JP2009023897A - Heteropolyoxometallate compound and production method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヘテロポリオキソメタレート化合物およびその製造方法に関する。より詳しくは、前周期遷移金属であるSc、Y、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Crより選ばれる少なくとも一種の元素(B)を二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損構造部位に、元素(B)/ヘテロ原子>1を満たすモル比で導入したヘテロポリオキソメタレート化合物およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a heteropolyoxometalate compound and a method for producing the same. More specifically, at least one element (B) selected from Sc, Y, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Cr, which are the first transition metals, is substituted with a deficient structure site-containing heteropolyoxometalate anion (A ) And a method for producing the heteropolyoxometalate compound introduced at a molar ratio satisfying the element (B) / heteroatom> 1.
ヘテロ原子を中心とし、ポリ原子がヘテロ原子に酸素を介して配位した構造を有するヘテロポリオキソメタレート化合物は、酸化反応や酸塩基反応等の有機反応用触媒として使用できることが広く知られている。特に、ケギン型へテロポリオキソメタレートの構造中にあるべき原子が二つ欠けている欠損構造を有し、その欠損部位に一種類以上の金属元素を二個含有するもの、すなわちポリ原子が一種類以上の他の金属元素により二つ置換された二置換型ヘテロポリオキソメタレートが、一置換型へテロポリオキソメタレートや三置換型へテロポリオキソメタレートに比較して特異な酸化触媒活性を示すことが知られている(非特許文献1参照)。しかしながら、更に高い酸化触媒特性や、ルイス酸触媒、及び新しい機能性材料等として期待される前周期遷移金属元素で置換されたヘテロポリオキソメタレート化合物を得ること、さらにはその製造方法を確立するには工夫の余地があった。 It is widely known that heteropolyoxometalate compounds having a structure in which a polyatom is centered on a heteroatom and coordinated to the heteroatom via oxygen can be used as a catalyst for organic reactions such as oxidation reactions and acid-base reactions. . In particular, it has a deficient structure in which two atoms that should be in the structure of Keggin type heteropolyoxometalate are lacking, and the deficient site contains two or more kinds of metal elements, that is, poly atoms are Disubstituted heteropolyoxometalates that are disubstituted with one or more other metal elements are more specific oxidation catalysts than monosubstituted heteropolyoxometalates and trisubstituted heteropolyoxometalates It is known to show activity (see Non-Patent Document 1). However, it is necessary to obtain a heteropolyoxometalate compound substituted with a forward transition metal element expected as a higher oxidation catalyst property, a Lewis acid catalyst, and a new functional material, and further to establish a production method thereof. There was room for ingenuity.
ヘテロ元素がケイ素であるヘテロポリオキソメタレートの二欠損構造部位にTiを導入した二置換型ポリオキソメタレートが開示されており、該化合物は二欠損型ポリオキソメタレートに二個のTiが二個の酸素原子を介して二量化した構造であることがX線結晶構造解析により明らかにされている(非特許文献2参照)。しかしながら、Sc、Y、Zr、Hf、Nb、Ta、Crより選ばれる少なくとも一種の元素を欠損部位に組み込んだヘテロポリオキソメタレート化合物多量体は開示されておらず、その製造方法の確立と該化合物の構造を明確にすることに工夫の余地があった。 A disubstituted polyoxometalate is disclosed in which Ti is introduced into a two-deficient structure site of a heteropolyoxometalate in which the hetero element is silicon, and the compound contains two Ti atoms in the two-deficient polyoxometalate. An X-ray crystal structure analysis reveals that the structure is dimerized via one oxygen atom (see Non-Patent Document 2). However, there is no disclosure of a heteropolyoxometalate compound multimer in which at least one element selected from Sc, Y, Zr, Hf, Nb, Ta, and Cr is incorporated in the defect site, and the establishment of the production method and the compound There was room for ingenuity in clarifying the structure.
二欠損型及び/又は三欠損構造部位を有するヘテロポリオキソメタレートアニオンと、バナジウム、タンタル、ニオブ、アンチモン、ビスマス、クロム、モリブデン、セレン、テルル、レニウム、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、白金、イリジウム、銀、金、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、インジウム、スカンジウム、イットリウム、チタニウム、ジルコニウム、ハフニウム、ゲルマニウム、スズおよびランタノイドからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含む触媒により、エチレン性二重結合を酸化剤により酸化させて、目的のエポキシ化合物を得ることが開示されている(特許文献1参照)。しかしながら、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Crより選ばれる少なくとも一種の元素を欠損部位に導入した触媒では、エポキシ化反応における生成物の収率が、調製した触媒ごとに異なる現象がしばしば見られ、ヘテロポリオキソメタレート化合物の構造に何らかの相違があるものと考えられたことから、その製造方法の確立と該化合物の構造を明確にすると共に、ヘテロ元素をケイ素やリンからゲルマニウムに変えることにより更に触媒活性を高めることに工夫の余地があった。 Heteropolyoxometalate anion having two- and / or three-defect structural sites, vanadium, tantalum, niobium, antimony, bismuth, chromium, molybdenum, selenium, tellurium, rhenium, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium Platinum, iridium, silver, gold, zinc, aluminum, gallium, indium, scandium, yttrium, titanium, zirconium, hafnium, germanium, tin and a catalyst containing at least one element selected from the group consisting of lanthanoids, It is disclosed that a target epoxy compound is obtained by oxidizing a heavy bond with an oxidizing agent (see Patent Document 1). However, in the catalyst in which at least one element selected from Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Cr is introduced into the defect site, the yield of the product in the epoxidation reaction is as high as that of the prepared catalyst. Therefore, it was thought that there was some difference in the structure of the heteropolyoxometalate compound. Therefore, the manufacturing method was established and the structure of the compound was clarified. There was room for improvement in further improving the catalytic activity by changing from germanium to germanium.
二欠損型ポリオキソメタレートに、希土類、4族、5族、6族、7族、および9、10族のニッケル、パラジウム、イリジウム、白金からなる群から選ばれた元素を欠損部位に導入し、エチレン性二重結合を酸素により酸化させて、目的のエポキシ化合物を得ることが開示されている(特許文献2参照)。しかしながら、ヘテロ元素がリンやゲルマニウムであるヘテロポリオキソメタレート化合物は開示されていない上、目的のエポキシ化合物の収率および選択率は極めて低く、工業レベルでエポキシ化合物を製造することができるようにするために触媒であるヘテロポリオキソメタレート化合物の改良には工夫の余地があると共に、開示されたヘテロポリオキソメタレート化合物の製造方法では所望の元素が欠損部位に導入できない場合があることが分かった。
An element selected from the group consisting of nickel, palladium, iridium and platinum of rare earth,
本発明は上記状況に鑑みてなされたものであり、酸化反応や酸塩基反応等の有機反応や機能性材料等に好適に適用することができる化合物として、二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損構造部位に、前周期遷移金属であるSc、Y、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Crより選ばれる少なくとも一種の元素(B)が、元素(B)/ヘテロ原子>1を満たすモル比で導入されていること特徴とするヘテロポリオキソメタレート化合物を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above situation. As a compound that can be suitably applied to an organic reaction such as an oxidation reaction or an acid-base reaction, a functional material, or the like, a heteropolyoxometa containing a two-deficient structure site is provided. At least one element (B) selected from Sc, Y, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Cr, which are the transition metals in the rate anion (A), is element (B) / hetero. It is an object of the present invention to provide a heteropolyoxometalate compound which is introduced at a molar ratio satisfying an atom> 1.
本発明者らは、酸化反応や酸塩基反応等の有機反応や機能性材料等として工業的に有用なヘテロポリオキソメタレート化合物に着目し鋭意検討を重ねた結果、これまでの製造方法では、生成した化合物が仕込みの上記元素(B)が二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損構造部位に全て導入されていない構造、すなわち、元素(B)/ヘテロ原子≦1であることを明らかになった。同時に、上記元素(B)を元素(B)/ヘテロ原子>1を満たすモル比で導入した新規な構造を有する化合物及びその製造方法を見出し、上記課題を見事に解決できることに想到した。
また、本発明者らは、ヘテロポリオキソメタレート化合物について更に検討を重ねた結果、二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオンの欠損部位にV元素が置換した構造を有する新規なヘテロポリオキソメタレート化合物、及び、ヘテロ原子がリンである新規なヘテロポリオキソメタレート化合物を見出し、本発明に到達したものである。
As a result of intensive investigations focusing on industrially useful heteropolyoxometalate compounds as organic materials and functional materials such as oxidation reactions and acid-base reactions, the present inventors have found that The above-mentioned element (B) charged with the prepared compound is not completely introduced into the deficient structure part of the heteropolyoxometalate anion (A) containing the two deficient structure part, that is, element (B) / heteroatom ≦ 1 It became clear that there was. At the same time, the inventors have found a compound having a novel structure in which the element (B) is introduced at a molar ratio satisfying the element (B) / heteroatom> 1, and a method for producing the compound, and have devised that the above problems can be solved brilliantly.
