1998 Fiscal Year Annual Research Report
水中で機能する固体触媒によるクリーン化学プロセスの構築
Project/Area Number |
09555243
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Research Institution | HOKKAIDO UNIVERSITY |
Principal Investigator |
奥原 敏夫 北海道大学, 大学院・地球環境科学研究科, 教授 (40133095)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中戸 晃之 北海道大学, 大学院・地球環境科学研究科, 助手 (10237315)
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Keywords | 水中触媒 / ヘテロポリ酸 / 水和反応 / 疎水性 / 加水分解 / セシウム酸性塩 |
Research Abstract |
現在の化学工業プロセスではH_2SO_4,HFやAlCl_3を用いる古典的なものが多く、廃触媒の処理や反応系の分離に莫大なコストを費している。本研究ではこれらのプロセスを水中で機能する固体触媒に置き換え、コストの大幅減と環境にやさしいクリーン化学プロセスが実現を目指した。水中で機能する触媒素材としてヘテロポリ酸性塩を選び、オレフィンの水和、ニトリルからのアルキルアミド合成、固相ベックマン転位を検討した。水中触媒機能の発現には、固体表面の疎水性が鍵である。疎水性をベンゼンとH_2Oの吸着の比で系統的に評価した。Cs2.5酸性塩は現在唯一の水中触媒H一ZSM-5と同程度の疎水性を有していることを明らかにした。大過剰水存在下でのオレフィンの水和では、工業プロセスであるシクロヘキセン水和ではH-ZSM-5が有効であったが、かさ高いオレフィンではCs2.5塩が優れた活性を示した。また、現在過剰硫酸で実用化しているアクリロニトリルのイソプロパノールによるアミド合成では、ヘテロポリ酸系触媒は未だ十分な活性を発揮しない。ヘテロポリ酸の酸強度の向上が鍵である。 固体-固体触媒反応ではCs2.5を用いて1,1,2-トリフェニル-1,2-エタンジオールを反応物とするピナコール転位反応を室温で行ったところ、触媒的に反応が進行することを見出した。PTSは同条件では全く反応せず、また他の酸化物やナフィオンなどの高分子樹脂触媒も低活性であったさらに、分子形状選択反応においては、Cs2.1塩やその二元機能触媒であるPt-Cs2.1がオレフィン水素化やパラフィンの酸化にシャープな選択性を与えた。新しいタイプの多孔性触媒として注目される。。 以上のように、多孔性のへテロポリ化合物は従来にない新規な触媒機能を有することを明らかにした。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] T.Nakato,M.Mimura,T.Okuhara: "Changes of suface properties and Water-tolerant Catolytic Activity of Solid Acid Cs_<2.5>H_<0.5>PW_<12>O_<40> in water" Langmuir. 14. 319-325 (1988)
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[Publications] T.Okuhara,M.Kimura,T.Kausai,Z.Xu,T.Nakato: "Organic Rea Glians in Excess Water Catalyzed by Solid Acids" Catal.Today. 45. 73-77 (1998)
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[Publications] Y.Toyoshi,T.Nakato,R.Tamura,T.Okuhara: "Solid-solid Catalysis by Ultrafine Crystallites of Heleropoly Compound for Pinacol Rearrangement" Chem.Lett. 1998. 135-136 (1998)
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[Publications] Y.Toshinaga,T.Okuhara: "Shape Selectine Oxidation Catalyzed by a Pt-promoted Ultramicroporous Heteropoly Compound," J.Chem.Soc.Faraday Trans.94. 2235-2240 (1998)
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[Publications] T.Yamada,Y.Yoshinaga,T.Okuhara: "Synthesis and Characterization of Ultramicroporous Cesium Hydrogen Salt of H_3PW_<12>O_<40>" Bull.Chem.Soc.Jpn. 71. 2727-2734 (1998)
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[Publications] Y.Toyoshi,T.Nakato,T.Okuhara: "Solid-solid Catalysis by Inorganic Solid Acid: Pinacol Rearrangement over a Heteropoly Compound" Bull.Chem.Soc.Jpn.71. 2817-2824 (1998)