| 研究課題/領域番号 |
20K04328
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
向笠 忍 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (20284391)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | ハイドレート / 誘電体バリア放電 / 化学反応 / シクロヘキサン / トルエン / 定量分析 |
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| 研究実績の概要 |
cyclohexaneの二量体であるbicyclohexylは近年水素貯蔵・運搬における水素キャリアとしての利用が期待されている．前年度の結果より，bicyclohexylの合成法として，cyclohexaneをゲスト分子としたハイドレートへのDBD照射が有効であると考え，生成物の定量分析を試みた．まず再実験を行ったころ，前回の結果と異なり，これまで生成しなかったはずの融解液からbicyclohexylが検出され，しかも生成量は溶融液の方が大きくなった．原因究明を行ったところ，昨年度までの実験手順に問題があったと判断した．理由として，ハイドレートから溶融液を作る際に，室内で容器を開放して行ったため油層が揮発したことが考えられる．したがって，ハイドレート形成はむしろbicyclohexylの生成を阻害するという前年度とは真逆の結果が得られた．
次にtolueneをゲスト分子として実験を行った．主な生成物である，benzyl alcohol，phenol，o-cresol，p-cresol，m-cresolのGC-MSによる定量測定を行った．ハイドレートと融解液で各生成物量を比較したところ，benzyl alcoholはハイドレートに比べて溶融液の方が1.5倍高くなり，phenolは，溶融液に比べてハイドレートの方が2.1倍高くなった．他の生成物は，ハイドレートと溶融液で大きな差はみられなかった．このことより，ヒドロキシ基の置換反応はハイドレートの場合はメチル基，融解液の場合はメチル基内の水素原子に対して起こりやすいといえる．フェノールは工業的に重要な物質であり，現在のクメン法に代わる新規合成法を多くの研究者が提案しており，本手法もまた有効な合成法の一つになり得ると考えられる．また，tolueneからの生成物の一つであるdiphenylmethaneの定量測定も行った．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
新型コロナ感染防止対策の影響もあったが，研究実績の概要に記載したように，前年度の結果と考察を大幅に変更する必要が生じたため，予定よりも進行がやや遅れてしまった．また，生成したシクロヘキサンハイドレートは物性が安定しないことがわかり，DBD照射による生成物について，定性的な再現性は得られたものの定量的には安定しなかった．そのため，当該年度より主な調査対象をシクロヘキサンからトルエンに変更した．トルエンは今のところ定性・定量の両方で再現性が得られており，ベンジルアルコールとフェノールの生成に関する新たな知見が得られた．今後はトルエンハイドレートを使用して研究を行う．
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| 今後の研究の推進方策 |
トルエンハイドレートにDBD照射を行った際の生成物について，より詳細な調査を行う．DBD照射によってハイドレート表面の一部が融解することが考えらえるので，その影響を確かめるために，放電周波数を変えて照射エネルギーに対する生成量の変化を調査する．放電周波数を高めると表面融解によって，次第に融解液に照射した結果に近づくと考えられる．次に，フェノールの生成機構を明らかする．ベンジルアルコールやクレゾールの生成を経由するのかを確認するために，まず，ベンジルアルコールのハイドレートの生成を試み，生成した場合はこれまでと同様のDBD照射実験を行う．一方，クレゾールについては，凝固点が高いため仮にハイドレートが生成しても物性が安定しない可能性が高い．
また，トルエンがハイドレートのケージ内でどのような配向性を持つのかを，数値計算による調査を行う．今のところ第一原理計算を行うGaussianを用いることを検討している．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナ感染防止対策の影響と，昨年度との結果の比較に想定外の時間がかかり，計画通りとはならなかったためである．当該年度後半から研究が軌道に乗り始めたので，次年度は順調に成果が上がるようにしたい．
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