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

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。

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。