| 研究概要 |
フォスフォン酸ジルコニウムは組成式Zr (O_3PR)_2で示され、層状構造を有している。ジルコニウム層の上下に種々の性質を持った官能基-Rを保持させることにより、-Rの大きさに応じて層間距離を制御することが可能である。
本年度は、酸性基と疎水基が同一層間内に導入されたフォスフォン酸ジルコニウム複合体の分子設計並びに、触媒材料への応用を検討した。酸性基として-CH_2SO_3H、疎水基としては-C_6H_5, -C_7H_<15>, -C_<12>H_<25>, -C_<22>H_<45>を導入したペンダント型の誘導体、また、-C_<12>H_<24>-を導入したピラ-型誘導体の分子設計を試みたところ、これらの複合体の合成に成功した。結晶化合物の構造解析には、X線回折,^<31>P, ^<13>C-CP/MASNMR,イオン交換容量の測定を行った。その結果、誘導体の層間距離は嵩高い疎水基に依存し、複合比を変化させても層間距離は一定であった。イオン交換容量においては組成式から算出される計算値とほぼ一致し、ほぼ全ての酸点がイオン交換能を有していることがわかった。
触媒材料として応用するために行った酢酸のエステル化反応では、プロトン当たりの触媒活性を求めた。活性は複合化させることにより、全体的に-CH_2SO_3H基単独体を上回った。また複合体における疎水基の割合が増すにつれ、液体酸である硫酸を触媒とした場合よりも活性が向上した。このことから、酸点周囲の疎水環境が触媒活性に大きな影響を及ぼしていることが推察される。さらに複合化させる官能基により活性が異なったことから、層空間が反応の場として利用されていることが示唆された。
続いて、フッ素(-CF_2COOH)を導入した新規誘導体の合成も試みた。単独体はカルボン酸の会合性のため層状化合物が得られなかったが、嵩高い疎水基と複合化させたところ、層状構造を有することがわかった。この新規誘導体については現在継続研究中である。
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