In addition, as a result of further studies on the heteropolyoxometalate compounds, the present inventors have found that a novel heteropolyoxometalate compound having a structure in which a defect element of a heteropolyoxometalate anion containing a two-deletion structure moiety is substituted with a V element. The present inventors have found a rate compound and a novel heteropolyoxometalate compound in which the heteroatom is phosphorus and have reached the present invention.
すなわち本発明は、ヘテロ原子がケイ素、リンもしくはゲルマニウムであり、かつ、ポリ原子がモリブデン、タングステン、バナジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種以上の元素である二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損構造部位に、Sc、Y、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Crより選ばれる少なくとも一種の元素(B)を、元素(B)/ヘテロ原子>1を満たすモル比で導入することを特徴とするヘテロポリオキソメタレート化合物である。 That is, the present invention provides a heteropolyoxometalate containing a two-deficient structure site in which the heteroatom is silicon, phosphorus or germanium and the polyatom is at least one element selected from the group consisting of molybdenum, tungsten and vanadium. At least one element (B) selected from Sc, Y, Zr, Hf, V, Nb, Ta, and Cr at the deficient structure site of the anion (A), the molar ratio satisfying the element (B) / heteroatom> 1 It is a heteropolyoxometalate compound that is introduced in
本発明はまた、ヘテロ原子に対してポリ原子が酸素原子を介して配位した構造を有するヘテロポリオキソメタレート化合物であって、上記ヘテロポリオキソメタレート化合物は、ヘテロ原子がリン又はゲルマニウムであり、かつ、ポリ原子がモリブデン、タングステン及びバナジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種以上の元素である二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損構造部位に、前周期遷移金属であるV元素(B)が導入されたヘテロポリオキソメタレート構造を有することを特徴とするヘテロポリオキソメタレート化合物でもある。 The present invention is also a heteropolyoxometalate compound having a structure in which a polyatom is coordinated via an oxygen atom to a heteroatom, wherein the heteropolyoxometalate compound has a heteroatom of phosphorus or germanium, In addition, the deficient structure site of the heteropolyoxometalate anion (A) containing at least one element selected from the group consisting of molybdenum, tungsten and vanadium is a deficient structure site, and is a forward transition metal It is also a heteropolyoxometalate compound characterized by having a heteropolyoxometalate structure in which V element (B) is introduced.
本発明はまた、ヘテロ原子に対してポリ原子が酸素原子を介して配位した構造を有するヘテロポリオキソメタレート化合物であって、上記ヘテロポリオキソメタレート化合物は、ヘテロ原子がリンであり、かつ、ポリ原子がモリブデン、タングステン及びバナジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種以上の元素である二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損構造部位に、前周期遷移金属であるV、Sc、Y、Zr、Hf、Nb、Ta及びCrより選ばれる少なくとも一種の元素(B)が導入されたヘテロポリオキソメタレート構造を有することを特徴とするヘテロポリオキソメタレート化合物でもある。 The present invention also provides a heteropolyoxometalate compound having a structure in which a polyatom is coordinated to an heteroatom via an oxygen atom, the heteropolyoxometalate compound having a heteroatom of phosphorus, and V, which is a transition metal in the preceding period, in the deficient structure site of the heteropolyoxometalate anion (A) containing at least one element selected from the group consisting of molybdenum, tungsten and vanadium, It is also a heteropolyoxometalate compound having a heteropolyoxometalate structure into which at least one element (B) selected from Sc, Y, Zr, Hf, Nb, Ta and Cr is introduced.
さらに本発明は、前記へテロポリオキソメタレートアニオン(A)は、γ型のケギン型へテロポリオキソメタレートアニオンであることを特徴とするヘテロポリオキソメタレート化合物であることが好ましいものである。 Further, the present invention is preferably a heteropolyoxometalate compound wherein the heteropolyoxometalate anion (A) is a γ-type Keggin-type heteropolyoxometalate anion. .
本発明は、前記ヘテロポリオキソメタレート化合物を製造する方法であって、へテロポリオキソメタレートアニオン(A)を有する化合物と元素(B)を有する化合物とを反応させる工程を含むことを特徴とするヘテロポリオキソメタレート化合物の製造方法でもある。 The present invention is a method for producing the heteropolyoxometalate compound, comprising a step of reacting a compound having a heteropolyoxometalate anion (A) with a compound having an element (B). This is also a method for producing a heteropolyoxometalate compound.
本発明はまた、前記ヘテロポリオキソメタレート化合物を触媒として使用する方法であって、酸化反応用触媒、及び/又は、酸塩基反応用触媒として用いることを特徴とするヘテロポリオキソメタレート化合物の使用方法でもある。 The present invention is also a method of using the heteropolyoxometalate compound as a catalyst, wherein the heteropolyoxometalate compound is used as an oxidation reaction catalyst and / or an acid-base reaction catalyst. But there is.
本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物は、上述の構成よりなり、これまでの製造方法では合成できなかったヘテロポリオキソメタレート化合物であり、(1)酸化還元性、(2)電気陰性度、(3)磁性、(4)双極子モーメント、(5)酸塩基性、(6)構造といった、物性・性質・構造・触媒活性等の面で、従来のヘテロポリオキソメタレート化合物では成し得なかった性能の発現が期待され、その結果、酸化反応や前周期金属元素の導入により発現するルイス酸性を利用した酸塩基反応等の有機反応用触媒や特異な構造を利用した機能性材料等に適用できる可能性がある。 The heteropolyoxometalate compound of the present invention is a heteropolyoxometalate compound having the above-described structure and which could not be synthesized by the conventional production method. (1) Redox property, (2) Electronegativity, (3 Performances that could not be achieved with conventional heteropolyoxometalate compounds in terms of physical properties, properties, structure, catalytic activity, such as :) magnetism, (4) dipole moment, (5) acid basicity, and (6) structure As a result, it can be applied to catalysts for organic reactions such as acid-base reactions using Lewis acidity, which are expressed by the introduction of oxidation reactions and metal elements, and functional materials using unique structures. There is sex.
本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物は、二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損構造部位に、前周期遷移金属であるSc、Y、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Crより選ばれる少なくとも一種の元素(B)が、元素(B)/ヘテロ原子>1を満たすモル比で導入されていることを特徴とする(以下、第1の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物と表記する。)。
本発明の第1の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物における上記元素(B)と上記ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)との形態としては、元素(B)がヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)の二欠損部位に導入されることになる。二欠損部位に導入されるとは、元素(B)が欠損部位に組み込まれる形態、すなわち、あるべきポリ原子が元素(B)により置換された形態であってもよいし、特に元素(B)のイオン半径が大きい場合には、二欠損部位に元素(B)が組み込まれることなく、配位した形態であってもよい。好ましくは、元素(B)が二欠損部位に組み込まれる形態である。この場合、元素(B)が互いに隣接していることが好ましい。元素(B)が互いに隣接する異性体としては、α、β、γ、δ、ε体等が存在するが、α、β体は角を共有した異性体であり、γ、δ、ε体は稜を共有した異性体である。より好ましくは、β体及び/またはγ体の二欠損ケギン型ポリオキソメタレートアニオンの骨格中に元素(B)が組み込まれた形態であり、この中でも最も好ましくはγ体の二欠損ケギン型ポリオキソメタレートアニオンに組み込まれた形態である。ヘテロポリオキソメタレート化合物は単量体であっても多量体であってもよい。単量体とは、単位構造中にヘテロポリオキソメタレートアニオン部位が一個含まれることを意味し、多量体とは単位構造中にヘテロポリオキソメタレートアニオン部位が複数個含まれることを意味する。このようなヘテロポリオキソメタレート化合物の構造は、X線結晶構造解析、元素分析、UVやFT−IR分光測定等から決定または推定される。
The heteropolyoxometalate compound of the present invention contains Sc, Y, Zr, Hf, V, Nb, Ta, which are transition metals in the deficient structure site of the heteropolyoxometalate anion (A) containing a deficient structure site. Wherein at least one element (B) selected from Cr is introduced at a molar ratio satisfying the element (B) / heteroatom> 1 (hereinafter referred to as heteropolyoxometalate compound of the first form) .)
The form of the element (B) and the heteropolyoxometalate anion (A) in the heteropolyoxometalate compound of the first aspect of the present invention is as follows. The element (B) is a heteropolyoxometalate anion (A). It will be introduced into the defect site. The term “introduced into the two deficient sites” may be a form in which the element (B) is incorporated into the deficient site, that is, a form in which a desired poly atom is replaced by the element (B), and in particular, the element (B). When the ionic radius of is large, the element (B) may be coordinated without being incorporated into the two-deficient site. Preferably, the element (B) is incorporated into two deficient sites. In this case, it is preferable that the elements (B) are adjacent to each other. The isomers in which the element (B) is adjacent to each other include α, β, γ, δ, ε isomers, etc., but the α, β isomers are isomers sharing a corner, and the γ, δ, ε isomers are It is an isomer with shared ridges. More preferred is a form in which the element (B) is incorporated into the skeleton of the β- and / or γ-type two-deficient Keggin-type polyoxometalate anion, and among these, the γ-type two-deficient Keggin-type poly is most preferred. It is a form incorporated into an oxometalate anion. The heteropolyoxometalate compound may be a monomer or a multimer. A monomer means that one heteropolyoxometalate anion site is contained in the unit structure, and a multimer means that a plurality of heteropolyoxometalate anion sites are contained in the unit structure. The structure of such a heteropolyoxometalate compound is determined or estimated from X-ray crystal structure analysis, elemental analysis, UV or FT-IR spectroscopy, and the like.
