ヘテロポリアニオンの特性を生かした分子状酸素によるアルカン選択酸化触媒の開発

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本研究では、酸化雰囲気でも安定であり、酸化力や酸性質が構成元素や対陽イオンを変えることにより系統的に制御できるというヘテロポリアニオンの特長を生かして、種々の金属イオンを種々の欠損型ヘテロポリアニオンの空いたサイトに挿入した1〜3置換ポリアニオンを合成し、分子状酸素による低級アルカンの高選択的酸化反応を開発することを目的とした。その結果、(1)欠損型ポリアニオンの簡便で効率的合成法、(2)アニオンと遷移金属との反応を溶媒、溶液のpH、合成温度により制御することによる、単核あるいは3核のオキソ架橋遷移金属サイトの欠損型ポリアニオン中への導入法、(3)3置換型ポリアニオン(PW_9Fe_2NiO_<37>,SiW_9Fe_3O_<37>)による分子状酸素を用いたシクロヘキサン、エチルベンゼンやアダマンタンの356Kという比較的低温での選択酸化、(4)対カチオンと超強酸性を制御したヘテロポリ化合物(Cs_<2.5>Ni_<0.08>H_<1.34>PMo_<11>VO_<40>)による573-673Kでのイソブタンの選択的な酸素酸化、を成功させている。とりわけイソブタンからメタクリル酸を一段で合成する反応ではこれまでにない高収率を達成している。また本反応系がプロパンからアクリル酸生成にも有効であることも見出している。