ファインケミカルズ合成の環境調和性を目指す固体触媒に関する研究

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21510098
• 研究機関: (財)名古屋産業科学研究所
• 研究代表者: 杉 義弘 (財)名古屋産業科学研究所, 研究部, 上席研究員 (90281047)
• キーワード: ゼオライト / メソポーラス / ゼオライト構成単位 / マイクロ / メソ細孔 / 水熱安定性 / 固体酸性 / 形状選択性 / 有機合成

研究概要

環境問題の高まりと共に、環境負担の削減が不可欠との認識が高まり、これらのグリーン化学的製造方法の確立が急務と認識される様になってきた。特に、一品種としては少量であるとしても総量として環境負担が大きいファインケミカルズ及び大量生産を基盤技術とする石油及び石油化学におけるプロセス転換が大きな課題である。本研究は、この一環として、硫酸等の液体酸を触媒とする酸触媒プロセスの固体触媒化を採り上げる。特に、嵩高い有機物の関与する有機合成反応に着目し、比較的大きい細孔径を有するメソポーラス材料及びゼオライトの触媒機能を検討し、固体酸触媒が備えるべき条件を明らかにすることを試みた。主なる成果を以下に示す。
1.ベータゼオライトのナノサイズ化に関する検討を行うために、ベータゼオライトが生成することが知られているSDAである水酸化テトラエチルアンモニウム(TEAOH)に界面活性剤である臭化セチルトリメチルアンモニウム(CTMABr)の添加効果を検討し、適量のTEAOHにより30-100nmの均一なベータゼオライト結晶を得た。本ゼオライトの外表面酸点の触媒機能を評価するために、1-オクテンのアルキル化をsc-CO_2媒体中で行い、粒子径と反応活性が反比例することがわかった。このことは外表面酸点の有効性を示すものである。
2.2-3nmの細孔が特長のメソポーラス材料にゼオライト構造を導入し、水熱安定性、機械的強度の改善と固体酸性を併せ持つAl-MCM-48-BEAの合成に成功した。この材料は、ゼイライト細孔であるミクロ細孔を併せ持つメソポーラス材料であることが129-Xe-NMR及びFT-IRによる検討で明らかになった。また、この材料は、水熱安定性、機械的強度の改善と固体酸性を併せ持つことが確認された。
4.各種12環及び14員環ゼオライトによるアルキル化における形状選択性に関し、第12回日韓触媒シンポジウムで発表した。これまでの結果を総合論文としてまとめた。

