부분 정제한 Pseudomonas spp. Endo-inulinase와 Bacillus spp. Exo-inulinase를 13:1의 비율로 혼합 사용하여 inulin을 가수분해한 결과, 단독으로 사용했을 때에 비해 약 1.6배의 현저한 가수분해율의 상승효과를 얻었다. 혼합효소는 반응온도 $55^{\circ}C$, 반응액의 pH 6.0 및 각 0.5mM 농도와 $Mn^{2+}$와 $CO^{2+}$이 존재하는 반응조건하에서 가장 높은 가수분해율을 보였으며 이때 최종 가수분해 산물인 fructose의 생산량은 84를 나타내었다.
AIN은 불안정하여 물과 접촉하면 12시간 이내에 172cal/g의 열을 내면서 가수분해되어 알루미나 삼수화물이 생성되었다. AIN의 가수분해 과정은 초기에 비정질 알루미나 수화물이 생성되었으며, 가수분해 조건에 따라 비정질알루미나 수화물의 용해-재석출과정으로 알루미나 삼수화물 특히 bayerite가 생성되었고, 응축과정으로 pseudo-boe-hmite가 AIN 입자표면에 생성되었다. 가수분해 온도 4$0^{\circ}C$ 이하에서는 비정질 알루미나 수화물이, 4$0^{\circ}C$와 6$0^{\circ}C$ 사이에서는 bayerite가 각각 생성되었고, 6$0^{\circ}C$ 이상의 경우는 초기에 pseudo-boehmite의 입자표면에 형성되었다. bayerite는 가수분해 시간이 길수록, 그리고 용액내 pH가 높을수록 잘 생성되었으나 pseudo-boehmite는 가수분해 반응이 급격히 일어날 때와 용액내 ethyl alcohol의 존재로 OH 기의 흡착을 방해하여 가수분해 반응이 억제될 때 잘 생성되었다. 그리고 pH=2.0인 용액에서는 AIN의 가수분해가 거의 일어나지 않았다.
소다석회 조성의 폐 유리를 발포유리의 원료로 활용하기 위해 폐유리의 가수분해를 시도하였다. 소다석회유리 조성으로 만들어진 판유리 및 병 유리 등은 공히 가압 하에서 증기상의 물 또는 액체상의 물에 의해 효율적으로 가수분해가 진행되었다. 최적의 가수분해의 조건은 공히 $250^{\circ}C$, 2 h이었으며 이 조건하에 얻어진 수화유리의 함수율은 발포유리의 원료유리로서 발포화가 가능한 7.85~10.04%였다. 수식제인 Na성분은 액상의 물에 의한 가수 분해에 효율적이며 유시시료에 대한 중량비로서 0.04첨가 시 가장 높은 함수율을 지닌 수화유리가 얻어졌다.
두 자리 또는 세 자리의 질소 리간드를 갖는 5종류의 코발트(III) 착물을 합성하였다. 이 착물들의 촉매 작용을 질소의 위치가 다른 세 종류의 기질, 즉 P-Nitrophenyl Picolinate, P-Nitrophenyl nicotinate, 및 P-Nitrophenyl isonicotinate의 가수분해 반응에 대하여 자외선 분광법으로 측정하였다. 이 세 가지 기질 중에서 P-Nitrophenyl Picolinate가 촉매에 가장 민감한 반응을 보였으며, 이 화합물의 가수분해 반응은 pquohydroxo형태의 착물이 가장 많이 존재하는 pH 6.5에서 이 촉매들에 의하여 21-40배 촉진 되었다. P-Nitrophenyl Picolinate의 가수분해 반응에 대한 착물의 효과는 $Co(ibpn)(OH)>Co(aepn)(OH)_2(OH_2)>Co(tn)_2(OH)(OH_2)>Co(bpy)_2(OH)(OH_2)>Co(dien)(OH)_2(OH_2)$와 같이 나타났으며 이 가수 분해 반응은 분자내 일반 염기성 촉매 반응이 우세한 과정을 따르며 부분적으로 분자내 친핵성 촉매반응 메카니즘을 따르고 있음을 알 수 있었다.
