다. 이를 위해, 상기 글리세롤 용매에는 탄산세슘(Cs2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH) 등으로부터 선택된 하나 이상의 염기 화합물이 첨가될 수 있다. 일 실시예로, 상기 염기 화합물은 상기 탄산염 화합물 1 mol을 기준으로 약 1 내지 10 mol이 첨가될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 수소화 전환 반응(transfer hydrogenation)은 약 100 내지 200℃의 온도에서 약 12 내지 24 시간 동안 수행될 수 있다.
다른 실시예로, 도 1b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 포름산염 화합물(formate) 및 젖산 화합물(lactate)의 제조방법은, 하기 화학식 1-4으로 표시되는 촉매 화합물의 존재 하에, 이산화탄소와 글리세롤을 수소화 전환 반응시키는 단계를 포함한다.
[화학식 1-4]
Figure pat00036
상기 화학식 1-4에서, X는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-) 중에서 선택된 하나이고, X-는 이의 음이온이다.
이러한 촉매 화합물은 이미다졸리움(imidazolium)이 트라이아졸리움(triazolium)으로 치환된 구조일 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 1-4으로 표시되는 촉매, 글리세롤 및 염기성 물질을 포함하는 반응 용액 내에, 이산화탄소를 일정하게 주입하여, 상기 글리세롤을 산화시켜 젖산 화합물을 형성하고, 상기 글리세롤로부터의 수소 원자가 용액 내에 용해된 이산화탄소를 환원시킴으로써 포름산염 화합물을 형성할 수 있다.
상기 화학식 1-4으로 표시되는 이리듐 함유 촉매 화합물은 상기 글리세롤에 용해되어 상기 글리세롤의 산화 반응 또는 상기 이산화탄소의 환원 반응을 촉진할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1-4로 표시되는 촉매 화합물의 경우, 두 자리의 카벤은 이리듐에 배위하고, 하나의 이미다졸리움(imidazolium) 혹은 트라이아졸리움염(triazolium)이 존재함으로써, 디클로로메탄과 같은 할로겐 계열의 유기용매에 대한 용해도가 향상될 수 있으며, 용해도 차이를 이용하여 촉매 반응 종료 후, 촉매 화합물을 효율적으로 회수할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이리듐 함유 촉매 화합물은 상기 글리세롤 1ml을 기준으로 약 0.05 μmol 내지 0.2 μmol 사용되는 것이 바람직하다. 상기 글리세롤 1 ml을 기준으로, 상기 이리듐 함유 촉매 화합물의 함량이 0.05 μmol 미만인 경우에는 상기 반응의 반응율 또는 반응시간이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 이산화탄소의 수소화 전환 반응(transfer hydrogenation)은 염기 조건에서 수행될 수 있다. 이를 위해, 상기 글리세롤 용매에는 탄산세슘(Cs2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH) 등으로부터 선택된 하나 이상의 염기 화합물이 첨가될 수 있다. 일 실시예로, 상기 염기 화합물은 상기 글리세롤 1ml을 기준으로 약 10 내지 20 mmol이 첨가될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 수소화 전환 반응(transfer hydrogenation)은 약 100 내지 200℃의 온도에서 약 12 내지 24 시간 동안 수행될 수 있다.
본 발명의 촉매 화합물을 이용하여, 글리세롤과 탄산염 화합물 및 이산화탄소의 효과적인 수소화 전환 반응을 유도함으로써 고부가가치의 포름산염 화합물 및 젖산 화합물을 동시에 형성할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예들에 대해 상술한다. 다만, 하기 실시예들은 본 발명의 일부 실시형태에 불과한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1 내지 4]
하기 반응식 1에 나타난 바와 같이, 글리세롤 3 ml에 K2CO3 40 mmol, 에탄올 0.05ml 및 하기 표 1에 기재된 이리듐 함유 촉매 화합물 0.2 μmol을 첨가한 후 180℃에서 16시간 동안 수소화 전환 반응을 수행하여 포름산염 화합물 및 젖산 화합물을 형성하였다.
내부 표준(internal strandard)로 니코틴산(nicotinic acid)을 사용하는 NMR 분석을 통해 상기 포름산염 화합물 및 젖산 화합물 각각의 턴오버수(turnover number, TON)를 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[반응식 1]
Figure pat00037
이리듐 함유 촉매 화합물 TON; conv.
of Formate		 TON; conv.
of Lactate
실시예 1 화학식 1-1 22261; 22 57286; 56
실시예 2 화학식 1-2 16617; 17 41166; 41
실시예 3 화학식 1-3 53249; 27 127707; 63
실시예 4 화학식 1-4 20072; 10 39375; 19
비교예 1
Figure pat00038
 54617; 27 139617; 69
표 1을 참조하면, 화학식 1-1 내지 화학식 1-4의 이리듐 함유 촉매 화합물은 탄산칼륨(K2CO3)의 수소화 전환반응에서 포름산염 화합물 및 젖산 화합물을 형성하는 반응을 효과적으로 촉진함을 확인할 수 있다.
카벤 리간드 말단에 메틸기를 포함하는 화학식 1-1의 촉매 화합물을 사용하는 실시예 1의 경우, 카벤 리간드 말단에 에틸기를 포함하는 화학식 1-2의 촉매 화합물을 사용하는 실시예 2에 비해서 포름산 화합물과 젖산 화합물의 턴오버수(TON) 및 반응 수율이 높은 것을 알 수 있었다.
실시예 3 및 실시예 4 또한 비슷한 양상을 나타냈으며, 카벤 리간드 말단에 에틸기를 포함하는 화학식 1-4를 사용하는 실시예 4의 경우, 카벤 리간드 말단에 메틸기를 포함하는 화학식 1-3을 사용하는 실시예 3보다 포름산 화합물과 젖산 화합물의 턴오버수(TON) 및 반응 수율이 감소하였고, 감소 폭 또한 큰 것으로 나타났다.
한편, 비교예 1은 이리듐을 하나 포함하고, 추가로 이미다졸리움(imidazolium)염이 포함되지 않는 촉매를 사용하는 반응으로, 실시예 3과 유사한 촉매 활성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 5]
하기 반응식 2에 나타난 바와 같이, 글리세롤 3 ml에 염기 화합물로 KOH 20 mmol, 증류수 5ml 및 하기 표 1에 기재된 이리듐 함유 촉매 화합물 0.7 μmol을 첨가한 반응 용액에, 이산화탄소를 10bar 의 압력으로 지속적으로 주입하면서, 180℃에서 20시간 동안 수소화 전환 반응을 수행하여 포름산염 화합물 및 젖산 화합물을 형성하였다.
내부 표준(internal strandard)로 니코틴산(nicotinic acid)을 사용하는 NMR 분석을 통해 상기 포름산염 화합물 및 젖산 화합물 각각의 턴오버수(turnover number, TON)를 측정하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
[반응식 2]
Figure pat00039
이리듐 함유 촉매 화합물 TON; conv.
of Formate		 TON; conv.
of Lactate
실시예 5 화학식 1-4 606; - 731; 1.62
표 2를 참조하면, 화학식 1-4의 촉매 화합물을 사용하는 실시예 5의 경우, 포름산 화합물의 턴오버수(TON)는 606으로 나타났고, 젖산 화합물의 턴오버수(TON) 및 반응 수율 또한 각각 731, 1.62%로 나타나, 이산화탄소의 수소화 전환반응에서 화학식 1-4의 촉매 화합물이 포름산염 화합물 및 젖산 화합물을 형성하는 반응을 효과적으로 촉진함을 확인할 수 있었다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 리간드; 및 상기 리간드에 배위 결합되는 전이금속을 포함하는, 촉매 화합물;
    [화학식 1]
    Figure pat00040

