水中で機能する固体酸の開発

开发在水中起作用的固体酸

• 批准号: 08875148
• 负责人: 奥原 敏夫
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 1997
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08875148/
• 关键词: 水中触媒; 固体酸; ヘテロポリ化合物; オレフィン水和; エステル化; エステル加水分解; H-ZSM-5

水が関わるいくつかの酸触媒反応に対するヘテロポリ酸Cs酸性塩Cs_<2.5>H_<0.5>PW_<12>O_<40>(Cs2.5)の触媒活性を検討し、Cs2.5の水中で機能する固体酸触媒(Water Tolerant Catalyst)としての可能性を検討した。昨年度すでに、Cs2.5が過剰の水存在下でのエステル加水分解に高活性であることを明らかにしている。今年度は、反応系の拡張を目的として、過剰の水存在下でのオレフィン水和と、水が生成する反応であるエステル化について検討した。2,3-ジメチル-2-ブテンの水和では、Cs2.5の触媒重量当たり活性は、他の無機固体酸のH-ZSM-5、SO_4_<2->/ZrO_2、Nb_2O_5や液体酸の硫酸やH_3PW_<12>O_<40>などと比べて高かった。工業触媒である有機樹脂アンバーリストー15との比較では、重量当たりではCs2.5が低かったが、酸量当たりの比較ではCs2.5が10倍以上高活性であった。シクロヘキセンの水和では、この反応の工業触媒であるH-ZSM-5がCs2.5を含む他の酸触媒と比べて圧倒的に高い活性を示した。これはH-ZSM-5の細孔構造と反応分子サイズとのマチングによるもので、特異なケースである。一方、アクリル酸のn-ブタノールによるエステル化では、Cs2.5は、SO_4_<2->/ZrO_2とともに無機固体酸の中では高い活性を示した(硫酸などの液体酸やアンバーリストー15など有機樹脂より低活性であった)。しかし反応系に水を添加した場合、SO_4_<2->/ZrO_2が全く失活したのに対して、Cs2.5は添加前野3/4の活性を維持した。これより、Cs2.5は水による被毒を受けにくくかつ高活性な触媒であると言える。以上の結果より、Cs2.5は、水の関わる種々の酸触媒反応に広範に適用できる、水中で機能する固体酸として有望な素材であることが明らかとなった。

在几种涉及水的酸催化反应中，研究了CS2.5作为固体酸催化剂（耐水催化剂）在水中研究了CS2.5的可能性。去年，CS2.5在存在过量水的情况下已被证明在酯水解中具有高度活跃。今年，为了扩展反应系统，我们在存在过量的水和酯化的情况下研究了烯烃水合，这是水产生的反应。在2,3-二甲基-2-丁烯的水合过程中，CS2.5的每个催化剂重量的活性高于其他无机固体固体h-ZSM-5，SO_4_ <2->/ZRO_2，NB_2O_5，NB_2O_5，液酸硫酸和H_3PW__3PW__3PW_ <12pw_ <12> O__ <40>。与工业催化剂相比，有机树脂Amberlisto 15，CS2.5较低，但CS2.5比酸含量高10倍。在环己烯的水合过程中，该反应的工业催化剂H-ZSM-5比其他含有CS2.5的酸催化剂的活性高得多。由于孔结构与H-ZSM-5的反应物分子的大小之间的阵风，这是一个独特的情况。另一方面，当丙烯酸用N-丁二醇CS2.5以及SO_4_ <2->/ZRO_2酯化时，无机固体的活性高（比溶液（例如硫酸和有机物）（例如Amberlisto15）的液体酸（例如较低的活性）。但是，当将水添加到反应系统中时，SO_4_ <2->/ZRO_2被完全停用，而CS2.5保持了辅助域3/4的活性。由此，CS2.5是一种高度活跃的催化剂，不太可能被水中毒。从上面的结果中可以揭示出CS2.5是一种有前途的材料，作为在水中起作用的固体酸，可以广泛应用于涉及水的各种酸性催化反应。

项目成果

M.Kimura, T.Nakato, T.Okuhara: "Water-tolerant solid acid catalysis of Cs_<2.5>H_<0.5>PW_<12>O_<40> for hydrolysis of esters in the presence of excess water" Appl. Catal.A : General. 165. 227-240 (1997)

M.Kimura、T.Nakato、T.Okuhara：“Cs_<2.5>H_<0.5>PW_<12>O_<40> 的耐水固体酸催化在过量水存在下用于酯的水解”

T.Okuhara, M.Kimura, T.Kawai, Z.Xu, T.Nakato: "Hydration of olefins in excess water catalyzed by an insoluble cesium hydrogen salt of dodecatungstophosphoric acid" Chem.Lett.839-840 (1997)

T.Okuhara、M.Kimura、T.Kawai、Z.Xu、T.Nakato：“十二钨磷酸的不溶性铯氢盐催化的过量水中烯烃的水合” Chem.Lett.839-840 (1997)

T.Okuhara: "A water-tolerant solid acid, C_<S2.5>H_<0.5>PW_<12>O_<40>,for hydrolysis of ester in water" Appl. Catal. A: General. (in press).

T.Okuhara：“一种耐水固体酸，C_<S2.5>H_<0.5>PW_<12>O_<40>，用于酯在水中的水解”

T.Okuhara, M.Kimura, T.Nakato: "Organic reactions in excess water catalyzed by solid acids" Catal.Today. ((in press))

T.Okuhara、M.Kimura、T.Nakato：“固体酸催化的过量水中的有机反应”Catal.Today。