2019 Fiscal Year Research-status Report
new development on extraction-separation chemistry using new type of ionic liquids switchable their solubility
| Project/Area Number |
17K19139
|
|---|
| Research Institution | Yamaguchi University |
|---|
Principal Investigator |
上村 明男 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (30194971)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤井 健太 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (20432883)
川本 拓治 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (70756139)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2021-03-31
|
| Keywords | イオン液体 / 抽出分離 / 脂溶性 / 水溶性 / 保護基 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
スイッチングイオン液体の合成開発と物性的研究：スイッチングイオン液体の展開をすすめるため、ピリジニウム、イミダゾリウム、ホスホニウム型のイオン液体を合成し物性を検討した。アセタール型のイオン液体はグリセルアルコールジメチルアセタールから合成した。Nafion存在下で加水分解して対応するジオール型に変換した。得られた塩はすべて常温で液体だった。
液－液抽出実験を行った。アセタール型のピリジニウムおよびイミダゾリウムイオン液体はエーテルや塩化メチレンに抽出され、ジオール型は水に抽出されるスイッチング特性が見られた。一方ホスホニウム型イオン液体は、いずれもが有機溶媒に抽出された。これはホスホニウム型イオン液体の長鎖アルキル基の疎水性がジオール型イオン液体の水への抽出特性を阻害したと考えた。これを抑えるためにトリメチルホスフィンを用いてイオン液体を合成した。このイオン液体は4配位リン原子上へのアニオンユニットの配位に由来すると考えられる物性がNMRにより示唆された。現在これについて詳細な検討を進めている。
スイッチングイオン液体（アンモニウム型）の基礎物性（密度、粘度およびイオン伝導度）を評価し、従来型イオン液体との類似点・相違点を物理化学的観点から議論した。放射光X線散乱実験と分子動力学シミュレーションを駆使して、スイッチ前後の溶液構造およびイオン間相互作用を分子レベルで解明した。PGA型イオン液体は比較的イオン間相互作用が弱いこと、GA型ではイオン間相互作用に加え、カチオン-アニオン間に水素結合相互作用が働き強く凝集していることなど、反応場特性・分離場特性を規定する基礎事項について知見を得ることができた。これらの成果は、J. Phys. Chem. B誌に論文発表した。現在、スイッチングイオン液体を利用した金属錯体（遷移金属イオン、ランタノイド類）の抽出分離実験も進めている。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
概要にも示したように、スイッチングイオン液体を一般化し、これまでのアンモニウム型だけでなくイミダゾリウム型やピリジニウム型およびホスホニウム型のイオン液体も合成できた。そしてそれらの溶解性の特性は、我々が予想していたジオール－アセタールの変換によっておもに決定づけられることを明らかにした。そして脂溶性部分の大きいホスホニウムではそちらが溶解性を決定づける主たる要因となるためスイッチング特性が見られないこともわかり、このイオン液体に対する理解が深まった。イオン液体の大量合成も容易にできることがわかったので、無機錯体の合成実験も進めることができこの分野での進歩も見られた。また物性研究も進展させることができて溶解性の変化の原因もある程度突き止めることができた。以上のことから計画以上に順調な進行状況であると判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は概要にも示したように、これまでに合成したイオン液体に対して、溶解性を確実なデータとして残して論文としてまとめ、当初の目的であった、無機金属錯形成反応に有害な金属除去に向けたスイッチングイオン液体の最適化に向けた検討を進める。遷移金属イオン錯体については、これまでの検討で適切な疎水性配位子を選択することで水相からの抽出分離・濃縮が可能であることがわかってきているので、これをさらに推し進め抽出メカニズムを平衡論的に明らかにしていく。今後は、ランタノイド錯体の抽出分離実験に注力し、抽出溶媒としての一般性・特異性を明確にしていく。さらに、保護・脱保護のスイッチングを最大限に利用した「溶媒リサイクル型抽出分離システム」を確立し、さらなる応用展開を図る。また新規に合成したイオン液体の物性研究にも興味が持たれるのでこれについても継続して研究を進める。
|
| Causes of Carryover |
当該年度で得られた成果を2020年3月開催予定の日本化学会第100春季年会にて成果発表の予定で旅費を計上していた。しかし、2020年2月末にCOVID-19の世界的流行の影響を受け当該学会が急遽中止されてしまい、旅費として本経費の使用ができなくなり、使用額との差が生じた。本研究に関する成果は、当初2020年5月に開催予定のEuChemSil2019にて発表することを考え、予稿投稿などの準備を進め、本経費をそのための旅費の一部として使用する予定としていたが、その学会もCOVID-19の影響によって中止されてしまった。現在は2020年11月のイオン液体討論会（東京）で発表するべく準備し、この差額ははそのための旅費の一部として使用する予定でいる。
|
Research Products
(5 results)
