一酸化炭素水素化によるイソプレン合成反応の開発と分岐型炭素骨格生成機構の解明

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本研究代表者は酸化ジルコニウムの様な難還元性酸化物を触媒として一酸化炭素の水素化反応を行うとイソブテンやイソプレンの様な分岐型炭素骨格を持つ化合物が得られることを既に見出している。本研究の目的は、この特異的な反応の機構を解明し、あわせてその反応機構に基ずいてより高い活性と選択性を持つ触媒の開発に役立てようとすることであった。炭素に同位体で目印を付けた一酸化炭素を用いた水素化反応を行い、引き続き同位体目印の無い通常の一酸化炭素の水素化反応を行う事によって得られるイソブテン中の炭素同位体の位置と濃度を精密に調べたところ、炭素同位体はイソブテンの真中の炭素に集中していることが解った。一酸化炭素水素化反応中の触媒表面にはメトキシ基が沢山あることが解っているので、イソブテンの中央の炭素はメトキシ基から与えられる事が推定された。既報の文献の知識から、メトキシ基は二配位型のホルムアルデヒドとなり、更に熱分解、気相の一酸化炭素からのホルムアルデヒドとのアルドール縮合型の反応を経てイソブテンとなる事が解った。これらの内容はJ.Chem.Soc.,Faraday Trans.に投稿され印刷中である。この反応機構に基ずき、ジルコニウムを主成分とする三成分系酸化物触媒が高い活性と選択性を示すことを見出し、Catal.Lett.に投稿し印刷中である。