高温高圧水を反応溶媒とした高級アルコール生成手法の開発

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炭素数が10のオレフィンである1-デセンを用いて高温高圧水中で水との反応を行った。結果として、水和反応によって目的生成物である2-デカノールの生成が確認された。従来のプロセスではデカノールの生成には数時間、数日の反応時間と錯体触媒などの特殊な触媒が必要とされるが、本反応系であれば水とデセンを高温高圧状態で反応させるのみで、数分の単位で反応が進行でき、高効率な反応プロセスとしての可能性を示した。但し、副生成物として、3-,4-,5-デカノール及び2-から5-デセンの生成が確認され、この反応系が水和反応だけでなく、異性化反応、及び生成したアルコールからの脱水反応が起こることが確認された。また、これらの反応は、水のイオン積の影響を大きく受けることが分かり、特に水のイオン積が常温常圧よりも3桁程度高い値を示す臨界温度(374℃)付近での反応速度が最も大きいことが分かった。反応の特性をより詳細に検討するために、温度、圧力、反応時間などの操作因子を変化させた実験を行い、結果を速度論的に解析した。多数の実験データを元に結果を回帰計算し、水和、異性化、脱水反応の見かけの速度定数を求めた。それぞれの速度定数のアレニウスプロットから活性化エネルギーを求めたところ、水和と異性化反応の活性化エネルギーは経路によらずほぼ同程度であったのに対し、脱水反応の活性化エネルギーは他の反応と比較して大きい値となり、温度の影響を大きく受けることが分かった。結果として、低温領域の方が脱水反応が遅くなることから、生成したアルコールの二次反応を抑えることができるために、高い選択性を得ることができることが分かった。反応には温度などの操作条件と、水の物性が大きく影響することが確認され、この制御によって反応の選択性を大きく変えられる可能性が見出された。