| 研究概要 |
本研究では高い機能を発揮する固体超強酸触媒を構築し、これらを用いたクリーン化学プロセスの構築を目指す。現在の化学工業プロセスではH_2SO_4,HFやAlCl_3を用いる古典的なものが多くあり、廃触媒の処理や反応系の分離に莫大なコストを費している。これらのプロセスを水中で機能する固体触媒に置き換え、コストの大幅減と環境にやさしいクリーン化学プロセスの実現を目的とした。水中で機能する触媒素材として不溶性かつ高活性であるヘテロポリ酸性塩を選び、高難度反応であるホルムアルデヒド水溶液(ホルマリン)を用いたベンゼンからのジフェニルメタンおよびアクリロニトリルからのアルキルアミド合成を実施した。二相系ジフェニルメタン合成ではホルマリンを直接用いることが可能であり、また水相中の触媒を回収再使用できると同時に、生成物が自動的に有機相に抽出され分離操作が格段に容易となった。ヘテロポリ酸の中ではH_3PW_<12>O_<40>が140℃という温和な条件で触媒機能を発揮した。アクリロニトリルとアルコールとの反応では、H-ZSM-5を用いると反応分子が細孔内に入れないために反応は進行しないが、嵩高い1-アダマンタノールとの反応では大きな細孔を有するヘテロポリ酸Cs2.5塩が高い収率を与えた。一方、イソプロピルアルコールとの反応ではH-ZSM-5が特異的に高活性を示すことが見出された。これは細孔内の疎水的環境と細孔による反応分子の適正配列のためと結論した。,方、水が直接関与する加水分解や水和反応ではCs2.5が特異的に高活性を示し、水中触媒として優れた固体酸であることを実証した。
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