2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Ni alloy catalysts for chemoselective hydrogenation based on coordination theory
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15K06565
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
島津 省吾 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (10178957)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | Ni-Sn合金 / Ni-Fe合金 / 官能基選択的水素化 / 不飽和カルボニル化合物 / 不飽和ニトロ化合物 / フルフラール / Ni-希土類酸化物 / 水素化分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、主に４つの大きな成果が得られた。第１番目は安価で豊富なNi系合金触媒を簡便な水熱合成で製造できることを見出した。Niに電気的にNiより陽性の第２金属を単に混合するのでは無く、規則的に配列させ合金化することで、化学的性質のことなる触媒を得た。第２番目はこの合金触媒を不飽和アルデヒドおよび不飽和ケトンの水素化反応に適用すると、カルボニル基のみを水素化した不飽和アルコールを最高でほぼ100%の選択性で合成できることを見出したことである。第３番目は、この触媒を不飽和ニトロ化合物の水素化反応に適用すると、ニトロ基のみを優先的に水素化した不飽和アミンをほぼ定量的に合成できることを見出した。第４番目は、Niに希土類のLaあるいはYを加えると、La(OH)3あるいはY2O3にNi金属ナノ粒子が分散した二元系金属複合体が得られ、この複合体をフルフラールの水素化分解に用いると、フラン環が選択的に開裂し、1,5-ペンタンジール(1,5-PeD)が選択的に得られることを見出した。
具体的には、(1)Ni-Sn系ではNi3Sn、Ni3Sn2、Ni3Sn4合金が得られたNi-Fe系ではNiFe合金が得られた。。(2)これらの合金触媒をフルフラールの水素化に用いるとC=Oのみを選択的に水素化したフルフリルアルコールをほぼ100%の選択性で得た。他の不飽和カルボニルを基質に用いても、相当する不飽和アルコールを87-100%の選択性(TiO2担持触媒)で得た。(3)不飽和ニトロ化合物を86-100%の選択性で相当する不飽和アミンを得た。(4)Ni単独では、423Kではフラン環の開裂が進行しなかったが、Ni-LaあるいはNi-Y触媒を用いると、フラン環の開裂が進行し、テトラヒドロフルフリルアルコールを基質とすると、最高で93%の選択性(Ni-Y触媒)で1,5-PeDを得た。
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