ゼオライトの触媒機能を高度に利用した環境調和型化学プロセスの開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09305054
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 八嶋 建明 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60016409)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小松 隆之 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (40186797) ; 小國 正晴 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (50144423)
• Keywords: ゼオライト / 触媒 / ベックマン転位 / シクロヘキサノンオキシム / ε-カプロラクタム / チタノシリケート / モルデナイト / アンモオキシム化

Research Abstract

ゼオライトの触媒として多面的高機能性を利用することで、環境調和型化学プロセス実現のための基礎的知見を得ることを目的とし、シクロヘキサノンのアンモオキシム化、シクロヘキサノンオキシムのベックマン転位、ヘプタンの異性化およびイソペンテノールの合成について検討した。
1 シクロヘキサノンの液相アンモオキシム化に有効な触媒として、チタンを結晶骨格中に組み込んだモルデナイト型およびMCM-22型チタノシリケートを調製した。導入したチタンの状態をUV、IR、XRD、C^<16>O_2-C^<18>O_2交換反応などでキャラクタライズし、Ti^<4+>がゼオライト骨格中に組み込まれていることを明らかにした。液相アンモオキシム化に対し、これらの触媒が高い活性と選択性をもつことを見いだした。
2 シクロヘキサノンオキシムのベックマン転位に有効な触媒として、酸強度を制御した各種ゼオライトの調製を行い、フェリエライトおよびCa-Aゼオライトがε-カプロラクタム生成に高い選択性を示すことを明らかにした。また、速度論的検討から反応機構を推定し、それに基づき溶媒の効果を説明した。
3 白金を個体酸性の異なる各種ゼオライトに担持した二元機能触媒を用い、ヘプタンの異性化を行った。Y型、β型、モルデナイト等を種々の方法で修飾し固体酸性を制御した結果、Pt-βが高い異性化活性をもつことを見いだした。
4 イソブテンとホルムアルデヒドからのイソブテノール合成に対し、Feを骨格中に含むMCM-22型チタノシリケートが高い活性、選択性および活性の持続性を示すことを明らかにした。
以上の知見から、これらの反応が環境調和型化学プロセスとして実現可能であることを提言した。

Research Products

• [Publications] T.Yashima: "Vapor phase Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime on the zeolite catalysts"Catalysis Today. 38. 249-253 (1997)
• [Publications] P.Wu: "Synthesis of ferrisilicate with the MCM-22 structure"Chemical Communications. 663-664 (1997)
• [Publications] P.Wu: "Ammoximation of ketones over titanium mordenite"Journal of Catalysis. 168. 400-411 (1997)
• [Publications] P.Wu: "Isomorphous substitution of Fe^<3+>in the framework of aluminosilicate mordenite by hydrothermal synthesis"Microporous and Mesoporous Materials. 20. 139-147 (1998)
• [Publications] M.Cheng: "Creation of acid sites on SBA-15 mesoporous silica by alumination"Chemistry Letters. 131-132 (1999)
• [Publications] T.Yashima: "Synthesis of 3-methyl-3-butene-1-ol from isobutene and formaldehyde on FeMCM-22 zeolites"Studies in Surface Science and Catalysis. 125. 507-514 (1999)
• [Publications] T.Komatsu: "Shape-Selective Catalysis"American Chemical Society. 410 (2000)