1- 요오드화 프로판 이온의 광분해에 있어서 형태 특성적 반응 경로의 관찰 (Observation of conformation-specific pathways

1. 과학기술부 창의적연구진흥사업 동력학적 반응 유도 연구단 서울대학교 화학부 김 명 수 myungsoo@plaza.snu.ac.kr 1-요오드화 프로판 이온의 광분해에 있어서 형태 특성적 반응 경로의 관찰 (Observation of conformation-specific pathways in the photodissociation of 1-iodopropane ions) 김 명 수*, 박 상 태, 김 상 규 서울대학교 화학부, 과기부 ‘동력학적 반응 유도’ 창의 연구단 Nature, 2002년 1월 17일 출판 예정

2. 과학기술부 창의적연구진흥사업 동력학적 반응 유도 연구단 서울대학교 화학부 김 명 수 myungsoo@plaza.snu.ac.kr I. 요약 A. 분자의 형태에 따라 반응이 다르게 일어날 수 있다는 종래의 가설을 실험적으로 입증하였음. B. 반응 컨트롤을 위한 새로운 방법을 수립하였음. II. 반응 컨트롤(reaction control)이란? 화학의 궁극목표 인간이 필요로 하는 물질을 자유자재로 만들 수 있기 위한 학문 및 기술적 방법 연구. A. 고전적 방법 반응물질의 온도와 압력을 변화시키거나 촉매를 사용하여 원하는 생성물을 최대한으로 만들고자 함. 예) 암모니아 합성, 석유화학 B.동력학적 반응 컨트롤(dynamic control) 분자의 고유한 구조와 상태, 레이저의 특성 등 첨단 지식과 기술을 활용하여 화학 반응을 자유자재로 컨트롤하고자 함.

3. 과학기술부 창의적연구진흥사업 동력학적 반응 유도 연구단 화학결합 ●―●을 축으로 하여 120°회전 화학결합 ●―●을 축으로 하여 120°회전 서울대학교 화학부 김 명 수 myungsoo@plaza.snu.ac.kr III. 분자의 형태란? ◆ 화학결합을 축으로 한 매우 자유로운 내부 회전에 의해 나타나는 다양한 삼차원적 구조 ◆ 상온에서 분자의 내부 회전은 매우 빠르며 위의 세 가지 형태 외에도 여러가지 중간적 형태를 순간적으로 가질 수 있음. ◆ 분자의 형태에 따라 화학반응이 다르게 진행할 수 있다고 생각되고 있으나 (가설), 상온에서 분자의 형태는 계속 빠르게 바뀌므로 이 가설을 실험적으로 확실히 증명하기는 힘들었음.

4. 과학기술부 창의적연구진흥사업 동력학적 반응 유도 연구단 서울대학교 화학부 김 명 수 myungsoo@plaza.snu.ac.kr IV. 연구 내용, 방법, 결과 + 133.94 nm 607 nm 진공 자외선 레이저 가시광선 레이저 고쉐(gauche) 고쉐 양이온 2-C3H7+ 1-요오드화 프로판 (CH3-CH2-CH2I) and or or + 133.72 nm 607 nm 진공 자외선 레이저 가시광선 레이저 안티(anti) 안티 양이온 cyclic-C3H7+ 진공 자외선 레이저로 전자를 떼어 내어 양이온을 만듬. 레이저의 파장을 미세하게 조절하여 고쉐와 안티 중 한 형태의 양이온만 만듬. 가시광선 레이저로 요오드 원자를 떼어 냄. 고쉐 양이온과 안티 양이온은 전혀 다른 생성물을 만듬. 1기압의 기체를 진공으로 팽창하여 –240 C로 냉각함. 내부 회전이 전혀 없는 두 가지 형태의 중성 분자만 존재

5. 과학기술부 창의적연구진흥사업 동력학적 반응 유도 연구단 서울대학교 화학부 김 명 수 myungsoo@plaza.snu.ac.kr V. 연구 결과의 기초과학적 의미와 장기적 응용 가능성 A. 기초과학적 의미 ◆ 형태에 따라 화학반응이 다를 수 있음을 실험적으로 증명 ◆ 반응 컨트롤의 새로운 전략 개발

6. 과학기술부 창의적연구진흥사업 동력학적 반응 유도 연구단 서울대학교 화학부 김 명 수 myungsoo@plaza.snu.ac.kr B. 장기적 응용 가능성 ◆ 미래의 화학에서는 컴퓨터, 로봇, 레이저 등 첨단 과학 기술이 신물질 합성의 주된 수단이 될 것으로 예상됨. 이러한 신기술 개발을 위해 반응 컨트롤법의 발전이 선행되어야 함. ◆ 물질의 특성 분석법 (예, 단백질의 아미노산 순서 결정 등) 분자 가위(molecule scissors) 레이저 A-B-C-D-E-F ABC + DEF 레이저 A-B-C-D-E-F ABCD + EF ◆ 분자 수준 치료법 레이저 X Y X -Y

7. 과학기술부 창의적연구진흥사업 동력학적 반응 유도 연구단 서울대학교 화학부 김 명 수 myungsoo@plaza.snu.ac.kr VI. 특기 사항 ◆ 국내 학자와 대학원생 만에 의해 전적으로 국내에서 수행된 연구임. ◆ 국내 순수 기초과학 연구역량이 선진국과 대등한 수준임을 보였다고 자부함. ◆ 정부 연구비를 사용하여 연구 기기 본체를 (레이저, 몇가지 전자장비 등 제외) 모두 국내에서 설계/제작 하였음.

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11. 과학기술부 창의적연구진흥사업 동력학적 반응 유도 연구단 서울대학교 화학부 김 명 수 myungsoo@plaza.snu.ac.kr VII. 안내문 ◆ 이 연구는 과학기술부 ‘창의적 연구 진흥 사업’ 연구비 지원에 의해 수행되었음. ◆ 연구 참여자 박상태 (서울대학교 화학부, 박사과정) 김상규 (인하대학교 화학과, 부교수)