研究成果

• [雑誌論文] Roles of Isopropylnaphthalene Isomers in Isopropylation of Naphthalene over Zeolites (2010)
  • 著者名/発表者名: Yukio Hasegawa, Hiroshi Tamada, Kenichi Komura, Yoshihiro Kubota, Jong -Ho Kim
  • 雑誌名: J.Jpn.Petrol.Inst. 53(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alkylation of Biphenyl and Naphthalene over Zeolites.Nature of Shape-selective Catalysis in Zeolite Channels (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉義弘
  • 雑誌名: J.Jpn.Petrol.Inst. 53(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Convenient Synthesis of Mesoporous Aluminosilicates by Using Pre-Heated Sodium Aluminosilicate Gel (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Komura, Yuki Tsuchiya, Chithravel Venkatesan, Subhash Chandra Laha, Yukichi Sasaki, Midori Kobayashi, Yoshihiro Sugi
  • 雑誌名: Trend.Catal. (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shape-Selective Alkylation of Naphthalene over Zeolites : Steric Interaction of Reagents with Zeolites (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉義弘
  • 雑誌名: J.Chin.Chem.Soc. (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calcium-Incorporated Mesoporous Aluminosilicates : Synthesis, Characterization, and Applications to the Condensation of Long-Chain Fatty Acid with Long-Chain Amine and Alcohol (2010)
  • 著者名/発表者名: Ayyamperumal Sakthivel, Kenichi Komura, Shing-Jong Huang, Pei-Hao Wu, Shang-Bin Liu, Yukichi Sasaki, Yoshihiro Sugi
  • 雑誌名: Ind.Eng.Chem.Res. 49 ページ: 65-71
  • 査読あり
• [雑誌論文] グリーン化学を実現する触媒 (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉義弘
  • 雑誌名: SE(セイフティエンジニアリング) 37 ページ: 4-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] ゼオライトの形状選択性-ビフェニル及びナフタレンのアルキル化を例として (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉義弘
  • 雑誌名: ゼオライト 26 ページ: 98-107
  • 査読あり
• [雑誌論文] ナフタレンのアルキル化におけるゼオライトの形状選択性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉義弘
  • 雑誌名: ペトロテック 38 ページ: 608-612
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Stable Mesoporous Aluminosilicates with a Dual Pore System : Simultaneous Formation of Mesophase with Zeolitic Building Units (2009)
  • 著者名/発表者名: S.C.Laha, A.Sakthivel, K.Komura, S.-J.Huang, P.-H.Wu, S.-B.Liu, Y.Sasaki, M.Kobayashi, Y.Sugi
  • 雑誌名: Chem.Lett. 38 ページ: 548-549
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Isomerization of 4,4'-Diisopropylbiphenyl at External Acid Sites in the Isopropylation of Biphenyl over H-Mordenites (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Sugi, I.Toyama, H.Tamada, S.Tawada, K.Komura, Y.Kubota
  • 雑誌名: J.Mol.Catal.A : Chemical 304 ページ: 22-27
  • 査読あり
• [雑誌論文] The β-Zeolite Synthesized by Dry-gel Conversion Method Without the Use of Sodium Hydroxide : Characterization and Catalytic Behaviors (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Shibata, S.Suzuki, H.Maekawa, K.Komura, Y.Kubota, Y.Sugi
  • 雑誌名: J.Mol.Catal.A : Chemical 297 ページ: 80-85
  • 査読あり
• [雑誌論文] The β-Zeolite Synthesized by Dry-gel Conversion Method without the Use of Sodium Hydroxide : Characterization and Catalytic Behaviors (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Sakthivel, A.Iida, K.Komura, Y.Sugi
  • 雑誌名: J.Nanosci.Nanotechnol. 9 ページ: 475-483
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nano-sized β-Zeolites with Tunable Particle Sizes : Synthesis by DGC Method in the Presence of Surfactants, Characterization, and Catalytic Properties (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Sakthivel, A.Iida, K.Komura, Y.Sugi, K.V.R.Chary
  • 雑誌名: Micorpor.Mesopor.Mater. 119 ページ: 322-330
  • 査読あり
• [雑誌論文] Na-Y Zeolite as a Highly Active Catalyst for the Hydroamination of α,β-Unsaturated Compounds with Aromatic Amines (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Komura, R.Hongo, J.Tsutsui, Y.Sugi
  • 雑誌名: Catal.Left. 128 ページ: 203-209
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strong Acids as Catalysts for the Chloromethylation of m-Xylene.Environmentally Conscious Synthesis of 1,3-bis(Chloromethyl)-4,6-dimethylbenzene (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Kishida, N.Ieda, T.Yamauchi, K.Komura, Y.Sugi
  • 雑誌名: Ind.Eng.Chem.Res. 48 ページ: 1831-1839
  • 査読あり
• [学会発表] 結晶性層状ケイ酸塩H-LDSを用いたハイシリカゼオライトの合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横内乾人, 村瀬智之, 纐纈守, 小村賢一
  • 学会等名: 第25回ゼオライト研究発表会
  • 発表場所: 西日本総合展示場新館展示場
  • 年月日: 20091125-20091126
• [学会発表] Efficient Synthesis of beta-Nitroamine Compounds over H-Y Zeolite as a Versatile Heterogeneous Catalyst (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Taninaka, Y.Ohtaki, Y.Sugi, M.Koketsu, K.Komura
  • 学会等名: The 6th Joint Symposium between Gifu University and Chonnam National University
  • 発表場所: Chonnam National University
  • 年月日: 2009-11-27
• [学会発表] Deactivation of acid sites on external surface of mordenites with rare-earth metal oxides in the isopropylation of biphenyl (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Sugi, S.Tawada, S.Noda, I.Toyama, S.Watanabe, K.Komura, Y.Kubota, K.Nakajima, T.Matsuzaki, T.Hanaoka, J.-H.Kim, G.Seo
  • 学会等名: The 12th Japan-Korea Symposium on Catalysis
  • 発表場所: 秋田キャスルホテル
  • 年月日: 2009-10-16
• [学会発表] Convenient synthesis of mesoporous aluminosilicate by using pre-heated sodium aluminosilicate gel (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Komura, Y.Tsuchiya, C.Venkatesan, S.C.Laha, Y.Sasaki, M.Kobayashi, Y.Sugi
  • 学会等名: The 12th Japan-Korea Symposium on Catalysis
  • 発表場所: 秋田キャスルホテル
  • 年月日: 2009-10-15
• [学会発表] ゼオライトの形状選択性-多環芳香族炭化水素のアルキル化を例として- (2009)
  • 著者名/発表者名: 杉義弘
  • 学会等名: 石油学会第52回年会学会賞受賞講演
  • 年月日: 2009-05-20