再生可能な水中固体酸の合成とクリーン化学プロセスへの応用

水中可再生固体酸的合成及其在清洁化学过程中的应用

• 批准号: 02F00157
• 负责人: 奥原 敏夫
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00157/
• 关键词: クリーン化学プロセス; 水中固体酸; エチレン酸化反応; Pd-WO_3; ZrO_2; 固体酸; ワッカー反応; 水和反応; 超強酸; 再生可能

地球環境に配慮したクリーン化学プロセスを実現できる固体酸の開発を目指し、特に水が直接反応に関与する反応系を構築する事を目的とした。これまで発展させてきたポリオキソ固体超強酸は水和、加水分解、ホルマリン付加などに従来ない高い機能を発揮するが、溶解など解決すべき問題があった。本研究では水存在下で有効に機能する固体酸触媒を探索した結果、W-Zr-O系触媒がこれまでにない触媒特性を発揮する事を既に見出している。具体的には、上記触媒が従来液体酸を用いて稼動しているエチレン水和反応にこれまでの報告を凌ぐ活性を示すことを発見した。この結果は、すでに国際誌に掲載されている。さらに、上記の触媒に金属を複合化したPd-W-Zr-O系触媒は、エチレンの酸化(水共存)による酢酸合成にこれまでの既存の触媒活性と選択性を遥かに凌ぐ触媒特性を示すことを見出した。この反応はこれまで、水和→酸化の逐次反応と考えられてきたが、ここで各ステップの反応を検討し、反応は酸化が先行するワッカー型反応と結論した。

目的是开发能够实现环保的清洁化学过程的固体酸，其目的是创建一个反应系统，水直接参与反应。到目前为止，已经开发的多氧固体超丝酸在水合，水解和添加福音方面表现出了前所未有的高功能，但是已经有需要解决的问题，例如溶解。在这项研究中，我们已经发现基于W-ZR-O的催化剂表现出前所未有的催化性能，这是由于寻找在水存在下有效起作用的固体酸催化剂。具体而言，已经发现，上述催化剂表现出超过乙烯水合反应中先前报道的活性，这些反应使用液态酸进行。结果已经发表在国际杂志上。此外，发现将金属与上述催化剂结合的PD-W-ZR-O型催化剂表现出催化特性，这些特性远远超过了通过氧化乙烯的氧化（水的氧化）合成乙酸的现有催化活性和选择性。该反应被认为是水合对氧化的顺序反应，但我们研究了每个步骤的反应，并得出结论，该反应是焊接型反应，在该反应之前氧化氧化。