    상기 화학식 1에서,
    R은 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 방향족 작용기 또는 헤테로 원소를 갖는 작용기이고,
    n은 -1 내지 5의 정수이며,
    X-는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-)중에서 선택된 음이온이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리간드는 상기 화학식 1에 표시되는 이미다졸리움(imidazolium)이 트라이아졸리움(triazolium)으로 치환된 구조인 것을 특징으로 하는, 촉매 화합물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    이미다졸리움(imidazolium) 혹은 트라이아졸리움(triazolium) 작용기 사이의 연결기는 방향족 또는 헤테로 원소를 갖는 방향족을 포함하는 것을 특징으로 하는, 촉매 화합물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전이금속은 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag) 및 구리(Cu) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 촉매 화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 2-1 또는 화학식 2-2로 표시되는 촉매 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 촉매 화합물;
    [화학식 2-1]
    Figure pat00041

    [화학식 2-2]
    Figure pat00042

    상기 화학식 2-1 및 화학식 2-2에서,
    R은 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 방향족 작용기 또는 헤테로 원소를 갖는 작용기이고,
    n은 -1 내지 5 의 정수이고,
    M 및 M'은 각각 Ir(Ⅰ), Rh(Ⅰ), Pd(Ⅱ) 및 Pt(Ⅱ) 중에서 선택된 전이금속이고,
    L, L' 및 L"은 각각 시클로옥타디엔(cyclooctadiene), 일산화탄소(CO), 아민, 포스핀, 벤젠 및 사이클로펜타다이엔일(cyclopentadienyl) 중에서 선택된 리간드이고,
    X-는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-)중에서 선택된 음이온이다.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 M 및 M'은 서로 동일하거나, 또는 상이한 전이금속인 것을 특징으로 하는, 촉매 화합물.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 L, L' 및 L"은 둘 이상이 동일하거나, 또는 각각 상이한 리간드인 것을 특징으로 하는, 촉매 화합물.
  8. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 3-1 또는 화학식 3-2로 표시되는 촉매 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 촉매 화합물;
    [화학식 3-1]
    Figure pat00043