本発明の第1の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物は一般に塩を形成しており、該塩を製造する際のカチオン源としては、無機塩でも有機塩でも良いが、中でも酢酸塩、硝酸塩、ハロゲン化物塩、アルカリ金属塩、アルカリ土類塩、プロトン塩、アンモニウム塩、有機アンモニウム塩等が好適であり、例えば、上記へテロポリオキソメタレートアニオン(A)と上記元素(B)が共存する液に、該塩を粉体のまま、もしくは溶液として添加して、上記へテロポリオキソメタレート化合物の製造を行うことになる。上記へテロポリオキソメタレートアニオン(A)や上記元素(B)が元々持つカチオンを利用してもよい。 The heteropolyoxometalate compound of the first aspect of the present invention generally forms a salt, and the cation source in producing the salt may be an inorganic salt or an organic salt, and among them, acetate, nitrate, halogen Suitable examples include chloride salts, alkali metal salts, alkaline earth salts, proton salts, ammonium salts, and organic ammonium salts. For example, a liquid in which the heteropolyoxometalate anion (A) and the element (B) coexist. The salt is added as a powder or as a solution to produce the heteropolyoxometalate compound. The cation originally possessed by the heteropolyoxometalate anion (A) or the element (B) may be used.
本発明の第1の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物における元素(B)の合計含有量としては、化合物中のヘテロ原子1個に対して1個を超えることが好ましい。より好ましくは、1.2個以上であり、更に好ましくは、1.5個以上である。また、5個以下であることが好ましい。より好ましくは3個以下であり、更に好ましくは、2.5個以下である。
上記ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)は、結晶構造中で、あるべきポリ原子が二つ欠けている二欠損構造部位を有するヘテロポリオキソメタレートアニオンであって、ヘテロ原子がケイ素、リン、もしくはゲルマニウムであり、かつ、ポリ原子がモリブデン、タングステン、バナジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種以上のものである。このようなヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)は、ヘテロ原子に酸素を介してポリ原子が10個配位したケギン型と呼ばれる結晶構造を有するものである。
The total content of the element (B) in the heteropolyoxometalate compound of the first aspect of the present invention is preferably more than one for one heteroatom in the compound. More preferably, it is 1.2 or more, and still more preferably 1.5 or more. Moreover, it is preferable that it is 5 or less. More preferably, it is 3 or less, and more preferably 2.5 or less.
The heteropolyoxometalate anion (A) is a heteropolyoxometalate anion having a two-deficient structure site lacking two poly atoms that should be present in the crystal structure, wherein the hetero atom is silicon, phosphorus, or germanium. And at least one poly atom selected from the group consisting of molybdenum, tungsten, and vanadium. Such a heteropolyoxometalate anion (A) has a crystal structure called Keggin type in which 10 polyatoms are coordinated to heteroatoms via oxygen.
本発明の第1の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物におけるヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)は、下記一般式(1)で表されるケギン型ヘテロポリオキソメタレートアニオンであることが好ましい。
一般式(1)
[QM10Oj]k− (1)
ここで、一般式(1)において、Qはヘテロ原子であるケイ素、リン、もしくはゲルマニウム原子を表す。Mはポリ原子を表す。jとkは正数であり、kはQとMの価数によって決まる。より好ましくは、Mがタングステンであるケギン型ヘテロポリオキソメタレートアニオンである。更に好ましくは、Qがケイ素であり、Mがタングステンであるケギン型ヘテロポリオキソメタレートアニオンである。
また、ケギン型ヘテロポリオキソメタレートアニオンは、その異性体構造がβ体及び/またはγ体であるものが好ましい。より好ましくは、Qがケイ素又はゲルマニウムである[β−SiW10O36]8−及び/または[γ−SiW10O36]8−、または、[β−GeW10O36]8−及び/または[γ−GeW10O36]8−である。
更に好ましくは、[γ−SiW10O36]8−または[γ−GeW10O36]8−であり、最も好ましくは、Qがケイ素である[γ−SiW10O36]8−である。
The heteropolyoxometalate anion (A) in the heteropolyoxometalate compound of the first aspect of the present invention is preferably a Keggin type heteropolyoxometalate anion represented by the following general formula (1).
General formula (1)
[QM 10 O j ] k- (1)
Here, in General formula (1), Q represents a silicon, phosphorus, or germanium atom which is a hetero atom. M represents a poly atom. j and k are positive numbers, and k is determined by the valences of Q and M. More preferably, it is a Keggin type heteropolyoxometalate anion in which M is tungsten. More preferably, it is a Keggin type heteropolyoxometalate anion in which Q is silicon and M is tungsten.
Further, the Keggin heteropolyoxometalate anion preferably has a β-isomer and / or a γ-isomer structure. More preferably, [β-SiW 10 O 36 ] 8− and / or [γ-SiW 10 O 36 ] 8− , or [β-GeW 10 O 36 ] 8− and / or Q is silicon or germanium. [Γ-GeW 10 O 36 ] 8− .
More preferably, [γ-SiW 10 O 36] 8- or [γ-GeW 10 O 36] is 8, and most preferably, Q is a silicon [γ-SiW 10 O 36] 8-.
本発明の第1の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物で用いるヘテロポリオキソメタレートアニオンは二欠損型であるが、本発明の作用効果を有する限り、一欠損型または三欠損型のものを含んでいても良い。
ヘテロポリオキソメタレートアニオンの塩を形成する対カチオンとしては、例えば、プロトン、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類カチオン、亜鉛イオン、ランタニドイオン、アルミニウムイオン、インジウムイオン、錫イオン、鉛イオン、鉄イオン等の遷移金属イオンや、第四級アンモニウム塩(アンモニウム塩、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩、テトラプロピルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩、トリブチルメチルアンモニウム塩、トリオクチルメチルアンモニウム塩、トリラウリルメチルアンモニウム塩、ベンジルトリメチルアンモニウム塩、ベンジルトリエチルアンモニウム塩、ベンジルトリブチルアンモニウム塩、セチルピリジニウム塩)、第四級ホスホニウム塩(テトラメチルホスホニウム塩、テトラエチルホスホニウム塩、テトラブチルホスホニウム塩、テトラフェニルホスホニウム塩、エチルトリフェニルホスホニウム塩、ベンジルトリフェニルホスホニウム塩)等の有機カチオンが好適である。カチオンは一種類または二種類以上用いることができる。
上記元素(B)は、Sc、Y、Zr、V、Hf、Nb、Ta、Crより選ばれる少なくとも一種の元素であるが、用いる用途により適宜選択することができる。より好ましくは、Zr、V、Hf、Nb、Crであり、更に好ましくは、Zr、V、Hfである。また、元素(B)を導入したヘテロポリオキソメタレート化合物の混合物や、異種元素を導入したヘテロポリオキソメタレート化合物を合成する場合には、上記元素(B)より選ばれる元素を二種以上使用しても良い。
The heteropolyoxometalate anion used in the heteropolyoxometalate compound of the first aspect of the present invention is a two-deficient type, but includes one-deficient or three-deficient types as long as it has the effects of the present invention. Also good.
Examples of counter cations that form salts of heteropolyoxometalate anions include protons, alkali metal cations, alkaline earth cations, zinc ions, lanthanide ions, aluminum ions, indium ions, tin ions, lead ions, and iron ions. Transition metal ions and quaternary ammonium salts (ammonium salt, tetramethylammonium salt, tetraethylammonium salt, tetrapropylammonium salt, tetrabutylammonium salt, tributylmethylammonium salt, trioctylmethylammonium salt, trilaurylmethylammonium salt, Benzyltrimethylammonium salt, benzyltriethylammonium salt, benzyltributylammonium salt, cetylpyridinium salt), quaternary phosphonium salt (tetramethylphosphonate) Umushio, tetraethyl phosphonium salt, tetrabutyl phosphonium salt, tetraphenylphosphonium salt, ethyltriphenylphosphonium salts, and organic cation such as benzyl triphenyl phosphonium salt) are preferred. One kind or two or more kinds of cations can be used.
The element (B) is at least one element selected from Sc, Y, Zr, V, Hf, Nb, Ta, and Cr, and can be appropriately selected depending on the intended use. More preferred are Zr, V, Hf, Nb, and Cr, and still more preferred are Zr, V, and Hf. In addition, when synthesizing a mixture of heteropolyoxometalate compounds into which element (B) is introduced or heteropolyoxometalate compounds into which heterogeneous elements are introduced, two or more elements selected from the above elements (B) are used. May be.
