超強酸性固体触媒系の開発及び有機合成化学への応用

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10640526
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 大和 武彦 佐賀大学, 理工学部, 教授 (60136562)
• キーワード: 固体超強酸 / フッ素化スルホン酸樹脂 / Nafion-H / 有機合成化学 / 環境問題 / 次世代のクリーンな触媒 / 高分子効果 / 製造プロセスの簡略化

研究概要

1.有機合成反応への応用 前年度の研究成果を基にNafion-H-ルイス酸混合系での種々の有機反応をNafion-H単独の場合と選択性、反応温度、反応時間及び収率等の比較を行い、その酸性度増大発現機構が解明出来た。特に、工業的に中間原料製造に重要であるアルキル化、トランスアルキル化、アシル化、ニトロ化、ハロゲン化、骨格異性化、エステル化及び転位反応における触媒活性および高分子効果に基づく選択性を明らかにした。さらに、ベンゼン及びモノ置換ベンゼン類のFriedel-Craftsベンジル化、アシル化反応及びニトロ化等の求電子置換反応を行い、オルト、メタ、パラ異性体の生成比から、位置選択性を求めた。さらに、ベンゼンとトルエンとの競争反応を行い、基質選択性を求め、他のプロトン酸或はルイス酸触媒下での値と比較することにより、高分子効果が引き起こす活性や選択性を評価した。
2.固定化Nafion-Hの触媒の開発 Nafion-H触媒はその固体表面のみで触媒能を発揮するので、接触面積の増大が重要となる。そこで、安価なシリカゲル、アルミナ等にNafion-H触媒を固定化した触媒系の開発を行ない、触媒の効率化に成功した。さらに、Nafion樹脂にセリウム(IV)やクロム(III)を担持させ、安価で取扱い易いNaBrO_3等の共酸化剤存在下でのアルコール、縮合多環芳香族化合物等の有機化合物の酸化反応を行ない、製造プロセスの簡略化、クロム酸等の廃酸による環境問題等を克服できる次世代の酸触媒系の開発に成功し、着実に目的とする研究成果が得られており、新しい触媒系の開発に重要な示唆を与えることが出来た。

研究成果

• [文献書誌] Takehiko Yamato: "Medium-Size Cyclophanes,49 Synthesis and Structures of [2.n] Metacyclophan-1,2-diones"New Journal of Chemistry. 221-228 (2000)
• [文献書誌] Takehiko Yamato: "Medium-sized cyclophanes.part 51.Acylation of [2.2] metaparacyclophanes : through-space electronic interactions between two benzene rings"Canadian Journal of Chemistry. 78. 238-247 (2000)
• [文献書誌] Takehiko Yamato: "Highly Efficient Nafion-Cerium(IV) or Nafion-Cr(III)-Catalyzed Oxidation of Polycondensed Aromatic Hydrocarbons with Co-oxidant"Journal of Chemical Research(S). 552-553 (2000)
• [文献書誌] Takehiko Yamato: "Medium-sized cyclophanes.Part 54.Bromination of 5-tert-Butyl-8-methoxy[2.2] metaparacyclophane-1,9-diene and Dehydrobromination of the Bromine Adduct"Journal of Chemical Research. (S)14-15-(M)148-160 (2001)
• [文献書誌] Takehiko Yamato: "Medium-sized cyclophanes,55 : Synthesis and conformational studies of [2.1.1]orthocyclophanes"New Journal of Chemistry. (印刷中).
• [文献書誌] Takehiko Yamato: "Medium-sized cyclophanes.Part 56 : 5-tert-Butyl-8-substituted[2.2]metaparacyclophane-1,9-dienes.Preparation,X-ray diffraction studies,and their treatment with Lewis acid and protic acid"New Journal of Chemistry. (印刷中).