大気圧空気を酸化剤に用いたアルカンの選択部分酸化触媒系の開発

以常压空气为氧化剂的烷烃选择性部分氧化催化剂体系的研制

• 批准号: 06J05782
• 负责人: 小林 広和
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J05782/
• 关键词: バナジウム; 酸素; アルカン; 立体特異的酸化; 部分酸化; パーオキサイド; アルケン; コバルト; アダマンタン; 部分酸化反応; トリフルオロメタンスルホン酸

酢酸溶媒中、O_2を酸化剤に用いて、反応温度365KでVO(acac)_2触媒によるデカリンの酸化反応を実施した。まず、cis-デカリン酸化を行ったところ、3°酸化物であるcis-9-デカロール、trans-9-デカロール、2°酸化物のアルコール、ケトンそCO_2が生成した。cis-9-デカロールとtrans-9デカロールの比(cis:trans)は83:17であり、立体化学を保持したcis-9-デカロールが選択的に生成した。V触媒はデカリンの3°C-H結合を立体特異的に水酸化できることが明らかとなった。バナジウム配位子を種々検討したところ、酒石酸配位子が有効であり、300Kでcis-デカリンの部分酸化を実確したところ9-デカロールのcis:trans比は94:6となり、かなり立体化学が保持された。V活性種について知見を得るため、酸化剤にH_2O_2および^tBuOOHを用いて反応性を検討した。cis-、trans-デカリン酸化における立体化学保持率ならびにシクロヘキサン/シクロヘキサン-d_<12>競争酸化反応における速度論的同位体効果の比較から、O_2を酸化剤に用いたV触媒系ではV^V(O_2)種が酸化活性種として作用していることが強く示唆された。これらの結果から、V^V(O_2)種がアルカンを水酸化して、アルコールとV^V(O)種を生成し、V^V(O)種がO_2と反応してV^V(O_2)種が再生する反応機構を提案した。

Acidification reaction of VO(acac)_2 catalyst in acetic acid solvent was carried out at 365K. Cis-9, trans-9 and 2° acidified compounds are produced in the presence of CO_2. cis-9-trans-9 (cis:trans) 83:17, stereochemistry cis-9- V catalyst is a 3°C-H bond with stereospecific acidification. The partial acidification of the cis:trans ratio at 300K is confirmed by the 94:6 stereochemistry of the cis:trans ratio at 300K. V-active species are known to be active, acidified, H_2O_2 and BuOOH. The stereochemical retention rate of cis-, trans-<12>, and trans-acidifying species was compared with that of rate-theoretic isoforms in the reaction of acidifying species with O_2. V(O_2) species were active species in the reaction of acidifying species. As a result, V^V(O_2) species were acidified, V^V (O) species were generated, V^V (O) species were O_2 and V^V(O_2) species were regenerated.

项目成果

Simple vanadium(V) catalyst for oxidation of alkane with O2 under mild conditions

• DOI: 10.1246/cl.2007.114
• 发表时间: 2007-01-05
• 期刊: CHEMISTRY LETTERS
• 影响因子: 1.6
• 作者: Kobayashi, Hirokazu;Yamanaka, Ichiro
• 通讯作者: Yamanaka, Ichiro

Catalytic Oxidation of Alkane with O_2 by VO (acac)_2 under Mild Conditions

温和条件下 VO (acac)_2 与 O_2 催化氧化烷烃

• 发表时间: 2008
• 作者: Hirokazu Kobayashi;Ichiro Yamanaka
• 通讯作者: Ichiro Yamanaka

CoO_x/SiO_2触媒によるアダマンタンの酸素酸化反応

CoO_x/SiO_2催化剂金刚烷氧氧化反应

• 发表时间: 2007
• 作者: 小林 広和;山中 一郎
• 通讯作者: 山中 一郎

Oxidation of adamantane with O_2 and reactivity of active species in acetic acid

O_2对金刚烷的氧化及乙酸中活性物质的反应性

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Molecular Catalysis A : Chemical 294
• 作者: Hirokazu Kobayashi;Ichiro Yamanaka
• 通讯作者: Ichiro Yamanaka

バナジウム触媒による酸素を用いたアルカンの部分酸化反応

使用钒催化剂使用氧进行烷烃的部分氧化反应

• 发表时间: 2008
• 作者: 小林広和;山中一郎
• 通讯作者: 山中一郎