上記元素(B)を導入する際に使用する形態としては塩の形態でも、酸化物等の形態でも良い。塩としては、無機塩でも有機塩でも良いが、中でも酢酸塩、硝酸塩、ハロゲン化物塩、ナトリウム塩、カリウム塩、プロトン塩、アンモニウム塩、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩、テトラプロピルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩等が好適である。導入する上記元素(B)を含む多核錯体のような複合型の塩を用いることも可能である。
合成に使用する上記元素(B)を含む塩のモル量としては、ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)1モルに対して、1モルより多いことが好ましい。より好ましくは1.1モル以上であり、更に好ましくは、1.5モル以上である。また、8モル以下であることが好ましい。より好ましくは3モル以下であり、更に好ましくは、2.5モル以下である。
上記二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオン(A)と元素(B)は、元素(B)/ヘテロ原子>1を満たすモル比で導入されているが、本発明の作用効果を有する限り、元素(B)/ヘテロ原子≦1のものを含んでいても良い。ヘテロポリオキソメタレート化合物は、元素(B)/ヘテロ原子>1を満たすモル比の化合物を少なくとも10%以上含み、好ましくは30%以上、より好ましくは50%以上、さらに好ましくは70%以上を含むものである。
The form used when introducing the element (B) may be a salt form or an oxide form. The salt may be an inorganic salt or an organic salt, but among them, acetate salt, nitrate salt, halide salt, sodium salt, potassium salt, proton salt, ammonium salt, tetramethylammonium salt, tetraethylammonium salt, tetrapropylammonium salt, tetra Butyl ammonium salt and the like are preferred. It is also possible to use a complex salt such as a polynuclear complex containing the element (B) to be introduced.
The molar amount of the salt containing the element (B) used in the synthesis is preferably more than 1 mol with respect to 1 mol of the heteropolyoxometalate anion (A). More preferably, it is 1.1 mol or more, More preferably, it is 1.5 mol or more. Moreover, it is preferable that it is 8 mol or less. More preferably, it is 3 mol or less, More preferably, it is 2.5 mol or less.
The heteropolyoxometalate anion (A) and the element (B) containing the two-deficient structure site are introduced in a molar ratio satisfying the element (B) / heteroatom> 1, but have the effects of the present invention. As long as the element (B) / heteroatom ≦ 1, it may be included. The heteropolyoxometalate compound contains at least 10% or more of a compound having a molar ratio satisfying the element (B) / hetero atom> 1, preferably 30% or more, more preferably 50% or more, and further preferably 70% or more. It is a waste.
本発明はまた、ヘテロ原子に対してポリ原子が酸素原子を介して配位した構造を有するヘテロポリオキソメタレート化合物であって、該ヘテロポリオキソメタレート化合物は、ヘテロ原子がリン又はゲルマニウムであり、かつ、ポリ原子がモリブデン、タングステン及びバナジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種以上の元素である二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損構造部位に、前周期遷移金属であるV元素(B)が導入されたヘテロポリオキソメタレート構造を有するヘテロポリオキソメタレート化合物でもある(以下、第2の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物と表記する。)。 The present invention is also a heteropolyoxometalate compound having a structure in which a polyatom is coordinated to an heteroatom via an oxygen atom, the heteropolyoxometalate compound having a heteroatom of phosphorus or germanium, In addition, the deficient structure site of the heteropolyoxometalate anion (A) containing at least one element selected from the group consisting of molybdenum, tungsten and vanadium is a deficient structure site, and is a forward transition metal It is also a heteropolyoxometalate compound having a heteropolyoxometalate structure into which element V (B) has been introduced (hereinafter referred to as a second form of heteropolyoxometalate compound).
本発明の第2の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物において、前周期遷移金属であるV元素(B)とヘテロ原子(A)とのモル比は特に制限されないが、元素(B)/ヘテロ原子>1の関係を満たすモル比でV元素が導入されたものであることが好ましい。このようなモル比を満たすものであると、酸素原子を介したV二置換型ヘテロポリオキソメタレート化合物を実現することができ、二つのV元素と架橋酸素原子が協同的かつ特異的に作用することが可能となる。
なお、この場合、本発明の作用効果を有する限り、元素(B)/ヘテロ原子≦1のものを含んでいても良い。ヘテロポリオキソメタレート化合物は、元素(B)/ヘテロ原子>1を満たすモル比の化合物を少なくとも10%以上含むものが好ましい。より好ましくは30%以上、更に好ましくは50%以上含むものである。最も好ましくは70%以上を含むものである。
In the heteropolyoxometalate compound of the second aspect of the present invention, the molar ratio between the V element (B), which is the transition metal of the first period, and the heteroatom (A) is not particularly limited, but the element (B) / heteroatom> It is preferable that the V element is introduced at a molar ratio satisfying the relationship of 1. When the molar ratio is satisfied, a V-disubstituted heteropolyoxometalate compound via an oxygen atom can be realized, and two V elements and a bridging oxygen atom act cooperatively and specifically. It becomes possible.
In this case, the element (B) / heteroatom ≦ 1 may be included as long as it has the effect of the present invention. The heteropolyoxometalate compound preferably contains at least 10% of a molar ratio of the compound satisfying the element (B) / hetero atom> 1. More preferably 30% or more, still more preferably 50% or more. Most preferably, it contains 70% or more.
上記第2の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物における元素(B)とヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)との形態は、上述した第1の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物と同様である。したがって、元素(B)がヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)の二欠損部位に導入されることになる限り、あるべきポリ原子が元素(B)により置換された形態であってもよいし、二欠損部位に元素(B)が組み込まれることなく、配位した形態であってもよいが、元素(B)が二欠損部位に組み込まれる形態であることが好ましく、この場合、元素(B)が互いに隣接していることが好ましい。より好ましくは、β体及び/またはγ体の二欠損ケギン型ポリオキソメタレートアニオンの骨格中に元素(B)が組み込まれた形態であり、最も好ましくはγ体の二欠損ケギン型ポリオキソメタレートアニオンに組み込まれた形態である。
また、ヘテロポリオキソメタレート化合物は、単量体であっても多量体であってもよい。
The form of the element (B) and the heteropolyoxometalate anion (A) in the heteropolyoxometalate compound of the second form is the same as the heteropolyoxometalate compound of the first form described above. Therefore, as long as the element (B) is to be introduced into the two deficient sites of the heteropolyoxometalate anion (A), a form in which the desired poly atom is substituted with the element (B) may be used. The element (B) may be coordinated without incorporating the element (B) into the defect site, but the element (B) is preferably incorporated into the two defect sites. In this case, the element (B) is It is preferable that they are adjacent to each other. More preferably, it is a form in which the element (B) is incorporated into the skeleton of the two-deficient Keggin-type polyoxometalate anion of β-form and / or γ-form, and most preferably the two-deficient Keggin-type polyoxometalate of γ-form. It is a form incorporated in the rate anion.
Further, the heteropolyoxometalate compound may be a monomer or a multimer.
上記第2の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物におけるヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)は、上記一般式(1)で表されるケギン型ヘテロポリオキソメタレートアニオンであることが好ましい。上記一般式(1)におけるQは、ゲルマニウムであることが好ましい。すなわち、第2の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物は、ヘテロ原子がゲルマニウムであることが好ましい。上記一般式(1)におけるポリ原子Mは、タングステン、モリブデンであることが好ましい。より好ましくは、タングステンである。
第2の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物として、特に好ましくは、その異性体構造がβ体及び/またはγ体である[β−GeW10O36]8−及び/または[γ−GeW10O36]8−である。最も好ましくは、[γ−GeW10O36]8−である。
The heteropolyoxometalate anion (A) in the heteropolyoxometalate compound of the second form is preferably a Keggin type heteropolyoxometalate anion represented by the general formula (1). Q in the general formula (1) is preferably germanium. That is, in the heteropolyoxometalate compound of the second form, the heteroatom is preferably germanium. The poly atom M in the general formula (1) is preferably tungsten or molybdenum. More preferably, it is tungsten.
The heteropolyoxometalate compound of the second form is particularly preferably [β-GeW 10 O 36 ] 8- and / or [γ-GeW 10 O 36 , whose isomer structure is β-form and / or γ-form. ] 8- . Most preferred is [γ-GeW 10 O 36 ] 8− .
上記ヘテロ原子がゲルマニウムであり、二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損構造部位に、前周期遷移金属であるV元素(B)が導入されたヘテロポリオキソメタレート構造を有するヘテロポリオキソメタレート化合物は、アルカン酸化反応等の、これまで高収率を達成することが困難だった反応にも触媒として高い活性を示すものとなり、酸化反応用触媒として好適に用いることができるものとなる。
このような、本発明の第2の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物であって、ヘテロ原子がゲルマニウムであるものを必須とする酸化反応用触媒もまた、本発明の1つである。
A heteropolyoxometalate structure in which the heteroatom is germanium and a V-element (B), which is a transition metal in the preceding period, is introduced into a deficient structure site of a heteropolyoxometalate anion (A) containing a deficient structure site. The heteropolyoxometalate compound has high activity as a catalyst for reactions that have been difficult to achieve in the past, such as alkane oxidation reactions, and can be suitably used as an oxidation reaction catalyst. It will be a thing.
Such an oxidation reaction catalyst which essentially requires the heteropolyoxometalate compound of the second aspect of the present invention, in which the hetero atom is germanium, is also one aspect of the present invention.
