2021 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of all C4 and C5 monools and diols
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20H02519
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
中川 善直 東北大学, 工学研究科, 准教授 (10436545)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | バイオマス / 触媒・化学プロセス / 還元 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ジオールの水素化分解触媒開発を重点的に実施した。
1,3-ブタンジオールの水素化分解関連では、これまでに開発した低表面積チタニアを担体にしたイリジウム触媒を発展させ、ルテニウム、ロジウムでも貴金属微粒子をチタニア表面を覆うように生成させることに成功した。この貴金属触媒と、溶液中から第2金属を吸着させる手法で選択性の制御を行い、第一周期遷移金属、特に鉄を吸着させることで2-ブタノール選択率が高まることを見いだした。また、この効果は共担持触媒では十分に発揮されず、表面修飾が重要であることがわかった。
より困難な1,2-ジオールからの2級ヒドロキシル基除去反応では、1,2-プロパンジオールをモデル基質、同様にチタニア担持触媒を用いた検討を開始し、ルテニウムと第一周期遷移金属の組み合わせの中から有望となる組み合わせが複数予備的な結果として得られた。ポリオールの1,2位ジオールを除去する脱酸素脱水反応の触媒開発として、これまで国内外で開発されてきたレニウム系以外の触媒系として、モリブデン系固体触媒の開発を行い、チタニア担体への担持で確かに脱酸素脱水反応が進行することを見いだした。レニウム系では結晶性セリア担体がこれまで唯一有効な担体で、かつレニウム構造制御が難しかったためにさらなる選択性向上が難しくなっていたが、新たな固体触媒系を見いだしたことで、担体の構造制御等によりさらに選択性向上を目指す。
加えて、1,2-ジオールから一段で1-モノオールのエーテルを形成するパラジウム-タングステンチタニア触媒について完成させ論文を発表した。また、イリジウム-レニウム系をポリオールに適用し、エリスリトールから一度に2カ所のヒドロキシル基を除去して1,4-ブタンジオールを得る反応も最適化し論文を発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究対象の3つの反応のうち、ジオールからの2級ヒドロキシル基除去と1級のヒドロキシル基除去は触媒系が見つかった。ジオールの同時除去についても従来と異なるモリブデン系触媒の発見と、従来のレニウム系触媒の選択性パターンの解明が進んだ。予定外の反応であるモノオール混合物の選択的な反応も発見された。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画に沿っての進行でほぼ問題がないと考えられる。ジオールの同時除去の反応については新たに発見されたモリブデン触媒を含めて選択性パターンの異なる触媒系を複数確立すしていく点が新たに追加される点である。
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