超臨界二酸化炭素中でのメソ構造有機-無機ハイブリッド触媒を用いた高選択的酸化反応

超临界二氧化碳中介孔结构有机-无机杂化催化剂的高选择性氧化反应

基本信息

批准号：
06F06616
负责人：
横山敏郎 (2007-2008)
金额：
$ 1.54万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、超臨界二酸化炭素(scCO_2)の特性とメソ構造有機-無機ハイブリッド触媒機能のシナジー効果を利用し、これまで極めて困難とされてきたアルカン類の高選択的酸化反応を中心として検討を行う。さらに、化学構造の異なる基質を用いて種々の酸化反応を行うとともに、超臨界状態に依存した触媒活性発現機構、反応メカニズムを理論・実験の両面から系統的に明らかにする。具体的には、ナノスケールでの有機-無機ハイブリッド触媒調整法と、超臨界二酸化炭素反応に関する多くの知見、経験を融合することにより、全く新しい"超臨界二酸化炭素を用いる高選択的酸化反応"を創製する。また、超臨界状態特有の触媒活性発現機構、反応メカニズムを明らかにするために、超臨界二酸化炭素中での酸化反応について、溶解した基質、触媒(Co、Mn、Cr、Ti等)、ならびに反応生成物の相関関係についてabinitio法によりエネルギー計算を行うとともに、各種分光学的高圧in situ測定によって、scCO_2との親和性、溶解性の大きさを理論的、実験的に検証する。平成20年度においては、これまで良好な酸素酸化触媒活性を示したCr-MCM-41触媒(メソポーラス型)を用い、scCO_2-酸素ガス共存下における各種化合物の酸化反応を引き続き検討した。その結果、テトラリン類似の芳香族置換脂肪族環式化合物(インダン、フルオレン等)やベンジルアルコール型化合物の酸化反応においては、目的とするケトン化合物が高選択的(選択性97%以上、転化率60-76%)で得られることを見出した。また、本年度においては金属ナノ粒子触媒を用い、scCO_2-酸素ガス共存下における各種化合物の酸化反応を新たに検討した。TiO_2担体とするAuナノ粒子触媒を用い、超臨界二酸化炭素中で分子酸素によるアルコール類の酸化反応が効率的に進むことを見出した。

这项研究的重点是利用超临界二氧化碳（SCCO_2）的性质和介质有机融合杂化催化剂功能的性质的协同作用，这是烷烃的高度选择性氧化反应。此外，使用具有不同化学结构的底物进行各种氧化反应，并将从理论和实验观点同时系统地阐明催化活性表达和反应机制的机制。具体而言，通过将纳米级有机杂种催化剂制备方法与有关超临界二氧化碳反应的许多知识和经验相结合，我们创建了一种全新的“使用超临界二氧化碳的高度选择性氧化反应”。此外，为了阐明超临界状态独有的催化活性表达和反应机制的机制，能量计算是在溶解的底物，催化剂（CO，MN，MN，CR，TI等）之间的相关性以及对超临界二氧化碳以及SCCO_2的超临界碳和溶解度的相关性和反应产物进行的，并且在scco_2上进行了多种验证，并进行了实验。测量。在2008年，在SCCO_2-氧气存在下的各种化合物的氧化反应继续使用CR-MCM-41催化剂（中孔类型）进行研究，该反应先前证明了良好的氧化氧化催化活性。结果，发现在四核芳香族芳香族型脂肪族循环化合物（Indan，氟等）和苄醇型化合物的氧化反应中，可以以高选择性（选择性高97％或更多，60-76％）获得靶酮化合物。此外，在今年，金属纳米颗粒催化剂用于研究在SCCO_2-氧气存在下各种化合物的氧化反应。使用TIO_2支持使用AU纳米颗粒催化剂，发现在超临界二氧化碳中，通过分子氧对醇的氧化反应有效地进行。