本発明の第2の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物におけるカチオン源となる対カチオンの種類、ヘテロポリオキソメタレート化合物における元素(B)合計含有量並びに元素(B)を導入する際の形態並びに合成に使用する元素(B)を含む塩のモル量は、上述した第1の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物と同様である。 For the type of counter cation serving as a cation source in the heteropolyoxometalate compound of the second form of the present invention, the total content of element (B) in the heteropolyoxometalate compound, and the form and synthesis when element (B) is introduced The molar amount of the salt containing the element (B) used is the same as that of the heteropolyoxometalate compound of the first form described above.
本発明はまた、ヘテロ原子に対してポリ原子が酸素原子を介して配位した構造を有するヘテロポリオキソメタレート化合物であって、該ヘテロポリオキソメタレート化合物は、ヘテロ原子がリンであり、かつ、ポリ原子がモリブデン、タングステン及びバナジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種以上の元素である二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損構造部位に、前周期遷移金属であるV、Sc、Y、Zr、Hf、Nb、Ta及びCrより選ばれる少なくとも一種の元素(B)が導入されたヘテロポリオキソメタレート構造を有するヘテロポリオキソメタレート化合物でもある(以下、第3の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物と表記する。)。 The present invention also provides a heteropolyoxometalate compound having a structure in which a polyatom is coordinated to a heteroatom via an oxygen atom, the heteropolyoxometalate compound having a heteroatom of phosphorus, and V, which is a transition metal in the preceding period, in the deficient structure site of the heteropolyoxometalate anion (A) containing at least one element selected from the group consisting of molybdenum, tungsten and vanadium, It is also a heteropolyoxometalate compound having a heteropolyoxometalate structure into which at least one element (B) selected from Sc, Y, Zr, Hf, Nb, Ta and Cr is introduced (hereinafter referred to as a third form of heteropolyoxometalate compound). This is referred to as an oxometalate compound.)
本発明の第3の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物において、前周期遷移金属である元素(B)とヘテロ原子(A)とのモル比は特に制限されないが、元素(B)/ヘテロ原子>1の関係を満たすモル比で元素(B)が導入されたものであることが好ましい。このようなモル比を満たすものであると、酸素原子を介した元素(B)二置換型ヘテロポリオキソメタレート化合物を実現することができ、二つの元素(B)と架橋酸素原子が協同的かつ特異的に作用することが可能となる。
なお、この場合、本発明の作用効果を有する限り、元素(B)/ヘテロ原子≦1のものを含んでいても良い。ヘテロポリオキソメタレート化合物は、元素(B)/ヘテロ原子>1を満たすモル比の化合物を少なくとも10%以上含むものが好ましい。より好ましくは30%以上、更に好ましくは50%以上である。最も好ましくは70%以上を含むものである。
In the heteropolyoxometalate compound of the third aspect of the present invention, the molar ratio between the element (B) which is the transition metal of the first period and the heteroatom (A) is not particularly limited, but the element (B) / heteroatom> 1 It is preferable that the element (B) is introduced at a molar ratio satisfying the above relationship. When such a molar ratio is satisfied, an element (B) disubstituted heteropolyoxometalate compound via an oxygen atom can be realized, and the two elements (B) and the bridging oxygen atom are cooperative and It becomes possible to act specifically.
In this case, the element (B) / heteroatom ≦ 1 may be included as long as it has the effect of the present invention. The heteropolyoxometalate compound preferably contains at least 10% of a molar ratio of the compound satisfying the element (B) / hetero atom> 1. More preferably, it is 30% or more, More preferably, it is 50% or more. Most preferably, it contains 70% or more.
上記第3の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物は、元素(B)がV、Zr、Hf、Nb、Ta及びCrより選ばれる少なくとも一種の元素であることが好ましい。より好ましくは、V、Zr、Nb及びCrである。更に好ましくは、Vである。
ヘテロポリオキソメタレート化合物における元素(B)の合計含有量、元素(B)を導入する際に使用する形態、及び、合成に使用する元素(B)を含む塩のモル量は、上述した第1の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物と同様である。
また、第3の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物におけるカチオン源となる対カチオンの種類は、上述した第1の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物と同様である。
In the heteropolyoxometalate compound of the third form, the element (B) is preferably at least one element selected from V, Zr, Hf, Nb, Ta and Cr. More preferred are V, Zr, Nb and Cr. More preferably, it is V.
The total content of the element (B) in the heteropolyoxometalate compound, the form used when the element (B) is introduced, and the molar amount of the salt containing the element (B) used in the synthesis are as described above. It is the same as the heteropolyoxometalate compound of the form.
Moreover, the kind of the counter cation used as the cation source in the heteropolyoxometalate compound of the third form is the same as that of the heteropolyoxometalate compound of the first form described above.
上記第3の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物における元素(B)とヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)との形態は、上述した第1の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物と同様である。したがって、元素(B)がヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)の二欠損部位に導入されることになる限り、あるべきポリ原子が元素(B)により置換された形態であってもよいし、二欠損部位に元素(B)が組み込まれることなく、配位した形態であってもよいが、元素(B)が二欠損部位に組み込まれる形態であることが好ましく、この場合、元素(B)が互いに隣接していることが好ましい。より好ましくは、β体及び/またはγ体の二欠損ケギン型ポリオキソメタレートアニオンの骨格中に元素(B)が組み込まれた形態であり、最も好ましくはγ体の二欠損ケギン型ポリオキソメタレートアニオンに組み込まれた形態である。 The form of the element (B) and the heteropolyoxometalate anion (A) in the heteropolyoxometalate compound of the third form is the same as the heteropolyoxometalate compound of the first form described above. Therefore, as long as the element (B) is to be introduced into the two deficient sites of the heteropolyoxometalate anion (A), a form in which the desired poly atom is substituted with the element (B) may be used. The element (B) may be coordinated without incorporating the element (B) into the defect site, but the element (B) is preferably incorporated into the two defect sites. In this case, the element (B) is It is preferable that they are adjacent to each other. More preferably, it is a form in which the element (B) is incorporated into the skeleton of the two-deficient Keggin-type polyoxometalate anion of β-form and / or γ-form, and most preferably the two-deficient Keggin-type polyoxometalate of γ-form. It is a form incorporated in the rate anion.
上記第3の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物におけるヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)は、上記一般式(1)で表されるケギン型ヘテロポリオキソメタレートアニオンであることが好ましい。この場合、上記一般式(1)におけるQは、リンである。上記一般式(1)におけるポリ原子Mは、タングステン、モリブデンであることが好ましい。より好ましくは、タングステンである。
第3の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物として、特に好ましくは、その異性体構造がβ体及び/またはγ体である[β−PW10O36]7−及び/または[γ−PW10O36]7−である。最も好ましくは、[γ−PW10O36]7−である。
The heteropolyoxometalate anion (A) in the heteropolyoxometalate compound of the third form is preferably a Keggin type heteropolyoxometalate anion represented by the general formula (1). In this case, Q in the general formula (1) is phosphorus. The poly atom M in the general formula (1) is preferably tungsten or molybdenum. More preferably, it is tungsten.
The heteropolyoxometalate compound of the third form is particularly preferably [β-PW 10 O 36 ] 7- and / or [γ-PW 10 O 36 whose isomer structure is β-form and / or γ-form. ] 7- . Most preferred is [γ-PW 10 O 36 ] 7- .
本発明の第1、2及び3の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物は、へテロポリオキソメタレートアニオン(A)に対する対カチオンがアルキルアンモニウム塩のカチオンであることが好ましい。アルキルアンモニウム塩としては、炭素原子数4〜48のものが好ましい。より好ましくは、4〜40である。
アルキルアンモニウム塩としては、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩、テトラプロピルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩、トリブチルメチルアンモニウム塩、トリオクチルメチルアンモニウム塩、トリラウリルメチルアンモニウム塩、ベンジルトリメチルアンモニウム塩、ベンジルトリエチルアンモニウム塩、ベンジルトリブチルアンモニウム塩、セチルピリジニウム塩等が挙げられる。これらの中でも、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩、テトラプロピルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩、トリブチルメチルアンモニウム塩、ベンジルトリメチルアンモニウム塩、ベンジルトリエチルアンモニウム塩、ベンジルトリブチルアンモニウム塩が好ましい。より好ましくは、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩、トリブチルメチルアンモニウム塩、ベンジルトリエチルアンモニウム塩である。
In the heteropolyoxometalate compounds of the first, second and third aspects of the present invention, the counter cation with respect to the heteropolyoxometalate anion (A) is preferably a cation of an alkyl ammonium salt. The alkyl ammonium salt is preferably one having 4 to 48 carbon atoms. More preferably, it is 4-40.
Examples of alkylammonium salts include tetramethylammonium salt, tetraethylammonium salt, tetrapropylammonium salt, tetrabutylammonium salt, tributylmethylammonium salt, trioctylmethylammonium salt, trilaurylmethylammonium salt, benzyltrimethylammonium salt, benzyltriethylammonium salt Salt, benzyltributylammonium salt, cetylpyridinium salt and the like. Among these, tetramethylammonium salt, tetraethylammonium salt, tetrapropylammonium salt, tetrabutylammonium salt, tributylmethylammonium salt, benzyltrimethylammonium salt, benzyltriethylammonium salt, and benzyltributylammonium salt are preferable. More preferred are tetramethylammonium salt, tetraethylammonium salt, tetrabutylammonium salt, tributylmethylammonium salt, and benzyltriethylammonium salt.