여러 pH에서 3,4-methylenedioxyphenylmethyllenemalonitrile의 가수분해속도상수를 자외선분광광도법에 의하여 측정하여 넓은 궤도 범위에서 잘 맞는 반응속도식을 구하였다. 이 속도식에 의하면 가수분해 반응메카니즘 특히 종전에 잘 규명된 바 없는 산성 용매 속에서의 반응 과정을 잘 설명할 수 있다. 즉 pH 5 이하에서는 물의 첨가로서 가수분해가 시작되며 pH 6∼8 사이에서는 물분자와 수산화이온의 첨가가 경쟁적으로 일어나나 pH 9 이상에서는 수산화이온만이 첨가된다. 한편 친핵성 시약과 촉매 역할을 겸하고 있는 수산화이온 및 물의 역할로 잘 설명할 수가 있었다.
마이크로 에멀젼 수용액에 분산된 반응성 유기화합물을 전기분해를 통하여 얻을 수 있는 수산화이온 및 수소이온을 이용하여 가수분해시키고, 분해속도를 비교하는 실험을 수행하였다. 반응물질로 사용된 p-nitrophenylacetate (PNPA)의 가수분해로부터 발생하는 p-nitrophenoxide 농도 변화에 따른 흡광도 변화를 이용하여 분해속도를 얻을 수 있었다. 자체 조립한 전기분해 장치를 이용하여 전압, 반응온도, 반응물질 양에 따른 분해속도 변화를 관찰하였다. 마이크로 에멀젼 사용으로 인하여 반응물질 용해도를 증가시킬 수 있으며, 전기분해법 사용으로 인하여 반응속도 조절이 용이하며, 유지비용이 저렴하고, 기존 화학물질 투여방법에 비해 소모되는 시약 보충 및 반응 후 부산물 처리 등의 과정이 수월하다. 유기물질 분해에 대한 메커니즘 및 수처리 분야 응용에 대하여 토의하였다.
진한 산 가수분해 반응 중 2차 가수분해 조건에서 포도당과 자일로스의 반응을 수소 핵자기 공명 분광분석을 통하여 정량적으로 분석하였다. 정량분석은 아노머성 수소, 퓨란과 개미산의 특징적인 피크를 이용하여 실시하였다. 진한 산 가수분해의 2차 가수분해 조건에서 포도당의 일부가 5-hydroxymethylfufural (5-HMF) 중간 구조를 거쳐 levulinic acid와 개미산으로 분해되었음을 확인하였다. 자일로스는 furfural 중간 구조를 거쳐 개미산으로 분해가 되었으며, 포도당은 자일로스보다 2차 가수분해 조건에서 산에 의한 퓨란계 화합물의 전이가 느리게 전환되어 단당의 안정성이 높았다. 퓨란계 화합물로 전환된 이후, 산에 민감한 5-HMF는 쉽게 formic acid와 levulinic acid로 전환되었지만, furfural은 formic acid로의 분해 반응이 더디게 진행되어 furfural의 농도가 5-HMF보다 상대적으로 높게 나타났다.
80% acetonitrile-20% water(v/v) 용액에서 piperidine에 의한 aryl phenylacetate류의 가수분해 반응 속도를 측정하였다. 이탈되는 phnol의 치환기가 전자받개인 경우, 가수분해는 일반 염기촉매로 진행되며 $30^{\circ}C$에서 Hammett $\rho_{LG}$값은 5.28, Bronsted $\beta$값은 -2.72이었다. 이와 같이 매우 큰 Hammett 및 Bronsted 값은 이 반응이 $E1_{C}B$ 메카니즘으로 가수분해됨을 나타낸다. 한편, 전자주개 치환기의 경우는 특수 염기촉매에 의해 가수분해되며 $B_{AC}2 메카니즘이 우세하게 나타났다. Phenylacetic acid ester의 $pK_{SH}를 구하였으며, piperidine에 의한 ester 반응의 가수분해 속도 상수 $k_1$, $k_{-1)$, $k_2$도 계산하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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