| 研究課題/領域番号 |
15K05579
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| 研究機関 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
白井 誠之 岩手大学, 工学部, 教授 (70250850)
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| 研究分担者 |
七尾 英孝 岩手大学, 工学部, 助教 (50312509)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 炭酸水 / 多相系水素化触媒反応 / グリーンケミストリー |
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| 研究実績の概要 |
本研究では水と二酸化炭素により得られる炭酸水のプロトンを，均一系酸触媒反応，および担持金属触媒を用いる水素化反応の添加剤として用いる，環境負荷低減型の触媒プロセス開発を行うものである。均一系酸触媒反応として，炭素数４の糖であるエリスリトールの脱水反応を行った。二酸化炭素圧18MPa，573Kでエリスリトール水溶液処理すると，1,4-アンヒドロエリスリトールが得られ，高圧炭酸水によりエリスリトールの分子内脱水反応が進行することが分かった。反応時間と共にエリスリトールの添加率が増加し，3時間でほぼ100%のエリスリトールが反応したが，1,4-アンヒドロエリスリトール収率は40%あった。ガスクロマトグラフでは生成物として1,4-アンヒドロエリスリトールしか観測されず，炭酸水中では，分子内脱水反応以外に重合反応も進行していることが示唆された。担持金属触媒による水素化反応として，活性炭担持パラジウム触媒（パラジウム担持量5wt%）を用いるフルフリルアルコールからテトラヒドロフルフリルアルコールの水素化反応を行った。水素圧3.0MPa，反応温度313K，反応時間20分の反応条件で比較すると，ニート，水溶媒，二酸化炭素（5MPa）＋水溶媒それぞれにおいててテトラヒドロフルフリルアルコール収率が22, 56, 71%となり，水および炭酸水の添加により収率が向上した。水と高圧二酸化炭素から得られる炭酸水は，担持金属触媒による水素化反応の添加剤として有効であることを明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
高温炭酸水による酸触媒反応については，スウェジロックとステンレスパイプにより自作した小型反応器，および購入した高圧反応器を用いて行った。担持金属触媒による不飽和化合物の水素化反応においては，触媒を調製し現有する水素化反応装置を用いて行った。分析は現有するガスクトマトグラフにより行った。装置の不調があったがおおむね予定通りに進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
高温炭酸水による酸触媒反応
エリスリトール脱水反応では反応温度および二酸化炭素圧効果について調べ反応の最適化を図る。更に速度論解析と同位体効果の観察を行い反応機構解明を行う。またＣ５以上の多価アルコールの脱水反応についても同様に行う。
担持金属触媒による水素化反応
水溶媒中での担持パラジウム触媒によるフルフリルアルコールの水素化反応では二酸化炭素圧依存性を調べ，反応の最適化を図る。更にパラジウム触媒の最適化も行う。またフルフラールの水素化反応についても炭酸水添加効果について調べる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
必要な物品購入を行ったが1000円未満の端数が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
消耗品の一部として使用予定
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| 備考 |
岩手大学 理工学部 化学・生命理工学科 化学コース 表面反応科学研究室
http://www.chem.iwate-u.ac.jp/web/labo/interfacial-cnt-engi/top.html
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