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水・有機溶媒を含めた広範な液状物質に溶解しない不溶性固体触媒、液-液界面で機能する界面型固体触媒は、リサイクル可能なグリーンな触媒として注目を集めている。中でも、独特な酸触媒、酸化還元触媒活性を有するヘテロポリ酸をベースとした不溶性固体触媒系は近年の大きなトピックの1つであるが、その高い水親和性が障害になってきた。本研究では、ホスト-ゲスト相互作用を利用して中性有機物と分子レベルで複合化することにより、構造が規制された『不溶性の有機/ポリ酸複合体』を作製し、その固体触媒としての性能を評価することを目指した。
ここでは中性有機ホスト化合物としてカリックスアレーン類を用い、ヘテロポリ酸の対カチオンとの包接錯体形成を駆動力として両者を複合化させた。カリックスアレーンはフェノールの環状オリゴマーであり、ベンゼン環側(upper rim)、水酸基側(lower rim)に、様々な官能基を柔軟に導入できる。本年度は、水酸基側に、種々のエステル性官能基、ケトン性官能基を導入し、Na_3[PM_<12>O_<40>]との3:1複合体の構造、およびその安定性を、X線結晶解析、粉末X線回折を用いて検討した。その結果、4つのlower rim水酸基のうち、2つにエステル性官能基を導入したカリックスアレーンから誘導した複合体が、マイクロポーラスな結晶構造をとり、さらに極めて高い熱安定性を示すことが明らかとなった。続いてエステル末端の置換基の効果を調べたところ、置換基の種類にかかわらず類似のポーラス構造をとることが判明した。さらに、次年度に検討予定の水中での固体触媒系へと展開するための準備として、これらの複合体の水への溶解性、また水中での構造安定性についても検討した。
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