Development of Hybrid Catalyst based on the Flow Dynamics in Porous Materials
Publicly Offered Research
| Project Area | Hybrid Catalysis for Enabling Molecular Synthesis on Demand |
|---|
| Project/Area Number |
20H04825
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Review Section |
Science and Engineering
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
三浦 佳子 九州大学, 工学研究院, 教授 (00335069)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
|
| Budget Amount *help |
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
|
|---|
| Keywords | 固定化触媒 / 滞留時間分布 / 連続流通反応 / 界面反応 / 分子触媒 / ホスフィン配位子 / 物質移動 / 多孔質材料 / フローリアクター / 化学工学 / 相関移動触媒 / 高分子材料 / モノリス / 連続流通式合成 / 高分子 / 相間移動触媒 / 界面 / フロー反応 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
多孔質材料への物質輸送において界面の境膜が相間移動触媒として働くことを考え、固定化触媒と組み合わせ、ハイブリッド触媒を調製する。固定化担体として、ポリスチレン誘導体を用いる。触媒の配位子のスチレン誘導体を、他のスチレンモノマーと共に重合することで、触媒を固定できる高分子を得る。多孔化については貧溶媒をポロゲンとした重合誘起相分離法によって得る。得られた多孔質高分子触媒について、フロー反応を検討する。多孔質材料に対するフロー反応では、強制対流効果によって、境膜に対する強い物質移動を引き起こすことができる。界面での強い撹拌効果によって、多孔質材料の界面自体が相間移動触媒として機能することを示す。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
多孔質高分子モノリスを利用し、固定化触媒の開発と連続流通反応の検討を行い、連続流通反応の特性に伴う、反応特性について検討した。
プロリンを固定化した高分子モノリスを検討した。L-プロリンのメタクリレート誘導体、メチルメタクリレートと共に、PEGをポロゲンとしてラジカル重合を行い、多孔性のプロリン固定化触媒を調製した。その固定化触媒を用いて、アルドール縮合の連続流通合成法を検討した。また、滞留時間分布解析（RTD）を行った。PEGの分子量の違いによって、異なる孔径の高分子固定化触媒を調製することができ、分子量4000と6000 のPEGをポロゲンとして用いた場合に、PEG6000では孔径分布が均一で、効率的に反応が起こることがわかった。また、リアクターの径を4 mm, と500 μmとして反応を行うと、内径が狭いマイクロリアクターではプラグフローが達成され、基質がパルス的に触媒に輸送され、触媒回転数も高くなることがわかった。また、アルドール縮合反応については、95％以上の高い鏡像異性体過剰率で、生成物が得られた。
ポリスチレンを用いたPd触媒固定化モノリスを調製した。スチレントリフェニルホスフィン誘導体、スチレン、ジビニルベンゼンと共にラジカル重合することで、モノリスを調製した。このとき、種々の電子密度を有するスチレン誘導体を用いて、多孔質モノリスの調製を行い、Pdを配位させて触媒を調製した。調製したPd固定化触媒について、鈴木宮浦カップリングを検討した。スチレン誘導体に電子供与基、吸引基を結合させた、ポリスチレン誘導体を調製したところ、π電子密度によって、触媒回転数は大きく異なり、スチレンのπ電子密度によって、Pd触媒の活性、安定性を制御できることを明らかにした。
|
| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Report
(2 results)
Research Products
(36 results)
