2015 Fiscal Year Annual Research Report
バイオマス由来物質の再資源化に向けた複合固体触媒反応系の開発
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25420825
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
海老谷 幸喜 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (50242269)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西村 俊 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 助教 (20610067)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ジオール酸化反応 / ギ酸 / 還元反応 / アミノ化反応 / アンモニア / 酸塩基固体触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、バイオマス由来物質の再資源化に向けた高機能複合固体触媒系の開発を目標とし、平成27年度は以下の研究成果を得た。
1 5-hydroxymethylfurfural (HMF) から得られる1,6-hexanediolの化学的に等価な２つの一級水酸基のみを選択的にカルボン酸とするバイメタル固体触媒系を見出した。酸化剤には環境に優しい過酸化水素水を用いる点や触媒が再使用可能である点が特色である。また、本酸化触媒系は、他のα,ω-ジオール類の選択酸化反応によるα-ヒドロキシカルボン酸類の合成へも適用可能であった。
2 ギ酸の水素源として利用する還元反応において、触媒調製時に界面活性剤を加えると極めて構造が安定なCoPd触媒が得られる事を見出した。水熱条件下での触媒調製時に界面活性剤を加える点が新規と思われる。
3 HMFの化成品へのさらなる転換を目的として、furfuralをfurfurylamineへとアミノ化（水酸基をアミノ基へ変換）できる固体Ru触媒系を開発した。この時、窒素源として市販のアンモニア水を用いる事ができた。
4 最も変換が困難とされるxylose のfurfuralへの効率的変換に向けた酸塩基両機能性固体触媒の開発を行った。ここでは、６員環xyloseから５員環xyluloseへの骨格異性化反応が律速段階と捉え、この過程を効率よく促進するLewis酸点とBronstead塩基点を併せ持つ、NiやCr金属種と層状粘土ハイドロタルサイトを組み合わせた触媒調製を行った。その結果、近傍に酸点と塩基点を持つ新規酸塩基両機能性固体触媒が開発でき、furfuralを約60%という高収率で得る事ができた。また、活性メチレン化合物malononitrileを反応系内に加えると、塩基点の作用によりKnoevenagel縮合反応が進行する事を見出した。
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