2006 Fiscal Year Annual Research Report
高難度酸化反応を目指した新規無機多孔体の触媒機能化
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17360387
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
海老谷 幸喜 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 教授 (50242269)
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| Keywords | モンモリロナイト / ハイドロタルサイト / ヒドロキシアパタイト / 層状粘土鉱物 / 高難度酸化反応 / 分子状酸素 / 不均一系触媒 / 磁性ナノ粒子触媒 |
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| Research Abstract |
本研究では、高度な酸化反応プロセスの実現を目指して、無機多孔体の特性に基づき新規な固体触媒を創製した。以下に主な研究成果を述べる。
(1)酸性層状粘土鉱物モンモリロナイト(mont)の層間のカチオン交換能を利用して層間に固定化したバナジウム種は、反応性の高いV=O結合をもち、分子状酸素のみを酸化剤とするオレフィン類のエポキシ化反応を効率よく進行させる極めて特異な固体触媒となることを見出した。
(2)生体硬組織の主成分であるヒドロキシアパタイト(HAP)のイオン交換能や吸着能、非化学量論性といった特徴を利用してHAP表面に固定化した、パラジウムナノ粒子や金属単核種は、アルコールの酸化反応・脱ハロゲン化反応・炭酸ガスの固定化反応に極めて高い触媒活性を示す。さらにHAPマトリックス内に磁性ナノ粒子(γ-Fe_2O_3)を内包させたHAP-γ-Fe_2O_3を触媒担体に用い、表面にRuを固定化した触媒は、HAPの特性を保持したまま磁性という機能を付与した新規不均一系触媒となることを見出した。
(3)塩基性粘土鉱物ハイドロタルサイトの表面では、RuMnMnトリメタリック種を創製でき、RuとMnの共同効果によりアルコール類のカルボニル化合物への選択酸化反応を迅速に進行させることを見出した。また、反応の動力学的検討により、隣接Mn種はルテニウムアルコキシド中間体からのβ水素脱維を促進していると考察した。
(4)Pd錯体をアミド溶媒中にて用い、O_2のみを再酸化剤とした極めて効率的なWacker酸化反応系を開発した。本反応系は、鋼や塩酸を全く必要とせず、従来のWacker触媒反応系よりも高い活性・選択性を示す。本触媒系は、求核剤を選択するだけで、末端オレフィンの酸化反応における位置選択性の完全スイッチが達成でき、例えばH_2Oの代わりに酢酸を求核剤に用いると、1級炭素のみが選択的にアセトキシル化される。
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