유기화학에서 탄소 양이온은 핵심적인 반응 중간체로 오랫동안 활용되어 왔으나, 전자 끌개 작용기를 포함한 불안정 탄소 양이온의 효과적 형성과 제어는 여전히 미개척 영역으로 남아있습니다. 본 연구에서는 알파 위치에 불소가 치환된 알킬붕소 및 실리콘 화합물을 설계하고, 불소의 1,2-자리이동 메커니즘을 통해 기존에 접근이 어려웠던 불안정 탄소 양이온의 형성 및 활용 가능성을 제시하고자 합니다.

이 접근법의 핵심은 불소와 붕소/실리콘 간 강한 결합 형성의 열역학적 구동력을 활용하는 것입니다. B-F 및 Si-F 결합이 C-F 결합보다 높은 결합 에너지를 가지는 특성을 이용하여, 전자 끌개 작용기로 인해 불안정해진 탄소 양이온을 온화한 조건에서 효과적으로 생성할 수 있습니다. 이를 통해 생성된 불안정 탄소 양이온은 낮은 LUMO 에너지를 가져 기존보다 더 높은 친전자성을 나타내며, 다양한 친핵체와의 반응성이 향상될 것으로 기대됩니다.

본 연구는 세 가지 핵심 방향으로 진행됩니다. 첫째, 불안정 탄소 양이온 중간체 형성을 위한 새로운 유기반응 기질 설계 및 합성, 둘째, 메커니즘 규명을 위한 실험적•계산화학적 접근, 셋째, 이를 활용한 새로운 분자 변환 반응 개발입니다. 본 연구가 성취 된다면 탄소 양이온 화학의 새로운 영역을 개척하고 불안정 중간체에 대한 메커니즘적 이해를 확장할 것입니다. 이를 통해 의약품 및 기능성 물질 합성을 위한 효율적 경로를 제공하며, 기초 과학의 혁신성과 산업적 응용을 동시에 추구합니다. 궁극적으로 본 연구는 유기 합성 화학의 새로운 지평을 열고 지식 창출에 기여할 것입니다.