東工大、オレフィンのヒドロシリル化反応に高活性を示す固定化ロジウム触媒を開発

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東工大は2017年6月19日、オレフィンのヒドロシリル化反応に高活性を示す固定化ロジウム触媒を開発したと発表した。活性の指標となる触媒回転数は24時間で最大190万回に達し、これまでに報告されている固定化ロジウム触媒と比較して一桁高い値を示したとしている。同触媒をシリコーンの合成に用いることで、必要な貴金属触媒量の大幅な低減が期待できるという。

有機ケイ素化合物から構成されるシリコーンは、撥水剤・塗料・建材・ゴムなどさまざまな用途に利用されている。シリコーンの合成法の1つであるヒドロシリル化反応には貴金属触媒が用いられており、シリコーンの持続的な供給のため触媒量を低減する研究が求められてきた。

東工大はこれまで、固体の表面に複数の活性点を集積することで協奏的触媒作用が発現し、触媒反応が促進されることを明らかにしてきた。今回の研究では、この「活性点集積型触媒」のコンセプトに基づき、ロジウム錯体と第三級アミンをシリカの表面に固定した触媒(SiO2/Rh-NEt2)を開発、この触媒がオレフィンのヒドロシリル化反応に高い活性を示すことを発見した。ロジウムやアミンを別々に使うのではなく、2つを同時に固定する方法を発見したことが成功につながったとしている。

この反応には溶媒が不要のため、有機ケイ素化合物の合成に必要な貴金属触媒量の大幅な低減が期待できるという。また、オレフィンのヒドロシリル化反応では、原料となるオレフィンとヒドロシランの構造を変えることで、必要に応じた構造の有機ケイ素化合物を合成できる。同研究で開発した触媒を用いてさまざまなオレフィンとヒドロシランの反応を行い、いずれも高収率で対応する生成物が得られたとしている。

今後は固体表面での錯体構造に加えて、2つの活性点の配置をチューニングすることによっても、さらなる活性向上が見込まれるという。またロジウムよりも安価な金属を用いる場合でも、高活性触媒を設計・開発できる可能性があるとしている。

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