新規選択的光触媒反応によるメタン等の低級アルカンへの官能基の導入

通过新型选择性光催化反应将官能团引入低级烷烃（例如甲烷）

基本信息

批准号：
08750909
负责人：
和田健司
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

メタン等への選択的官能基導入反応開発の一環として、申請者は金属酸化物系触媒を用いるメタン等の低級アルカンの高温光酸素酸化反応によるアルデヒドの選択的合成法を見いだしている。本研究では(1)シリカ担持酸化バナジウム触媒を用いる低級アルカンの光酸素酸化反応について、低級アルカンの種類による反応性の差異の検討、(2)それぞれの低級アルカンに対する最適表面状態の解明、(3)アルケンの光酸化反応等への展開を目的とした。その結果、(1)メタンとエタンの光酸化反応では反応温度依存性、水蒸気導入効果、照射光波長依存性に著しい差異が認められた。すなわちメタンの光酸化反応は493K付近の温度領域でのみ進行するが、エタンを用いた場合にはより広範な温度領域で良好に進行した。反応系への水蒸気導入によりメタンの光酸化反応は阻害されたが、エタンの場合には逆に促進された。さらにメタンの光酸化には、エタンの場合よりもより短い波長の光照射が必要であることが判明した。また、(2)ゾル-ゲル法により調製した触媒はエタン光酸化反応に対しては特に高活性を示したが、メタンの場合には比較的低活性に留まった。含浸法で調製した触媒の場合、担体の焼成処理温度に対してメタンとエタンの場合には全く逆の依存性が認められた。以上よりメタン、エタンの活性化に最適な表面状態が異なることが示唆された。これらの触媒の表面分析結果との対比によって、メタン光酸化反応には孤立したオルトバナデ-ト種が活性を示すのに対して、エタン以上のアルカンの場合はより集積した種でも反応に関与できるものと推察された。(3)アルケンの光酸化反応について酸化亜鉛系触媒等を用いて検討した。反応温度493Kにおけるプロペンの光酸化反応では、酸化亜鉛への極く少量の酸化モリブデン等の添加によって選択性が著しく変化し、主生成物としてエタナ-ル、プロパナ-ルの生成が認められた。

作为将官能团选择性引入甲烷等的反应的发展的一部分，申请人发现了一种通过使用金属氧化物催化剂的低级烷烃例如甲烷的高温光氧氧化反应选择性合成醛的方法。在本研究中，我们将（1）检查使用二氧化硅负载的氧化钒催化剂进行低级烷烃光氧氧化反应时反应活性的差异，具体取决于低级烷烃的类型，（2）阐明每种低级烷烃的最佳表面状态, (3) ) 目的是将其发展为烯烃等的光氧化反应。结果，(1)在甲烷和乙烷的光氧化反应中，在反应温度依赖性、水蒸气引入效果和照射光波长依赖性方面观察到显着差异。换句话说，甲烷的光氧化反应仅在493K左右的温度范围内进行，但当使用乙烷时，其在更宽的温度范围内顺利进行。向反应体系中引入水蒸气抑制了甲烷的光氧化反应，但促进了乙烷的光氧化反应。此外，还发现甲烷的光氧化需要比乙烷更短波长的光照射。此外，（2）溶胶-凝胶法制备的催化剂对乙烷光氧化反应表现出特别高的活性，但对甲烷的活性仍然相对较低。在通过浸渍法制备的催化剂的情况下，在甲烷和乙烷的情况下观察到对载体的煅烧温度的完全相反的依赖性。上述结果表明甲烷和乙烷活化的最佳表面条件是不同的。与这些催化剂的表面分析结果比较表明，分离的原钒酸盐物质在甲烷光氧化反应中具有活性，而在烷烃含量大于乙烷的情况下，可以推断甚至更浓缩的物质也可以参与反应。 (3)利用氧化锌催化剂研究了烯烃的光氧化反应。在反应温度为493K的丙烯光氧化反应中，通过在氧化锌中添加极少量的氧化钼，选择性发生显着变化，并观察到主要产物为乙醛和丙醛。