ハイブリッド触媒を用いた合成ガスとトリメチルベンゼンからのデュレン合成

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1.研究目的:合成ガスをアルキル化剤とするトリメチルベンゼン(TMB)のメチル化により異性体をほとんど含まないデュレンを高い収率で得ることを目的とした。2.研究実施計画と研究成果(1)ハイブリッド触媒の調製とデュレン合成:耐熱性メタノ-ル合成触媒であるZnーCr酸化物と、形状選択性固体酸触媒であるZSMー5ゼオライトから成るハイブリッド触媒を調製した。このハイブリッド触媒を用いると、加圧流通系反応装置を用いた400ー500℃における1,2,4ーTMBの合成ガスによるメチル化において、比較的高い収率(12%)、選択性(生成テトラメチルベンゼン中のデュレン分率:70%)でデュレンを合成できることが明らかになった。(2)ゼオライトの高機能化:Si/Al比の高いZSMー5ゼオライトを用いると、デュレンの収率は高くなるが、選択率は低下した。また、BやMgの酸化物でZSMー5を修飾してもデュレンの収率が低下してしまい、トルエンのメチル化の場合と異なり、形状選択性の向上は認められなかった。一方、SiCl_4を用いてZSMー5の結晶外表面の酸点を選択的に除去すると、デュレンの収率はわずかにしか低下せず、選択性は大幅に向上(84%)した。(3)被アルキル化剤の検討:1,2,4ーTMBのかわりに改質油のC9留分を用いてアルキル化を行なったが、1,2,3ーおよび1,3,5ーTMBは反応せず、被アルキル化にはならないことがわかった。(4)ハイブリッド触媒の高性能化:本研究において、比較的高性能のハイブリッド触媒を見いだせた。しかし、目的達成には活性、選択性の両方においてやや不十分である。したがって、より高性能のハイブリッド触媒の設計を行なわなければならないことが今後の課題である。