| 研究課題/領域番号 |
19K05147
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
小笠原 正剛 秋田大学, 理工学研究科, 講師 (40431613)
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| 研究分担者 |
加藤 純雄 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (50233797)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 有機無機複合体 / 層状ペロブスカイト型化合物 / 塩基触媒活性 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は，固体酸性を示すことが明らかにされている層状ペロブスカイト型化合物の化学組成が有機無機複合体に与える影響についてと，複合体に含まれる有機種量やその種類の違いによる塩基触媒活性変化について検討を行った。
層状化合物の化学組成についての検討では，HCa2Nb3-xTaxO10（x = 0,1,2,3）を無機種とし，アルキルトリメチルアモニウム（CnTMA：n = 12,16）を有機種した結果，いずれの有機種でも無機種のTa量増加によって複合体が出来にくくなることが分かった。HCa2Nb3-xTaxO10（x =0～3）はTa量の増加に伴い酸強度と親水性が低下することが報告されており，このことが複合体の形成メカニズムに影響したと考えられる。また，得られた試料についてベンズアルデヒドとシアノ酢酸エチルのKnoevenagel反応により塩基触媒活性を評価したところ，Nb量の多い層状化合物を無機種として用いた方が高い生成物収率を示した。
次に，HCa2Nb3O10を無機種としC16TMAを有機種として混合比を変えて複合体を調製して塩基触媒活性を評価したところ，C16TMA含有量の多い複合体の方が高い塩基触媒活性を示すことを見出した。また，CnTMA（n = 12,14,16,18）を有機種とした複合体の塩基触媒活性を比較したところ，長鎖アルキル基の炭素数が多いほど活性が低下する傾向が見られた。これらの有機種の他に，長鎖アルキル基を複数有するジオクチルジメチルアンモニウムを有機種としても複合体を得ることが出来た。
調製した幾つかの複合体について，脱アセタール化とKnoevenagel反応を組み合わせた連続反応をテストリアクションとして触媒活性を評価したところ，いずれの複合体でも酸点が機能していると推定され，さらに有機種によって塩基触媒活性が変化することを見出した。
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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
幾つかの組成の固体酸化合物の合成と複合体の調製について，実験を実施することが出来た。固体酸化合物の前駆体であるアルカリ型化合物の合成では，予期せぬ試行錯誤を要する場合があったが，この過程でアルカリ種の選択が単一相生成に関与することが分かり，今後の研究遂行にも役立つ知見となった。有機種の選定に関する検討では，当初予想した塩基触媒活性の序列が見受けられず，ほとんど差がないこともあった。本年度は新たな組み合わせの複合体調製を目指したので大きな問題では無いと考えているが，触媒活性評価条件を見直すことで活性の差を明確に出来れば，今後の展開に有用な結果となると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの結果から，有機無機複合体の有機種量と塩基触媒活性に関係性が見られている。そのため，塩基触媒活性向上を図るために複合化条件の探索により有機種含有量の多い複合体の調製を行う。一方，有機種量に差が見られなくても塩基触媒活性が異なる複合体が得られたことから，複合体の局所構造について詳細な解析を行うことで触媒活性制御に関わる因子の解明に取り組む。また，塩基触媒活性評価条件や酸塩基連続反応条件を最適化することで，活性に差異が無いのか，あるいはわずかにでも序列があるのかを検討する。
無機種である層状化合物組成の検討についても，酸特性や親疎水性の違いに注目しながら検討を継続する。引き続き，有機種及び無機種の両面からの知見を組み合わせて複合体の調製条件設定にフィードバックさせながら研究を推進する。特に塩基触媒活性の制御を主軸として，その条件変更が酸特性に影響を及ぼすか注意しながら，酸塩基両特性の評価を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（状況）
電気炉の購入を予定していたが，既存設備の修理により継続して利用可能になったため，物品費を低く抑えることが出来た。また，COVID-19の影響により成果発表も含めた3月の出張予定が2件中止になったことから，旅費使用が少なくなった。
（使用計画）
次年度使用分に関しては，層状化合物の原料となる試薬や有機種となる第四級オニウム塩の購入額が増加すると見込まれることからこれに充当する。また，得られた有機無機複合体の解析に必要な機器使用料や消耗品の購入に使用する。
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