燃料電池反応を応用した有機合成

应用燃料电池反应的有机合成

• 批准号: 02650579
• 负责人: 大塚 潔
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02650579/
• 关键词: 燃料電池; 部分酸化反応; プロピレン; ベンゼン; ワッカ-反応; πーアリル酸化; フェノ-ル; 塩化サマリウム

申請者らは、プロトン伝導膜と各種電極を組み合わせた燃料電池システムを応用し、燃料を完全燃焼させずに、選択的に部分酸化反応を進行させ、電力を得ると同時に、付加価値の高い物質を合成するシステムを考案した。本研究では、この燃料電池反応システムを用いて、プロピレンのワッカ-型酸化およびπーアリル酸化、さらにH_2ーO_2燃料電池反応中にカソ-ド上に生じる活性酸素種によるベンゼンからのフェノ-ル一段合成を実施し、両反応を支配する作用因子について検討した。1.プロピレンの酸化反応について以下の知見を得た。(1)回路短絡時には、πーアリル酸化によるアクロレイン、アクリル酸の生成が主に進行する。(2)外部から電圧を電流が増加する方向に加えると、ワッカ-型酸化反応によるアセトンの生成速度が急激に増大し、πーアリル酸化の速度は逆に急激に低下する。(3)外部回路に負荷を置き、電力を取り出しながら反応させると、ワッカ-型酸化はほとんど進行せず、ほぼ100%の選択率でπーアリル酸化が起こる。以上のように燃料電池反応システムを用いたプロピレンの部分酸化反応では、印加電圧または電流値の制御によって、ワッカ-型酸化とπーアリル酸化の選択性を自由にコントロ-ルできる。2.H_2ーO_2の燃料電池反応中にカソ-ド上に生じる活性酸素によるベンゼンの水酸化反応について以下の点が明らかになった。(1)カソ-ド電極としてCr,Mn,Fe,Ni,Cu,Znや希土類金属の塩化物を含浸したグラファイト電極を用いると比較的高いフェノ-ル生成活性を示し、中でもSmCl_3含浸グラファイト電極が最も有効である。(2)アノ-ド室の水素圧が0.05気圧以上であれば、水素圧に依らず一定量のフェノ-ルが生成する。(3)カソ-ド室に送り込む酸素の分圧が高いほど、フェノ-ル生成活性が高い。(4)外部から電圧を電流が増加する方向に加えると、印加電圧200mVでフェノ-ル生成活性は極大となる。

Applicants ら は, プ ロ ト ン 伝 guide film と various electrode み を group jointly わ せ た fuel cell シ ス テ ム を を 応 し, fuel combustion completely 焼 さ せ ず に, sentaku に part acidification 応 を for さ せ, power を る と に at the same time, pay 価 high numerical の い material を synthetic す る シ ス テ ム を test case し た. This study で は, こ の fuel cells against 応 シ ス テ ム を with い て, プ ロ ピ レ ン の ワ ッ カ type - acidification お よ び PI ー ア リ ル acidification, さ ら に H_2 ー O_2 in fuel cell against 応 に カ ソ born - ド に じ る acid active element of に よ る ベ ン ゼ ン か ら の フ ェ ノ - ル a synthetic を be し, struck the 応 を dominate す る effect factor に つ い て 検 Ask for た. 1. Youdaoplaceholder0 応に <s:1> acidification reaction 応に て て the following <s:1> knowledge is found in を and た. (1) when the short circuit complex に は, PI ー ア リ ル acidification に よ る ア ク ロ レ イ ン, ア ク リ ル acid の generated が main に す る. (2) external か ら electric 圧 を current が raised plus す る direction に plus え る と, ワ ッ カ - type acidification 応 に よ る ア セ ト ン の generating speed が nasty shock に raised big し, PI ー ア リ ル acidification の low speed は inverse に nasty shock に す る. (3) the external loop を buy き に load, power を take り し な が ら anti 応 さ せ る と, ワ ッ カ type - acidification は ほ と ん ど for せ ず, ほ ぼ 100% の sentaku rate で PI ー ア リ ル acidification が up こ る. Above の よ う に fuel cells against 応 シ ス テ ム を with い た プ ロ ピ レ ン の part acidification anti 応 で は, Inca electric 圧 ま た は current numerical の suppression に よ っ て, ワ ッ カ type - acidification と PI ー ア リ ル acidification の sentaku sexual freedom を に コ ン ト ロ - ル で き る. 2. H_2 ー O_2 の fuel cell in the 応 に カ ソ born - ド に じ る acid active element に よ る ベ ン ゼ ン の water acidification anti 応 に つ い て の point below が Ming ら か に な っ た. (1) カ ソ - ド electrode と し て Cr, Mn, Fe, Ni, Cu and zinc や greek-turkish metals の salt compound を containing leaching し た グ ラ フ ァ イ ト を electrode with い る と comparative high い フ ェ ノ - ル generated active を し, で も SmCl_3 containing leaching グ ラ フ ァ イ ト electrode が most も is sharper で あ る. (2) ア ノ - ド room の water element 圧 が 0.05 気 圧 above で あ れ ば, water element 圧 に in ら ず amount の フ ェ ノ - ル が generated す る. (3) In the カソ-ド room, に is sent to <s:1> 込む acid and its <s:1> partial pressure が is high, and the ほ - <e:1> generates high が activity. (4) the external か ら electric 圧 を current が raised plus す る direction に plus え る と, Inca electric 圧 200 mv で フ ェ ノ - ル generated active は greatly と な る.

项目成果

大塚 潔: "燃料電池反応を応用した炭化水素の部分酸化" ペテロテック. 13. 969-973 (1990)

Kiyoshi Otsuka：“应用燃料电池反应的碳氢化合物的部分氧化”Petrotech 13. 969-973 (1990)。

大塚 潔: "フェノ-ル一段合成 ーH_2ー0_2燃料電池反応の応用ー" 化学と工業. (1991)

Kiyoshi Otsuka：“一步合成苯酚——H_2-0_2燃料电池反应的应用”化学与工业（1991）。

Kiyoshi Otsuka: "A Fuel Cell for the Partial Oxidation of Cyclohexane and Aromatics at Ambient Temperatures" Nature. 345. 697-698 (1990)

Kiyoshi Otsuka：“在环境温度下部分氧化环己烷和芳烃的燃料电池”自然。

喜多 英明編: "エレクトロキャタリシスの展望と応用" アイピ-シ-, 384 (1990)

喜多秀明主编：《电催化的前景与应用》IPPC, 384 (1990)

Kiyoshi Otsuka: "The Partial Oxidations of Benzene and Cyclohexane During Fuel Cell Reactions of O_2 and H_2" Chemistry Letters. 1990. 509-512 (1990)

Kiyoshi Otsuka：“O_2 和 H_2 燃料电池反应过程中苯和环己烷的部分氧化”化学快报。