새로운 아디프산 제조 촉매 공정 (Angew. Chem. Int. Ed., 39, 2313 (2000))
분자체 촉매와 산화제로 공기를 사용하여 런던의 화학자가 n-헥산의 말단 메틸기를 선택 적으로 산화하여 아디프산[HOOC(CH2)4COOH]을 생산하는데 성공하였다. 아디프산은 나일 론과 우레탄 같은 폴리이미드를 제조하기 위한 중요한 원료이다.
영국 Royal Institute of Great Britain의 화학과 교수인 Sir John Meurig Thomas 등은 분자체 내부의 케이지 벽에 코발트(III) 이온이 위치한 알루미노훠스훼이트 분자체를 촉매로 사용하여 낮은 온도에서 선형 알칸을 33% 수율로 아디프산으로 전환하였다. 연구자들은 이 분자체 촉매가 n-헥산의 말단 탄소를 동시에 선택적으로 산화시킨 첫 번째 무기 비균질계 촉매라고 말하고 있다. 이들은 또 선형 알칸은 산화시키기에 대단히 어려운 물질로 예를 들 어 n-헥산은 끓는 질산, 농황산, 과망간산 칼륨 또는 크롬산에 의해서도 공격받지 않는다고 지적하고 있다.
그림. n-헥산 분자가 형상선택 케이지 안에 갇혀 있다.
이 촉매에 의한 알칸 산화는 자유 라디칼 반응기구에 의해 진행된다고 연구진은 설명하고 있다. 분자체는 공간적으로 제한된 환경에 n-헥산 분자를 가두어 두게 되는데, 이러한 환경 이 분자로 하여금 촉매 활성을 갖는 코발트 활성점과 만나 자유 라디칼을 생성하게 하는 것 이다. 이 분자는 계속적으로 기공 안을 자유로이 드나들 수 있는 많은 양의 산소 안에 잠겨 있다고 할 수 있다.
아디프산은 균질계의 코발트를 기본으로 한 촉매를 사용하여 사이클로헥산으로부터 생성 된 사이클로헥사논-사이클로헥사놀 혼합물의 질산 산화를 포함하는 2단계 공정으로 주로 제조된다. Thomas와 연구진들은 다른 논문에서 철(III) 이온을 함유하는 알루미노훠스훼이 트 분자체를 사용한 자유 라디칼, 형상선택적 촉매작용에 의해, 사이클로헥산이 아디프산으 로 공기에 의해 직접 산화될 수 있음을 보인 바 있다 [Angew. Chem. Int. Ed., 39, 2310 (2000)].