上記第3の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物において、対カチオンとしてアルキルアンモニウム塩のカチオンを用いると、過酸化水素により分解する従来のリン中心ポリオキソメタレート化合物と異なり、過酸化水素によっても分解しない安定なリン中心ポリオキソメタレート化合物が得られる。また、有機溶媒にも溶解することができるようになるため、この化合物は、エポキシ化反応等の酸化反応に高活性を示す触媒として好適に用いることができる。更に、有機溶媒に溶解しない場合においても、不均一系触媒として分解することなく、エポキシ化反応等の酸化反応に高活性を示す触媒として好適に用いることができ、対カチオンとしてアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩のカチオンを用いて不均一系触媒を使用した場合には、その活性が非常に低いことと大きく異なっている。これは、アルキルアンモニウム塩のカチオンを用いたヘテロポリオキソメタレート化合物がチャネル構造を形成し、表面積が劇的に向上すると共に、基質や溶媒等がその中に入り込むことができるためと考えられ、X線結晶構造解析等により確認することができる。またチャネル構造の構築や保持を目的として、反応に不活性な〔(C4H9)4N〕4〔γ−SiW12O40〕等を系に共存させることもできる。
このような、上記第3の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物であって、対カチオンがアルキルアンモニウム塩のカチオンであるものを必須とする酸化反応用触媒もまた、本発明の1つである。
以下においては、本発明の第1、第2、及び、第3の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物をまとめて本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物と表記する。
In the heteropolyoxometalate compound of the third form, when a cation of an alkylammonium salt is used as a counter cation, unlike a conventional phosphorus-centered polyoxometalate compound that decomposes with hydrogen peroxide, it does not decompose with hydrogen peroxide. A stable phosphorus-centered polyoxometalate compound is obtained. Further, since the compound can be dissolved in an organic solvent, the compound can be suitably used as a catalyst exhibiting high activity in an oxidation reaction such as an epoxidation reaction. Furthermore, even when it is not dissolved in an organic solvent, it can be suitably used as a catalyst exhibiting high activity in an oxidation reaction such as an epoxidation reaction without being decomposed as a heterogeneous catalyst. When a heterogeneous catalyst is used using a cation of an earth metal salt, its activity is very different from that of a very low activity. This is thought to be because the heteropolyoxometalate compound using a cation of an alkylammonium salt forms a channel structure, the surface area is dramatically improved, and a substrate, a solvent, or the like can enter into the channel structure. It can be confirmed by line crystal structure analysis or the like. In addition, [(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-SiW 12 O 40 ] etc., which are inert to the reaction, can coexist in the system for the purpose of constructing and maintaining the channel structure.
Such a catalyst for an oxidation reaction which essentially comprises the heteropolyoxometalate compound of the third form, wherein the counter cation is a cation of an alkylammonium salt, is also one aspect of the present invention.
Hereinafter, the heteropolyoxometalate compounds of the first, second, and third aspects of the present invention are collectively referred to as the heteropolyoxometalate compound of the present invention.
本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物の製造方法は、上記へテロポリオキソメタレートアニオン(A)に上記元素(B)を導入する際に、(A)および(B)が共存する液のpHを0.1〜7.5に設定する工程を含むことを特徴とし、また、(A)および(B)を液中で7分間以上共存させる工程を含むことを特徴とする。7分間以上共存させなければ、上記元素(B)が上記へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損部位に完全に導入されない可能性がある。
上記元素(B)の添加としては、上記ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)を含む溶液または混合液中に、元素(B)の塩または化合物を、粉体のままもしくは溶液として添加して行うことが好ましいが、(A)と同時に添加するか、または先に溶媒中に溶解された状況で行っても良い。元素(B)の塩または化合物の添加は、一括添加しても良いし、徐々に添加しても良い。へテロポリオキソメタレート化合物の製造は、一回の工程で行っても、複数回に分けて行っても良い。例えば、(B)の所定量のうちの一部を残した状態でいったん生成物を取り出し、再度生成物を溶媒に再溶解した後、残りの(B)を添加する方法でもよい。
In the method for producing a heteropolyoxometalate compound of the present invention, when the element (B) is introduced into the heteropolyoxometalate anion (A), the pH of the liquid in which (A) and (B) coexist is adjusted. It includes a step of setting to 0.1 to 7.5, and further includes a step of allowing (A) and (B) to coexist in a liquid for 7 minutes or more. If it does not coexist for 7 minutes or more, the element (B) may not be completely introduced into the defect site of the heteropolyoxometalate anion (A).
The addition of the element (B) is performed by adding the salt or compound of the element (B) as a powder or as a solution to the solution or mixed solution containing the heteropolyoxometalate anion (A). However, it may be added at the same time as (A) or may be carried out in the state of being dissolved in a solvent first. The element (B) salt or compound may be added all at once or gradually. The production of the heteropolyoxometalate compound may be carried out in one step or in several steps. For example, a method may be used in which a product is once taken out while leaving a part of a predetermined amount of (B), the product is redissolved in a solvent, and then the remaining (B) is added.
pHとしては、0.1〜7.5の範囲が良く、好ましくは0.15〜6.0であり、より好ましくは、0.2〜3.5であり、更に好ましくは、0.25〜2.9である。pHの設定は、上記へテロポリオキソメタレート化合物の構造を決定する重要な要素の一つであり、上記元素(B)の種類によって上記の範囲内で適宜選定すればよい。上記元素(B)の添加に伴いpHが変化する場合には、酸もしくは塩基により適宜最適値に設定することもできる。 As pH, the range of 0.1-7.5 is good, Preferably it is 0.15-6.0, More preferably, it is 0.2-3.5, More preferably, it is 0.25- 2.9. The setting of the pH is one of the important factors that determine the structure of the heteropolyoxometalate compound, and may be appropriately selected within the above range depending on the type of the element (B). When pH changes with the addition of the element (B), it can be appropriately set to an optimum value with an acid or a base.
ヘテロポリオキソメタレート化合物製造時に使用する溶媒としては、特に限定されるものではないが、水や含水有機溶媒および有機溶媒を用いることができる。有機溶媒は水に溶解するものでも溶解しないものでも良いが、アセトン、アセトニトリル、メタノール、エタノール、プロパノール、t−ブタノール、クロロホルム等が好適である。より好ましくは、水である。 Although it does not specifically limit as a solvent used at the time of heteropolyoxometalate compound manufacture, Water, a water-containing organic solvent, and an organic solvent can be used. The organic solvent may be either soluble or insoluble in water, but acetone, acetonitrile, methanol, ethanol, propanol, t-butanol, chloroform and the like are suitable. More preferably, it is water.
上記溶媒の体積は、上記ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)1ミリモルに対して、0.5mL以上であることが好ましい。より好ましくは1mL以上であり、更に好ましくは1.5mL以上である。また、300mL以下であることが好ましい。より好ましくは200mL以下であり、更に好ましくは、180mL以下である。
上記溶媒の液温は、0℃以上120℃以下が好ましい。より好ましくは、5℃以上75℃以下であり、更に好ましくは、10℃以上50℃以下である。
上記ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)への二種類の上記元素(B)の導入は、上記(A)と上記(B)を7分間以上共存させることになる。より好ましくは、10分以上であり、更に好ましくは、20分以上である。また、48時間以内であることが好ましい。より好ましくは、24時間以内である。7分間以上共存させるとは、上記ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)0.34ミリモルを使用した時に、主に均一系溶液中で上記元素(B)と共存させる時間を意味し、ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)を含む溶液または混合液中に、元素(B)を含む塩または化合物を添加し終えた時点から、上記無機塩や有機塩の添加等により、上記へテロポリオキソメタレート化合物を析出させる時点までの間の時間を指す。上記ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)の使用ミリモル数(0.34 x nミリモル)(nは正数)により、例えば0.68ミリモル使用時には14分間共存させるといった具合に、共存時間を適宜n倍とする方が好ましい。共存中に不純物等の沈殿が発生した場合は、必要に応じて取り除くことができる。共存させる時間の設定は、上記へテロポリオキソメタレート化合物の構造を決定する重要な要素の一つであり、上記元素(B)の種類によって上記の範囲内で適宜選定すればよい。へテロポリオキソメタレート化合物は、再結晶等により精製することが可能である。ただし、上記元素(B)がVである場合にはこの限りではなく、上記ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)の使用ミリモル数にかかわらず、7分間以上共存させればよい。
The volume of the solvent is preferably 0.5 mL or more with respect to 1 mmol of the heteropolyoxometalate anion (A). More preferably, it is 1 mL or more, More preferably, it is 1.5 mL or more. Moreover, it is preferable that it is 300 mL or less. More preferably, it is 200 mL or less, More preferably, it is 180 mL or less.
The liquid temperature of the solvent is preferably 0 ° C. or higher and 120 ° C. or lower. More preferably, it is 5 degreeC or more and 75 degrees C or less, More preferably, it is 10 degreeC or more and 50 degrees C or less.
