多価カチオン導入ヘテロポリ酸による新規固体酸触媒の開発

利用多价阳离子引入杂多酸开发新型固体酸催化剂

基本信息

批准号：
17656262
负责人：
薩摩篤
金额：
$ 1.86万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

酸触媒反応は化学工業に不可欠な反応であるが、逼常は再使用不可能な均一系触媒(AlCl_3,硫酸など)が用いられるため、廃棄物削減の観点から有効な固体酸触媒の開発が望まれている。これまで固体触媒による液相有機合成は、ゼオライト、メソポーラスシリカ、粘土等のシリケートによる検討が中心であり、新たな可能性が求められている。一昨年度、昨年度において多価カチオン交換ヘテロポリ酸触媒がFriedel-Craftsアシル化およびアルキル化に極めて高い活性を示すことを見いだした。本年度はこの触媒の(1)ビスフェノールAの合成、(2)フルクトース脱水反応への展開を試みた。ビスフェノールA合成には部分的なCsイオン交換と助触媒成分であるアミノチオールによる無機有機ハイブリッド修飾が有効であることを見いだした。これにはCsによる酸強度の調整とチオールによる基質の活性化促進が協奏して有効に作用していることを見いだした。最終的には94%と現在工業的に使用されるイオン交換樹脂系触媒に匹敵する無機固体酸触媒を設計することに成功した。またフルクトース脱水反応においてはFeイオン修飾したヘテロポリ酸触媒を用いた。この反応ではバイオマス由理原料から化成品原料となりうる5-ヒドロキシメチル-2-フルアルデヒド(HMF)が得られる。既報におけるHMFの最高収率は87%であるが、反応を排気条件下で行うことにより平行論的に有利な反応場となり97%の高収率が得られることを見いだした。

酸性催化是化学工业的重要反应，但是不断使用均匀的催化剂（ALCL_3，硫酸等），无法重复使用，因此希望从减少废物的角度开发有效的固体酸催化剂。到目前为止，使用硅酸盐（例如沸石，介孔二氧化硅，粘土和新的可能性）研究了使用固体催化剂的液相有机合成。在去年，我们发现多价阳离子交换杂酸催化剂在弗里德尔工艺酰化和烷基化中表现出极高的活性。今年，我们试图将该催化剂开发为（1）双酚A和（2）果糖脱水反应的合成。发现部分CS离子交换和无机有机杂化杂交与氨基硫醇（一种结肠催化成分）有效地合成了双酚A。这被发现有效地通过CS控制酸强度并促进硫醇激活硫醇。最后，我们成功地设计了一种无机固体催化剂，该催化剂与目前用于工业用途的离子交换树脂催化剂相当，为94％。在果糖脱水反应中，使用了具有FE离子修饰的杂多酸催化剂。在此反应中，可将5-羟基甲基-2-氟二醛（HMF）（可用作化学原料）从生物质Yuri原料中获得。尽管在先前报道的病例中，HMF的最高收益率为87％，但发现在排气条件下进行反应会导致平行的反应场，高收率为97％。