金属ケイ素からのケイ素化合物の直接合成と触媒の作用機構に関する研究

• 研究課題/領域番号: 08455372
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 触媒・化学プロセス
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 鈴木 榮一 東京工業大学, 工学部, 助教授 (90183417)
• 研究分担者: 岡本 昌樹 東京工業大学, 工学部, 助手 (10262263)
• 研究期間 (年度): 1996 – 1997
• 研究課題ステータス: 完了 (1997年度)
• 配分額: 7,800千円 (直接経費: 7,800千円); 1997年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円); 1996年度: 5,500千円 (直接経費: 5,500千円)
• キーワード: ケイ素 / 直接合成 / アルコキシシラン / 有機ケイ素化合物 / 塩化水素

研究概要

塩化銅(I)を触媒に用いる金属ケイ素とメタノールからのトリメトキシシラン直接合成について研究代表者ならびに分担者が従来提案してきた反応機構に関する知見をもとに、メチル(またはエチル)ジメトキシシランなどの有機ケイ素化合物を金属ケイ素から直接合成する手法を開発した。
この直接合成は、金属ケイ素とメタノールからトリメトキシシランを得るという既往の反応を、比較的高い温度でしかもチオフェンを共存させて行うことによって達成できる。例えば、金属ケイ素と塩化銅(I)の粉末混合物を常圧固定床流通系反応装置に仕込み、ヘリウム気流下で723K、1h加熱した後に、反応温度653Kでメタノール(42kPa)とチオフェン(15kPa)を3h流通させると、メチルジメトキシシランを選択率22%で合成することができた。他の生成物のほとんどはトリメトキシシランである。このときの金属ケイ素の転化率は46%であり、メチルジメトキシシランの収率は10%であった。一方、チオフェンが存在しないと、金属ケイ素はほとんど反応せず、その転化率は4%であった。
また、エチルジエトキシシランの直接合成では、反応温度613Kでエタノール(81kPa)とチオフェン(12kPa)を流通させると、金属ケイ素の43%が反応し、収率6%、選択率14%で目的化合物を合成した。