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メタンの活性化とそれを用いた有機合成反応

Research Project

Project/Area Number 04241105
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

藤元 薫  東京大学, 工学部, 教授 (30011026)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大塚 潔  東京工業大学, 工学部, 助教授 (60016532)
穐田 宗隆 (龝田 宗隆)  東京工業大学, 資源化学研究所, 助手 (50167839)
細川 隆弘  大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (90029520)
藤原 祐三  広島大学, 工学部, 教授 (10029481)
秋葉 欣哉  広島大学, 理学部, 教授 (20011538)
村橋 俊一  大阪大学, 基礎工学部, 教授 (60029436)
諸岡 良彦  東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (70016731)
Project Period (FY) 1994
Project Status Completed (Fiscal Year 1994)
Budget Amount *help
¥60,300,000 (Direct Cost: ¥60,300,000)
Fiscal Year 1994: ¥23,900,000 (Direct Cost: ¥23,900,000)
Fiscal Year 1993: ¥19,500,000 (Direct Cost: ¥19,500,000)
Fiscal Year 1992: ¥16,900,000 (Direct Cost: ¥16,900,000)
Keywordsメタン / メタノール直接合成 / 酢酸パラジウム / 触媒的酢酸合成 / アルカンからのケトン合成 / Sb-ポルフィリン錯体 / プロパンの脱水素反応 / リン酸鉄触媒 / プロパン部分酸化 / ルテニウムオキソ中間体 / アンチモン-炭素σ結合 / メタノール / 複合酸化物触媒 / チトクロームP-450 / ポルフィリン錯体
Research Abstract

メタンの活性化に対しては、その強い結合強度のため、高温高圧、あるいは反応性の高い試薬を用いる必要がある。これらの基礎方針により研究を進め、本年度は以下のような研究成果を得た。
約1000Kに加熱したフィラメントに高圧下でメタンガスを流通させ、メタンをメチルラジカルに励起し、それを酸素と低温で反応させることによりメタノールを合成するプロセスの開発を行った。それにより、通常ではメタノールがほとんど生成しない473Kという低温で、選択率40%でメタンと酸素からのメタノール直接合成に成功した(藤元)。酢酸パラジウムと酢酸銅を触媒として、トリフルオロ酢酸を溶媒として、353Kという低温で、メタン、一酸化炭素、酸素からの触媒的酢酸合成を実現し、さらに同じ触媒を用いて、メタンと二酸化炭素からの酢酸合成も可能であることを見出した(藤原)。Ru/Cを触媒として用い、過酢酸を酸化剤としてノルマルデカンの酸化反応を行ったところ、ほぼ選択的にデカノンが生成することが分かった。本触媒系を用いることにより、アルカンからのケトンの合成法の開発を行った(細川)。活性化されたメタンのモデル化合物として15族元素-炭素結合を持つポルフィリンとして最初の例であるSb-ポルフィリン-メチル錯体の合成を行い、構造解析及び反応特性を明らかにした(秋葉)。プロパンのプロピレンへの酸化脱水素反応において、コパルトまたはマグネシウムとモリブデンの複合酸化物が高い活性を持つことを見出し、その活性出現がバルク構造及び表面特性と大きく関わっていることを明らかにした(穐田)。リン酸鉄触媒を用いてメタンを水素と酸素の混合ガス中で反応させることにより、比較的低温でメタンが活性化され、メタノールが選択的に生成することを見出した。さらに、水素と酸素共存下にのみ見られる、特異的なメタノール生成反応の触媒活性点及び反応機構を明らかにした(大塚)。

Report

(3 results)
  • 1994 Annual Research Report
  • 1993 Annual Research Report
  • 1992 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All Other

All Publications (17 results)

  • [Publications] K.Omata: "Oxidative Coupling of Methane on an ABO_3 Type Oxide with Mixed Conductivity" J.Chem.Soc.Chem.Commun.1647-1648 (1994)

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      1994 Annual Research Report
  • [Publications] M.Akita: "Formation of a Trinuclear μ_3-Methylidyne Complex, (μ_3-CH)[MoCp(CO)_2]_3, therough Reduction of the CO ligand in Cp_2Mo_2(CO)_4 by a Hydrosilane" Organometallics. 13. 4145-4147 (1994)

