Understanding the electronic structure of molecules using computational method is important to rationalize the reaction mechanism and design new reactions or catalysts. I dedicated my doctoral course to seek the valuable chemical insight from various experimental results through the density functional theory (DFT) based computational modeling. In addition, demands for controlling the electronic property of molecules led to suggest a new strategy of replacing the functional group to the electrode with applying voltage. Therefore, this thesis contains what I have accomplished during the doctorate as follows. i) Demonstrating detailed reaction mechanism and a critical role of redox-active ligand in the methane olefination by computational modeling. ii) Understanding the reaction mechanism of Ni-catalyzed C(sp3)–H functionalization. iii) Proof-of-principle study for using the electrode as a functional group to tune the electronic property of molecules. iv) Fundamental studies and applications for employing the electrode as a functional group.
계산화학을 활용하여 분자의 전자 구조를 이해하는 것은 화학 반응의 반응 기작을 밝히거나 새로운 반응 또는 촉매를 디자인하기 위해 중요합니다. 저는 박사 학위 기간 동안 밀도 범함수 이론에 기반한 전산 모델링을 활용하여 다양한 실험 결과로부터 화학적 의미를 탐구하고 더 나아가 이러한 분자의 전자 구조를 조절하기 위해 작용기 대신 전극을 활용하는 새로운 방법론을 제시하였습니다. 따라서 해당 학위 논문은 박사 학위 기간 동안 진행한 연구들이 다음과 같은 주제들로 포함되어 있습니다. i) 메탄의 올레핀화 반응의 구체적인 반응 기작 및 산화 환원-활성 리간드의 중요한 역할 규명. ii) 니켈 촉매를 활용한 탄화 수소 결합 활성화 반응에 대한 반응 기작 이해. iii) 분자의 전기적 특성을 조절하기 위해 작용기 대신 전극을 활용하는 방법론의 증명 연구. iv) 작용기로서의 전극 활용에 대한 기초 연구 및 응용 연구.
