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서 론 메탈로센 촉매>제4강의>제1장


1950년대에 지글러와 나타가 전이금속촉매(transition metal catalyst)를 이용하여 폴리올레핀 제조가 가능하다는 사실을 발견한 이후, 이 분야에 대한 연구는 활발히 진행되어 와서 현재까지 발표된 논문과 특허의 수가 20,000여편에 이르고 있다.

한편 메탈로센촉매의 경우도 1950년대에 연구가 시작되었다. 1951년 Pauson과 Miller가 각각 독립적으로 Fe금속과 사이클로펜타디에닐(cyclopentadiene, Cp)로 구성된 화합물을 합성하였고, 다음해에 wilkinson이 이들에 의해 합성된 오렌지색 고체가 2개의 사이클로펜타디에닐 리간드가 Fe금속과 위 아래에서 π-결합을 한 샌드위치구조를 하고 있음을 규명하고 이것을 페로센(Ferrocene)으로 부르기 시작하면서 메탈로센이라는 용어는 유기금속화학의 새로운 중심이 된 것이다. 하지만, 그 이후 1980년대까지 메탈로센 촉매는 유기금속화학적으로만 중요하게 인식되어 촉매 연구의 학문적인 분야로만 생각되어지고 있었다.

그러나, 1980년대에 메틸알루민옥산(methylaluminoxane, MAO)이 발명되면서 폴리올레핀 중합기술은 새로운 기원을 맞이하게 되었다. 1980년 Kaminsky등이 과량의 메틸알루민옥산의 존재하에서 Cp2TiCl2 촉매가 올레핀 중합에 높은 활성을 보인다는 것을 발표하고, Brintzinger등도 사이클로펜타디에닐 리간드가 브릿지로 연결되어 있는 안사메탈로센(ansa-metallocene)계를 합성하므로써 메탈로센의 증흥기가 시작되었다. 이로 인해 새로운 전기를 맞은 폴리올레핀계는 80년대 중반 이후 Exxon, Dow, Dupont등 세계 유수의 석유화학회사들에 의해 앞전이금속(early transition metal)을 중심금속으로 하는 메탈로센 중합촉매관련 특허들이 수백편 이상 등록되어졌다.

하지만, 현재에 와서는 메탈로센과 관련 많은 연구논문과 특허들이 발표되었기 때문에 새로운 기술 개발 측면에서 새로운 리간드를 갖는 전이 금속개발의 필요성이 대두되었다. 이러한 관점에서, 본고에서는 메탈로센촉매계 이후에 다양하게 연구되고 있는 비메탈로센 촉매계중에서 뒷전이금속(late transition metal)에 속하는 철/코발트, 니켈/팔라듐계 촉매들의 특징에 관해서 간략하게 알아보고자 한다.


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