(1) 1차년도 연구 내용 기존 Kumada catalyst-transfer polymerization (KCTP)는 전도성 고분자와 블록공중합체의 합성에 있어 탁월한 조절 능력을 보여 왔다. 하지만, (i) 단위체인 Grignard reagent 가 수분에 민감하여 높은 yield 를 달성하는 것이 도전적이고, (ii) 이용할 수 있는 촉매 수가 제한되어 특정 단위체에만 잘 적용되며, 결국 이러한 이유들로 보편성이 떨어진다. 따라서 1년차에는 가장 널리 연구된 KCTP의 한계를 극복하는 고분자 합성법의 개발을 목표로 한다. · Suzuki-Miyaura Catalyst-Transfer (SCTP) 반응을 이용한 전도성 고분자의 사슬중합합성 연구 · Denmark-Hiyama Catalyst-Transfer 반응을 이용한 전도성 고분자 사슬중합합성법 개발 (2) 2차년도 연구 내용 · 빛 자극에 반응하는 전도성 고분자의 사슬중합합성법 개발 연구 외부 자극에 의해 합성이 개시되고 조절되는 것은 매우 흥미로운 주제로서, 물리적 힘, 빛, 열 등의 외부자극이 고분자 합성을 조절하는데 이용되어 왔다. 그리고 이를 통해, 기존에 도전적이던, 폴리머브러쉬 필름 합성, 3D 프린팅, 세포막 엔지니어링 등에 대한 간편한 접근법을 제공할 수 있었다. 하지만, 전도성 고분자 합성에 있어서 이러한 외부자극에 의한 합성 조절은 시도된 적이 없으며, 결국 원하는 시간과 공간에 고분자를 합성해내는 것이 현재로선 불가능하다. 이번 연구에서는 시공간적으로 조절된 고분자 합성을 달성하고자, Hiyama-Denmark CTP에 사용될 HOMSi 에 빛에 민감한 protecting group 을 달아, 빛의 유무를 통해 합성 정도를 조절하는 방법을 개발하려 한다. 이 방법을 통해, 전도성 고분자의 길이 및 블록공중합체의 합성을 빛 자극으로 조절할 수 있으며, 빛 파장에 따른 고분자 사슬의 조성 변화 역시 구현해 낼 수 있다. · 전도성 블록공중합체 합성 연구 및 직접적 나노구조화 반응 연구 (3) 3차년도 연구 내용 · Catalyst-Transfer 반응을 확장한 방향족 폴리케톤, 폴리아마이드의 사슬중합 연구 3차년도 연구는 catalyst- transfer system 을 확장하여 기존에 집중되어 합성된 전도성 고분자 구조를 벗어나 다양한 방향족 고분자 합성에 이용하고자 한다. 방향족 고분자는 물리적 성질이 강한 고분자로서 그 유용성이 있으나, 합성방법이 단순한 단계중합방법에 의존하고 있고, 결국 분자량과 그 분포 및 사슬 말단 등의 조절을 할 수 없다. 이를 해결하기 위한 본 연구의 아이디어는 다음과 같다. 전이금속 촉매를 이용한 결합 반응을 이용하여, 에스터 (ester) 그룹을 포함한 방향족 단위체를 방향족 케톤 (ketone) 과 아마이드 (amide)로 바꿔줄 수 있다. 여기에, catalyst-transfer가 가능한 촉매시스템 (Buchwald와 N-heterocyclic carbene 리간드, catalyst-transfer 반응의 가능성을 가진 다양한 phosphine 및 diimine 리간드)를 도입해 최적의 조건을 개발하려 한다. Small molecule 단계의 성공을 바탕으로, non-stoichiometric 단계중합합성을 우선 시도할 수 있으며, 더 나아가서는 사슬중합방법으로 방향족 폴리케톤과 폴리아마이드, 그리고 블록공중합체를 합성해 낼 수 있다. 이 고분자 합성법은 기존의 합성법보다 훨씬 정교한 합성법이며, 이로부터 새로운 물성을 가진 다채로운 고강도 고분자의 탄생을 기대할 수 있다.