The introduction of the two types of the element (B) into the heteropolyoxometalate anion (A) causes the (A) and the (B) to coexist for 7 minutes or longer. More preferably, it is 10 minutes or more, More preferably, it is 20 minutes or more. Also, it is preferably within 48 hours. More preferably, it is within 24 hours. Coexisting for 7 minutes or more means a time for coexisting with the element (B) mainly in a homogeneous solution when 0.34 mmol of the heteropolyoxometalate anion (A) is used. When the salt or compound containing the element (B) is completely added to the solution or mixture containing the anion (A), the heteropolyoxometalate compound is added by addition of the inorganic salt or organic salt. It refers to the time between deposition. Depending on the number of millimoles of the heteropolyoxometalate anion (A) used (0.34 x n millimoles) (n is a positive number), for example, when coexisting for 14 minutes when using 0.68 millimoles, the coexistence time is appropriately multiplied by n Is more preferable. If precipitation of impurities or the like occurs during coexistence, it can be removed as necessary. The setting of the coexistence time is one of the important elements for determining the structure of the heteropolyoxometalate compound, and may be appropriately selected within the above range depending on the type of the element (B). Heteropolyoxometalate compounds can be purified by recrystallization or the like. However, this is not the case when the element (B) is V, and it may be present for 7 minutes or more regardless of the number of millimoles of the heteropolyoxometalate anion (A) used.
本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物を、例えば触媒として利用する場合、気相・液相・超臨界相等いずれの反応場においても使用することができる。その使用形態としては、気相反応で用いる場合、触媒自体を固体として反応を行う形態や触媒を担体に担持して反応を行う形態が可能である。触媒担体としては、各種イオン交換樹脂、シリカ、アルミナ、チタニア、シルコニア、酸化錫や他の酸化物等の一般的に気−固反応に使用される担体を用いることができる。 When the heteropolyoxometalate compound of the present invention is used, for example, as a catalyst, it can be used in any reaction field such as a gas phase, a liquid phase, and a supercritical phase. As a usage form, when used in a gas phase reaction, a form in which the reaction is carried out with the catalyst itself as a solid or a form in which the reaction is carried by supporting the catalyst on a carrier is possible. As the catalyst carrier, carriers generally used for gas-solid reactions such as various ion exchange resins, silica, alumina, titania, sirconia, tin oxide and other oxides can be used.
触媒自体を固体として使用する場合、上述した第1又は第2の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物を用いる場合には、好ましい対カチオンは、プロトン、カリウムイオン、ナトリウムイオン、セシウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、ランタニドイオン、鉄イオン、錫イオン、銅イオン、パラジウムイオン、白金イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、チタンイオン、ジルコニウムイオン、バナジウムイオン、ニオブイオン、クロムイオン、マンガンイオン、ルテニウムイオン、ロジウムイオン、イリジウムイオン、インジウムイオン、アルキルアンモニウムイオンである。上述した第3の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物を用いる場合には、対カチオンとしてアルキルアンモニウムイオンを用いることが好ましい。 When the catalyst itself is used as a solid, when the heteropolyoxometalate compound of the first or second form described above is used, preferred counter cations are proton, potassium ion, sodium ion, cesium ion, magnesium ion, calcium. Ion, barium ion, zinc ion, aluminum ion, lanthanide ion, iron ion, tin ion, copper ion, palladium ion, platinum ion, cobalt ion, nickel ion, titanium ion, zirconium ion, vanadium ion, niobium ion, chromium ion, Manganese ion, ruthenium ion, rhodium ion, iridium ion, indium ion, and alkylammonium ion. When the heteropolyoxometalate compound of the third form described above is used, it is preferable to use an alkylammonium ion as a counter cation.
液相反応で用いる場合には、触媒を溶解させて均一系で反応させる形態、触媒を溶媒に溶解させずに液相に懸濁させて反応を行う形態が挙げられる。触媒を固相として反応を行うことも可能である。この時、対カチオンを変更することで触媒自体を固体として使用することができ、反応後の触媒と生成物の分離が容易になる。 When used in a liquid phase reaction, a form in which the catalyst is dissolved and reacted in a homogeneous system, and a form in which the reaction is carried out by suspending the catalyst in the liquid phase without dissolving it in the solvent are mentioned. It is also possible to carry out the reaction using the catalyst as a solid phase. At this time, by changing the counter cation, the catalyst itself can be used as a solid, and the catalyst and the product after the reaction can be easily separated.
また、触媒を担体に担持することによっても、触媒を固相として使用することができる。触媒担体としては、各種イオン交換樹脂、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫や他の酸化物等の一般的に不均一系反応に使用される担体を用いることができる。均一系及び/または不均一系で反応を行うに際し、好ましい対カチオンは、上述した第1又は第2の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物を用いる場合には、プロトン、アンモニウムイオン、カリウムイオン、ナトリウムイオン、セシウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、ランタニドイオン、鉄イオン、錫イオン、銅イオン、パラジウムイオン、白金イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、チタンイオン、ジルコニウムイオン、バナジウムイオン、ニオブイオン、クロムイオン、マンガンイオン、ルテニウムイオン、ロジウムイオン、イリジウムイオン、インジウムイオン、並びに、テトラブチルアンモニウム塩、テトラオクチルアンモニウム塩、トリオクチルアンモニウム塩、セチルトリメチルアンモニウム塩、メチルトリセチルアンモニウム塩、セチルピリジニウム塩等のアルキルアンモニウム塩のイオンであり、一種類または二種類以上用いることができる。上述した第3の形態のヘテロポリオキソメタレート化合物を用いる場合には、対カチオンとしてテトラブチルアンモニウム塩、テトラオクチルアンモニウム塩、トリオクチルアンモニウム塩、セチルトリメチルアンモニウム塩、メチルトリセチルアンモニウム塩等のアルキルアンモニウム塩のイオンを用いることが好ましい。 Further, the catalyst can be used as a solid phase by supporting the catalyst on a carrier. As the catalyst carrier, carriers generally used for heterogeneous reactions such as various ion exchange resins, silica, alumina, titania, zirconia, tin oxide and other oxides can be used. In carrying out the reaction in a homogeneous system and / or a heterogeneous system, preferred counter cations are protons, ammonium ions, potassium ions, sodium ions when the heteropolyoxometalate compound of the first or second form described above is used. , Cesium ion, magnesium ion, calcium ion, barium ion, zinc ion, aluminum ion, lanthanide ion, iron ion, tin ion, copper ion, palladium ion, platinum ion, cobalt ion, nickel ion, titanium ion, zirconium ion, vanadium Ion, niobium ion, chromium ion, manganese ion, ruthenium ion, rhodium ion, iridium ion, indium ion, tetrabutylammonium salt, tetraoctylammonium salt, trioctyl Ammonium salts, cetyl trimethyl ammonium salts, methyl tri cetyl ammonium salt, an ion of the alkyl ammonium salts such as cetyl pyridinium salts, can be used one kind or two or more kinds. When the heteropolyoxometalate compound of the third form described above is used, alkylammonium such as tetrabutylammonium salt, tetraoctylammonium salt, trioctylammonium salt, cetyltrimethylammonium salt, methyltricetylammonium salt, etc. as a counter cation It is preferred to use salt ions.
本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物は、種々の酸化反応や酸塩基反応等の有機反応用触媒として適用することができるものであるが、中でも酸化反応や酸塩基反応を液相で行う際に好適に適用することができるものである。 The heteropolyoxometalate compound of the present invention can be applied as a catalyst for organic reactions such as various oxidation reactions and acid-base reactions, and is particularly suitable for conducting oxidation reactions and acid-base reactions in the liquid phase. It can be applied to.
上記酸化反応の具体例としては特に限定されず、例えば、(1)不飽和結合の酸化(アルケンやアルキンの不飽和二重結合や不飽和三重結合の酸化)、(2)水酸基の酸化、(3)ヘテロ原子の酸化(硫黄原子や窒素原子等の酸化)、(4)飽和炭化水素部位の酸化、(5)芳香環の酸化、(6)これら(1)〜(5)以外の酸化カップリング反応等の酸化反応等が挙げられる。このような酸化反応により被酸化性官能基が酸化され、酸化された有機化合物が製造されることになる。 Specific examples of the oxidation reaction are not particularly limited. For example, (1) oxidation of unsaturated bond (oxidation of unsaturated double bond or unsaturated triple bond of alkene or alkyne), (2) oxidation of hydroxyl group, ( 3) Oxidation of hetero atoms (oxidation of sulfur atoms, nitrogen atoms, etc.), (4) Oxidation of saturated hydrocarbon sites, (5) Oxidation of aromatic rings, (6) Oxidation cups other than these (1) to (5) Examples thereof include an oxidation reaction such as a ring reaction. By such an oxidation reaction, the oxidizable functional group is oxidized, and an oxidized organic compound is produced.