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      1994 Annual Research Report
  • [Publications] K.Akiba: "Synthesis of Antimony(V) Octacthylporphyrins That Contain a σ-Bonded Element-Carbon Bond" Organometallics. 13. 2800-2803 (1994)

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      1994 Annual Research Report
  • [Publications] Y.Wang: "Catalytic Oxidation of Methane to Methanol initiated in a Gas Mixture of Hydrogen and Oxygen" J.Chem.Soc., Chem.Commun.2209-2210 (1994)

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      1994 Annual Research Report
  • [Publications] K.Nakata: "Palladium(II) and/or copper(II)-catalyzed carboxylation of small alkanes such as methane and ethane with carbon monooxide" J.Organometallic Chem.473. 329-334 (1994)

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      1994 Annual Research Report
  • [Publications] T.Hosokawa: "Preparation and Characterization of a Pd-Cu Heterometallic Complex and Its Catalytic Activity towards Oxygenation of Alkanes" J.Chem.Soc., Chem.Commun.1433-1434 (1994)

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      1994 Annual Research Report
  • [Publications] K.Omata: "Gas-Phase Oxidation of Methane to Methanol." Ind & Eng.Chem.Research.

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      1993 Annual Research Report
  • [Publications] Y.Yamamoto: "Synthesis and Structure of Six-Coordinated Organobismuth.Compounds with Bidentate Ligands;(12-Bi-6)" Organometallics. 12. 3297-3303 (1993)

    • Related Report
      1993 Annual Research Report
  • [Publications] T.Miyata: "Carboxylation of Propane with CO to Butyric Acids by Pd(II)/Cu(II) Based Catalysts" Chemistry Letters. 1005-1008 (1993)

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      1993 Annual Research Report
  • [Publications] S.-I.Murahashi: "Ruthenium-Catalyzed Cytochrome P-450 Type Oxidation of Alkanes with Alkyl Hydroperoxide" Tetrahedron Letters. 34. 1299-1302 (1993)

    • Related Report
      1993 Annual Research Report
  • [Publications] M.Akata: "A Practical O_2-Oxidation of Functionalized Alcohols Producing Carboxylic Acids Catalyzed by the Pd-C/Pb(OAc)_2 System" Bull.Chem.Soc.Japan. 66. 1511-1515 (1993)

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      1993 Annual Research Report
  • [Publications] K.Omata: "Methane Partial Oxidation to Methanol-Solid Initiated Homogeneous Methane Oxidation" Catal.Letters. 12. 227-230 (1992)

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      1992 Annual Research Report
  • [Publications] S.-I.Murahashi: "Ruthenium-Catalyzed Oxidation of Tertiary Amines with Hydrogen Peroxide in the Presence of Methanol" Tetrahedron Letters. 33. 6991-6994 (1992)

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      1992 Annual Research Report
  • [Publications] S.-I.Murahashi: "Iron-and Rutjenium-Catalyzed Oxidation of Alkenes with Molecular Oxygen in the Presence of Aldehydes and Acid" J.Amer.Chem.Soc.114. 7913-7914 (1992)

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      1992 Annual Research Report
  • [Publications] M.Akita: "Synthesis,CHaracterization,and Sequential Transformation of Dicarbide Cluster Compounds with Permetalated Ethyne,Ethene,and Ethane Structures" J.Am.Chem.Soc.114. 7581-7582 (1992)

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      1992 Annual Research Report
  • [Publications] Y.-C.Kim: "Catalytic(Amm)Oxidation of Propane with Moleculare Oxygen over Complex Metal Oxides:Inolment of Homogeneous Reaction in Gas Phase." Catal.Today. 13. 673-678 (1992)

    • Related Report
      1992 Annual Research Report
  • [Publications] D.-H.He: "Promotion Effect of Molybdate Support on Bi_2Mo_3O_<12>Catalyst in the Selective Oxidation of Propylene." Catal.Letters. 12. 35-44 (1992)

    • Related Report
      1992 Annual Research Report

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Published: 1992-04-01   Modified: 2016-04-21  

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