気液液固四相連続反応器の開発

• Project/Area Number: 12750677
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 反応・分離工学
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 山田 博史 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (70293644)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2001: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2000: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: 気液液固四相 / 流通反応器 / 水素化 / アミノ酸 / 反応分離

Research Abstract

四相反応のモデルとしてカルボベンゾキシフェニルアラニンの脱保護基反応を行った。この反応は有機相中の原料が反応して出来た生成物が水相に溶けだしていく反応分離である。
触媒としてPd/C、溶媒として1,2ジクロロエタンを用いてこの反応を行った。回分式反応器を用いて反応の性質を調べたところ水がない条件では反応が進行しないことがわかった。流通式管型反応器を用いてこの反応を行ったところ触媒が失活した。これは触媒担体が親油性であるため触媒近傍に有機相が滞留し生成物が水相に抽出されずに触媒表面に析出し、それが失活の原因となったのである。
そこで触媒担体を親油性である活性炭から親水性であるアルミナに変更し反応実験を行った。触媒は日本エンゲルハルド社製0.5wt%Pd/アルミナを用いた。
まず、回分式反応器を用いて活性炭担体を用いた触媒との比較を行った。触媒をメッシュで作った籠に入れて撹拌軸に取り付け反応を行った。活性炭担体の場合に比べて反応速度の低下がみられた。
次に流通式反応器としてトリクルベッドリアクターを用いて反応を行った。Pd/C触媒では生成物の析出が生じた条件でPd/アルミナ触媒を用いたところ析出を生じずに安定して反応した。しかし、反応率はPd/Cの初期活性に比べ低い物となった。これは触媒が水に覆われてしまい原料の溶けた有機溶媒が触媒にアクセスしにくくなったためである。そこで、触媒に部分的に撥水加工を施したところ有機溶媒が接触し易くなり反応率の向上が見られた。