酸塩基両機能性固体触媒を用いた炭酸ガスからの直接ポリカーボネート合成

使用酸碱两功能固体催化剂从二氧化碳气体直接合成聚碳酸酯

基本信息

批准号：
15656203
负责人：
冨重圭一
金额：
$ 2.3万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

二酸化炭素の化学的な変換は、その安定性から容易ではないが、最近研究代表者らは、酸塩基量機能性固体触媒を用いることにより、アルコールと二酸化炭素のみから、有用な有機カーボネートを選択的に合成できることを見出してきた。触媒としては、セリア、ジルコニア、セリア-ジルコニア固溶体触媒が有効であることを明らかにしてきた。ここでは特に、希土類金属についてさまざまな酸化物で反応試験を行ったところ、セリアが際立った性能を見出すことを明らかにした。また、アルコールとしては、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコールなどを対象とした。いずれの反応物において、セリア触媒を用いた場合、ほぼ選択的に対応するカーボネートを合成できることを示した。また、エチレングリコールやプロピレングリコールを用いた場合、カーボネートとしては分子内のものと分子間のものが想定される。これらは赤外線吸収分光法を用いることにより、その寄与を知ることができるが、本触媒反応系では、ほぼ完全に分子内で反応が進行し、分子間のものはほとんど合成されなかった。また、反応機構の解明として、拡散反射赤外吸収分光法を用いて、表面吸着種の観測を行ったところ、いずれのアルコールを用いた場合でも、吸着によりアルコキシドが生成し、二酸化炭素の導入により容易にアルキルカーボネートが生成することが確認できた。このアルコキシドへの二酸化炭素分子の挿入が容易であることが、反応選択性の向上につながっていると示唆された。

尽管由于其稳定性，二氧化碳的化学转化并不容易，但研究人员最近发现，可以使用酸碱功能性固体催化剂来选择有用的有机碳酸盐，单独从酒精和二氧化碳中选择性合成。据透露，二氧化碳，氧化锆和二氧化二氧化溶液催化剂作为催化剂有效。特别是，据表明，当对稀土金属的各种氧化物进行反应测试时，陶瓷表现出色。醇包括甲醇，乙醇，1-丙醇，2-丙醇，乙二醇，丙二醇等。已经表明，在任何反应中，当使用陶瓷催化剂时，几乎可以选择性地合成相应的碳酸盐。此外，当使用乙二醇或丙二醇时，假定碳酸盐是分子内和分子间碳酸盐。这些贡献可以通过使用红外吸收光谱来知道，但是在这种催化反应系统中，该反应几乎完全在分子内进行，并且几乎没有进行分子间合成。此外，为了阐明反应机制，使用弥漫性反射率红外吸收光谱观察到表面吸附物种，并且可以证实，无论使用哪种酒精，通过吸附而形成了烷氧化物，并且通过引入二氧化碳的碳酸盐很容易形成烷基碳酸盐。有人提出，将二氧化碳分子插入该烷氧化物的易于插入可提高反应选择性。