1999 Fiscal Year Annual Research Report
固体表面の機能化によるグリーンケミストリーを指向した新規分子性触媒プロセスの開発
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11450307
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
金田 清臣 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (90029554)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
海老谷 幸喜 大阪大学, 基礎工学研究科, 講師 (50242269)
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| Keywords | グリーンケミストリー / 層状化合物 / 金属クラスター / CO_2 固定化 / 分子状酸素 / 過酸化水素 |
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| Research Abstract |
本研究は、無機粘土鉱物や金属クラスターの特性を活用した分子・原子レベルでの触媒機能の精密設計・調製することにより、新規な機能を有する固体触媒を創成し、超効率分子変換触媒反応プロセスの構築を目的とした。
1.ハイドロタルサイト (HT) では、基本層を構成する Ag、Al の元素比や、層間のアニオン種を選択することで表面水酸基による塩基性を制御でき、過酸化水素を酸化剤とするオレフィン類やピリジン類の酸素化反応が温和な反応条件下で、高選択的に進行する。また、酸塩基両機能を付与したHT では、CO_< 2> を効率的にエポキシド類に付加させ、環状カーボネート類を高収率で合成できることを見出した。
2.モンモリロナイト(mont)の層間のカチオン交換性を利用して調製したチタンイオン交換 mont では、フェノキシエタノールのフルオレノンによるアルキル化反応が効率よく進行し、次世代高機能ポリマーの原料である9,9,-bis[4-(2-hydr oxyethoxy) phenyl]fluorene を高収率で得ることができる。この固体酸触媒の優れた触媒機能は、mont 層間に生成した特異な酸化チタン種と基本層との有効な相互作用によって発現するプロトン酸点とmont 構造の柔軟性に起因する。
3.パラジウム錯体と金属硝酸塩を反応させると、巨大パラジウムスラスターが調製できる。この時、硝酸塩の量を調整することで、生成するパラジウムクラスターの粒子径と表面酸化状態を精密に制御できることを見出した。これらパラジウム巨大クラスターは、分子状酸素を酸化剤とするアセトキシル化反応を効率的に進行させる。さらに、これらクラスターは優れた触媒作用を損なうことなく、酸化チタン表面に固定化できる。
上記の触媒は、反応終了後、容易に反応溶液から分離でき、活性・選択性を維持したまま再使用が可能である。
本研究により、分子・原子レベルで機能設計した層状粘土鉱物や金属クラスターを触媒に用いると、clean・economical simpleな環境調和型反応が可能であることを明らかにした。
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[Publications] 金田清臣: "グリーンケミストリーと触媒"化学(化学同人). 54. 20-23 (1999)
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[Publications] K. Yamaguchi: "Mg-Al Mixed Oxides as Highly Active Acid-Base Catalysts for Cycloaddition of Carbon Dioxide to Epoxides"Journal of American Chemical Society. 121. 4526-4527 (1999)
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[Publications] K. Yamaguchi: "Basic Hydrotalcite Catalysts for Heterogeneous Epoxidation of Olefins Using Hydrogen Peroxide and Amid Compounds"Journal of Organic Chemistry. 64. 2966-2968 (1999)
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[Publications] K. Yamaguchi: "Heterogeneous N-oxidation of pyridines using a combined oxidant of hydrogen peroxide and nitriles catalysed by basic hydrotalcites"New Journal of Chemistry. 23. 799-802 (1999)
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[Publications] K. Ebitani: "Immobilization of Ligand-Preserved Giant Palladium Cluster on Metal Oxide Surface and Its Novel Heterogeneous Catalysis for Oxidation of Allylic Alcohols in the Presence of Molecular Oxygen"Langmuir. 15. 3557-3562 (1999)
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[Publications] T. Mizugaki: "Catalysis of Dendrimer-Bound Pd(II)Complex-Selective Hydrogenation of Dienes to Monoenes-"Journal of Molecular Catalysis A : General. 145. 329-333 (1999)
