希土類系金属触媒の開発と触媒機能に関する研究

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03805073
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 今村 速夫 山口大学, 工学部, 助教授 (60136166)
• 研究分担者: 酒多 喜久 山口大学, 工学部, 助手 (40211263)
• キーワード: 触媒 / 希土類金属 / ランタノイド / レアア-ス / サマリウム / イッテルビウム / 金属蒸着法 / 水素化反応

研究概要

触媒調製は溶媒和された金属クラスタ-の調製法として知られている、Metal Vapor法によっておこなった。すなわち、液体窒素温度に冷却された有機マトリックス中に希土類金属蒸気を分散凍結させた。こうして調製した希土類金属触媒はこれまで不飽和化合物の水素化、異性化、および二量化反応に対して高い活性を示し、反応は基質特異的に進行した。
Sm/THF,Yb/THF(THFマトリックスにSmやYb蒸気を分散して調製した触媒を指す)を用いてエチレン、プロピレンおよびブテンの水素化をおこなったところ、いずれのオレフィンを用いた時も水素化速度は水素圧に1次、アルケン圧に0次で整理できる。このことは希土類触媒では水素化速度が反応基質にほとんどよらなかったことに対応し、水素の活性化を含む過程を律速となっていることを強く示唆している。また1,3ーブタジエンの水素化では1,4ー付加により2ーブテンが、1,2ー付加で1ーブテンが生成し、このうちtransー2ーブテンが80%近い選択性で生成した。さらに、同位体を用いた反応結果は第VIII族遷移金属触媒を用いた場合と異なり水素付加では気相水素のmolecular identityの保持されることがわかった。
またアルキンの水素化反応では、末端と内部CーC三重結合は完全に区別され、d型遷移金属とは逆に内部結合のみが高選択的にアルケン(ほぼ100%)に水素化された。すなわちアセチレン、メチルアセチレン、1ーブチンはいずれも反応条件下でほとんど水素化されず、2ーブチンと2ーペンチンのみが効率良く水素化された。さらに、オレフィン結合に比べて水素化が困難とされているベンゼン核に対しても希土類金属は良好な触媒作用を示した。とくにYb系はシクロヘキセンへの部分水素化能を有していた。

研究成果

• [文献書誌] 今村 速夫,吉信 光敏,吉村 敬治,酒多 喜久,土屋 晉: "希土類バイメタリック触媒の触媒特性" 触媒. 33. 177 (1991)
• [文献書誌] H.Imamura,H.Yoshimochi and Y.Harada: "Catalytic Properties of Lanthanide (Eu and Yb)ーDosed Oxides" J.Mol.Catal.66. L33-37 (1991)
• [文献書誌] H.Imamura,K.Yoshimura,S.Hiranaka,Y.Sakata and S.Tsuchiya: "Effects of Lanthanide Metals in EuーNi and YbーNi Bimetallic Catalysts" J.Chem.Soc.,Faraday Trans.87. 2805-2809 (1991)
• [文献書誌] H.Imamura,M.Yoshinobu,T.Mihara,Y.Sakata and S.Tsuchiya: "Ethylene Hydrogenation over LanthanideーDoped Cu and Ag Catalyst Systems (EuーCu,YbーCu,EuーAg and YbーAg)" J.Mol.Catal.69. 271-280 (1991)
• [文献書誌] H.Imamura,T.Konishi,Y.Sakata and S.Tsuchiya: "Selective Hydrogenation of Conjugated and Nonconjugated Double Bonds Using Lanthanides Immobilized on SiO_2" J.Chem.Soc.,Chem.Commun.1527-1528 (1991)
• [文献書誌] H.Imamura,T.Konishi,Y.Tokunaga,Y.Sakata and S.Tsuchiya: "Catalytic Properties of Lanthanide Metals on Silica" Bull.Chem.Soc.Jpn.65. 244-249 (1992)