Analyses of one-step hydrogenation of polycyclic aromatic hydrocarbons with multi-electron transfer in microemulsion reaction field

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本研究の目的はマイクロエマルションを反応場とした多環芳香族の1段階電解水素化反応の制御および機構解明である。この目的のため、昨年度に引き続きナフタレンを基質とし、様々な組成および支持電解質pHのマイクロエマルションを調製し、Pt-Ruスパッタ合金電極触媒を用いた精密な電気化学測定とガスクロマトグラフによる生成物分析から、反応性制御因子の解明を行った【サブテーマA】。この結果、基質ナフタレンを多く含むマイクロエマルション(D相)では、水素化のファラデー効率は77%@1.5 mAcm^-2と高かったものの、4電子反応によるテトラリンの生成が優勢であった。一方、基質ナフタレンが少ないマイクロエマルションはO/W相を形成し、D相に比べファラデー効率が51%@1.5 mAcm^-2と低くなったものの、10電子反応によるデカリンの生成が優勢であった。生成デカリンは殆どcis体であったため、Langmuir-Hinshelwood機構による反応が推察される。基質濃度によりナフタレンの電極表面上への吸着状態が変化したため、反応選択性が異なったと考えられる。より詳細な反応機構の解析のため、昨年度に引き続き、微分電気化学質量分析装置の作製を行った【サブテーマC】。本年度は安定した測定ができるよう、電解セルの設計を一新し、真空取り込み口の透過膜の選定を改めて行った。この結果、幅広い温度域において、水溶液中に含まれる芳香族炭化水素の分析が可能となった。しかし、触媒上で微量に生成される水素化物の検出には至らなかった。これは真空取り込み口の透過膜まで溶解度の低い水素化物が到達できないためと考えられる。次年度はさらなる装置の改良を試みる。研究の成果の一部は学術会議にて発表を行った。