    [화학식 3-2]
    Figure pat00044

    상기 화학식 3-1 및 화학식 3-2에서,
    R은 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 방향족 작용기 또는 헤테로 원소를 갖는 작용기이고,
    n은 -1 내지 5 의 정수이고,
    M 및 M'은 각각 Ir(Ⅰ), Rh(Ⅰ), Pd(Ⅱ) 및 Pt(Ⅱ) 중에서 선택된 전이금속이고,
    L, L' 및 L"은 각각 시클로옥타디엔(cyclooctadiene), 일산화탄소(CO), 아민, 포스핀, 벤젠 및 사이클로펜타다이엔일(cyclopentadienyl) 중에서 선택된 리간드이고,
    X1은 할로겐, X2 -는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-)중에서 선택된 음이온이다.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 M 및 M'은 서로 동일하거나, 또는 상이한 전이금속인 것을 특징으로 하는, 촉매 화합물.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 L, L' 및 L"은 둘 이상이 동일하거나, 또는 각각 상이한 리간드인 것을 특징으로 하는, 촉매 화합물.
  11. 제1항에 있어서,
    하기 화학식 4-1 내지 화학식 4-3으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 촉매 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 촉매 화합물;
    [화학식 4-1]
    Figure pat00045

    [화학식 4-2]
    Figure pat00046

    [화학식 4-3]
    Figure pat00047

    상기 화학식 4-1 내지 화학식 4-3에서,
    R은 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 방향족 작용기 또는 헤테로 원소를 갖는 작용기이고,
    n은 -1 내지 5 의 정수이며,
    M은 Cu(Ⅰ), Cu(Ⅱ), Ag(Ⅰ), Au(Ⅰ) 및 Au(Ⅲ) 중에서 선택된 전이금속이고,
    X-는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-) 중에서 선택된 음이온이다.
  12. 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-4로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 촉매 화합물의 존재 하에, 하기 화학식 5의 유기 탄산염 화합물과 글리세롤을 수소화 전환 반응시키는 단계를 포함하는, 포름산염 화합물 및 젖산 화합물의 제조방법;
    [화학식 1-1]
    Figure pat00048

    [화학식 1-2]
    Figure pat00049

    [화학식 1-3]
    Figure pat00050

    [화학식 1-4]
    Figure pat00051

    상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-4에서, X는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-) 중에서 선택된 하나이고, X-는 이의 음이온이다.
    [화학식 5]
    Figure pat00052

    상기 화학식 5에서, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소 또는 1가의 탄화수소 작용기를 나타낸다.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유기 탄산염 화합물은 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC) 및 글리세롤 카보네이트(glycerol carbonates, GC)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 포름산염 화합물 및 젖산 화합물의 제조방법.
  14. 하기 화학식 1-1 내지 화학식 1-4로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 촉매 화합물의 존재 하에, 하기 화학식 6-1 또는 화학식 6-2의 무기 탄산염 화합물과 글리세롤을 수소화 전환 반응시키는 단계를 포함하는, 포름산염 화합물 및 젖산 화합물의 제조방법;
    [화학식 1-1]
    Figure pat00053

    [화학식 1-2]
    Figure pat00054

    [화학식 1-3]
    Figure pat00055

    [화학식 1-4]
    Figure pat00056

    상기 화학식 1-1 내지 화학식 1-4에서, X는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-) 중에서 선택된 하나이고, X-는 이의 음이온이다.
    [화학식 6-1]
    Figure pat00057

    [화학식 6-2]
    Figure pat00058

    상기 화학식 6-1 및 6-2에서, M은 1가의 알칼리 금속을 나타낸다.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 무기 탄산염 화합물은 탄산세슘(Cs2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 탄산수소나트륨(NaHCO3) 및 탄산나트륨(Na2CO3)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 포름산염 화합물 및 젖산 화합물의 제조방법.
  16. 제12항 또는 제14항에 있어서,
    상기 글리세롤은 상기 탄산염 화합물(carbonate)과 반응하는 반응물(Reactant)이면서 상기 촉매 화합물을 용해시키는 용매인 것을 특징으로 하는, 포름산염 화합물 및 젖산 화합물의 제조방법.
  17. 하기 화학식 1-4으로 표시되는 촉매 화합물의 존재 하에, 이산화탄소와 글리세롤을 수소화 전환 반응시키는 단계를 포함하는, 포름산염 화합물 및 젖산 화합물의 제조방법;
    [화학식 1-4]
    Figure pat00059

    상기 화학식 1-4에서, X는 할로겐, 육불화인산(PF6), 플루오로붕산(BF4), 토실기(OTs), BAr4 (-) 중에서 선택된 하나이고, X-는 이의 음이온이다.
  18. 제12항 또는 제17항에 있어서,
    상기 글리세롤 용매에는 탄산세슘(Cs2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 탄산수소칼륨(KHCO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 수산화칼륨(KOH) 및 수산화나트륨(NaOH)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 염기 화합물이 첨가되어, 상기 유기 탄산염 화합물 또는 이산화탄소의 수소화 전환 반응은 염기 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 포름산염 화합물 및 젖산 화합물의 제조방법.
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