制御されたナノベースを反応場とするファインケミカルズの選択的合成

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555215
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Teikyo University of Science & Technology
• Principal Investigator: 難波 征太郎 帝京科学大学, 理工学部, 教授 (80114883)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀田 善治 新日鐵化学株式会社, 総合研究所長 ; 釘田 強志 帝京科学大学, 理工学部, 講師 (80225127) ; 尾中 篤 東京大学, 大学院・総合文化研究所, 助教授 (10144122)
• Keywords: 固体酸触媒 / メゾポーラスモレキュラーシーブ / MCM-41 / Diels-Alder反応 / メゾ細孔 / +1反応場 / アントラセン / ベンゾキノン

Research Abstract

ファインケミカルズを合成する反応の多くは、液相で均一系触媒を用いて行われることが多い。しかし、実用的には分離、回収が容易で再利用もできる固体触媒を用いる方が有利である。代表的な固体酸触煤にゼオライトがあるが細孔径は1nm以下で、細孔に入れない嵩高い分子の反応に高活性を示すことは期待できない。一方、MCM-41ばゼオライトより大きいメソ領域の細孔を持つ。このため嵩高い分子の反応においてMCM-41は触媒として高い活性を示す可能性がある。今年度では、MCM-41を固体酸触媒として用い、嵩高い分子であるアントラセンとp-ベンゾキノンの液相Diels-Alder反応を行い、MCM-41の触媒特性を明らかにすることを目的とした。反応はジクロロメダンを溶媒として用い、Ar雰囲気下で行った。生成物の定性、定量分析はIR,NMRおよびHPLCを用いて行った。いずれの触媒を用いてもp-ベンゾキノンにアントラセンが1分子付加したもの(1付加物)と2分子付加したもの(2付加物)だけが生成した。各種固体酸触煤の活性を比較した。活性アルミナは活性を示さなかった。また、HYゼオライトはわずかな活性しか、示さなかった。シリカアルミナとMCM-41は高い活性を示した。シリカアルミナとMCM-41を比較すると、MCM-41はシリカアルミナよりAI濃度が低くても高い活性を示した。MCM-41は比表面積が大きくAIが効率よく活性点になるためと思われる。MCM-41と均一系触媒であるAlCl_3を比較すると、A1当たりの活性はほぼ同じであった。一方、1付加物の選択率はMCM-41の方が高かった。これは1付加物にアントラセンがさらに付加する反応に対して、MCM-41は立体障害により活性が低くなるためである。イオン交換樹脂とp-トルエンスルホン酸の活性が低いことから、MCM-41の主な酸点はブレンステッド酸であると結論した。