本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物は、上述した中でも、液相での不飽和結合の酸化や飽和炭化水素部位の酸化触媒として好適である。以下では、本発明の好ましい実施形態として上記触媒を用い、酸化剤により酸化して含酸素有機化合物の製造を行う場合における反応基質、酸化剤、製造条件等について説明する。 Among the above-described heteropolyoxometalate compounds of the present invention, the heteropolyoxometalate compound is suitable as an oxidation catalyst for unsaturated bonds in the liquid phase and saturated hydrocarbon moieties. Hereinafter, a reaction substrate, an oxidizing agent, manufacturing conditions, and the like in the case of producing an oxygen-containing organic compound by oxidizing with an oxidizing agent using the catalyst as a preferred embodiment of the present invention will be described.
本発明において使用する反応基質としては、非環式であっても環式有機化合物であってもよく、具体的には、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン、アダマンタン等のアルカン類;プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−ペンテン、イソプレン、ジイソブチレン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン、1−エイコセン、プロピレンのトリマーおよびテトラマー類、1,3−ブタジエン等の末端にエチレン性二重結合を有するアルケン;2−ブテン、2−オクテン、2−メチル−1−ヘキセン、2,3−ジメチル−2−ブテン等の分子内部にエチレン性二重結合を有するアルケン;シクロペンテン、シクロヘキセン、1−フェニル−1−シクロヘキセン、1−メチル−1−シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、シクロデセン、シクロペンタジエン、シクロデカトリエン、シクロオクタジエン、ジシクロペンタジエン、メチレンシクロプロパン、メチレンシクロペンタン、メチレンシクロヘキサン、ビニルシクロヘキサン、ノルボルネン等の環式アルケン;トルエン、エチルトルエン、ジエチルトルエン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、イソプロピルエチルベンゼン、ジイソプロピルベンゼン、プロピルベンゼン、4,4’−ジメチルビフェニル、4−t−ブチル−1−メチルベンゼン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、1,2,3−トリメチルベンゼン、1,2,4,5−テトラメチルベンゼン等の側鎖を持つ芳香族化合物;ベンゼン等が挙げられる。 The reaction substrate used in the present invention may be acyclic or a cyclic organic compound. Specifically, methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane, nonane, Alkanes such as decane, undecane, dodecane, tridecane, tetradecane, cyclopropane, cyclobutane, cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclononane, cyclodecane, adamantane; propylene, 1-butene, 1-hexene, 1-pentene, Isoprene, diisobutylene, 1-heptene, 1-octene, 1-nonene, 1-undecene, 1-dodecene, 1-tridecene, 1-tetradecene, 1-pentadecene, 1-heptadecene, 1-octadecene, 1-nonadecene, 1 -Eicosene, propylene Trimers and tetramers, alkenes having an ethylenic double bond at the terminal, such as 1,3-butadiene; 2-butene, 2-octene, 2-methyl-1-hexene, 2,3-dimethyl-2-butene, etc. Alkenes having an ethylenic double bond inside the molecule; cyclopentene, cyclohexene, 1-phenyl-1-cyclohexene, 1-methyl-1-cyclohexene, cycloheptene, cyclooctene, cyclodecene, cyclopentadiene, cyclodecatriene, cyclooctadiene, Cyclic alkenes such as dicyclopentadiene, methylenecyclopropane, methylenecyclopentane, methylenecyclohexane, vinylcyclohexane, norbornene; toluene, ethyltoluene, diethyltoluene, ethylbenzene, diethylbenzene, isopropylbenzene Zen, isopropylethylbenzene, diisopropylbenzene, propylbenzene, 4,4′-dimethylbiphenyl, 4-t-butyl-1-methylbenzene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, 1,2,3-trimethylbenzene , 1,2,4,5-tetramethylbenzene and other aromatic compounds having side chains; benzene and the like.
これらの中でも、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロオクタン、アダマンタン、炭素数3〜12のアルケン、エチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、o−キシレン、p−キシレン、ベンゼンが好適である。基質の種類としては、一種類または二種類以上用いることができる。 Among these, methane, ethane, propane, butane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, cyclopentane, cyclohexane, cyclooctane, adamantane, C3-C12 alkene, ethylbenzene, isopropylbenzene, toluene, o-xylene , P-xylene and benzene are preferred. One type or two or more types of substrates can be used.
上記反応基質はまた、例えば、−CHO、−COOH、−CN、−COOR、−OR(Rは、水素、アルキル、シクロアルキル、アリールまたはアリルアルキル置換基を表す)等の官能基や、アリール基、アリルアルキル基、ハロゲン基、ニトロ基、スルホン酸基、カルボニル基、水酸基等を有していても良い。 The reaction substrate may also be a functional group such as, for example, —CHO, —COOH, —CN, —COOR, —OR (where R represents a hydrogen, alkyl, cycloalkyl, aryl, or allylalkyl substituent), or an aryl group. An allylalkyl group, a halogen group, a nitro group, a sulfonic acid group, a carbonyl group, a hydroxyl group, and the like.
このような化合物としては、例えば、アリルメチルエーテル、アリルビニルエーテル、ジアリルエーテル、o−トルイル酸、m−トルイル酸、p−トルイル酸、o−トルアルデヒド、m−トルアルデヒド、p−トルアルデヒド、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、2,4−ジメチルベンズアルデヒド、アリルアルコール、ホモアリルアルコール、桂皮アルコール、クロチルアルコール、ペンテノール、ヘキセノール、シクロヘキセノール、ヘプテノール、オクテノール、アクロレイン、桂皮アルデヒド、クロチルアルデヒド、ペンテナール、ヘキセナール、オクテナール等が挙げられる。 Examples of such compounds include allyl methyl ether, allyl vinyl ether, diallyl ether, o-toluic acid, m-toluic acid, p-toluic acid, o-tolualdehyde, m-tolualdehyde, p-tolualdehyde, o -Cresol, m-cresol, p-cresol, 2,4-dimethylbenzaldehyde, allyl alcohol, homoallyl alcohol, cinnamon alcohol, crotyl alcohol, pentenol, hexenol, cyclohexenol, heptenol, octenol, acrolein, cinnamic aldehyde, Examples include crotyl aldehyde, pentenal, hexenal, octenal and the like.
上記酸化反応における酸化剤としては、例えば、酸素イオンや酸素ラジカル、ペルオキシドやスーパーペルオキシドを生成しうるものを用いることができ、例えば、分子状酸素、過酸化水素やクメンヒドロパーオキシド、t−ブチルヒドロパーオキシド、過酢酸等の有機過酸化物、酸素と水素の混合ガス、酸素と水素と窒素の混合ガス、一酸化二窒素、ヨードシルベンゼン等が挙げられる。これらの中でも、分子状酸素や過酸化水素が好適である。 As the oxidizing agent in the oxidation reaction, for example, those capable of generating oxygen ions, oxygen radicals, peroxides and superperoxides can be used, for example, molecular oxygen, hydrogen peroxide, cumene hydroperoxide, t-butyl. Examples thereof include organic peroxides such as hydroperoxide and peracetic acid, a mixed gas of oxygen and hydrogen, a mixed gas of oxygen, hydrogen and nitrogen, dinitrogen monoxide, and iodosylbenzene. Among these, molecular oxygen and hydrogen peroxide are preferable.
分子状酸素を酸化剤として使用する場合、酸素圧力は0.0001atm以上、150atm以下であることが好ましい。より好ましくは、0.01atm以上、50atm以下である。過酸化水素を酸化剤として使用する場合、過酸化水素の使用形態としては、実用的には0.01〜70質量%の水溶液、アルコール類の溶液が好適であるが、100%の過酸化水素も使用可能である。使用量としては、反応基質と過酸化水素のモル比(反応基質のモル数/過酸化水素のモル数)が1000/1以下となるようにすることが好ましく、より好ましくは100/1以下である。また、1/1000以上となるようにすることが好ましく、より好ましくは、1/500以上である。 When molecular oxygen is used as the oxidizing agent, the oxygen pressure is preferably 0.0001 atm or more and 150 atm or less. More preferably, it is 0.01 atm or more and 50 atm or less. When hydrogen peroxide is used as an oxidizing agent, a practical use form of hydrogen peroxide is preferably an aqueous solution of 0.01 to 70% by mass or a solution of alcohols. Can also be used. The amount used is preferably such that the molar ratio of the reaction substrate to hydrogen peroxide (number of moles of reaction substrate / number of moles of hydrogen peroxide) is 1000/1 or less, more preferably 100/1 or less. is there. Moreover, it is preferable to set it as 1/1000 or more, More preferably, it is 1/500 or more.
上記ヘテロポリオキソメタレート触媒の使用量としては、反応基質1モルに対して、0.000000001モル以上とすることが好ましく、また、10000モル以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.0000001モル以上であり、また、5000モル以下である。また、触媒の種類としては、一種類または二種類以上用いることができる。 The amount of the heteropolyoxometalate catalyst used is preferably 0.000000001 mol or more, and preferably 10,000 mol or less, per 1 mol of the reaction substrate. More preferably, it is 0.0000001 mol or more and 5000 mol or less. Moreover, as a kind of catalyst, it can use 1 type or 2 types or more.
上記反応方法としては、上記反応基質および酸化剤に酸化反応用触媒を接触させることにより反応を行うことが好ましい。気相反応もしくは液相反応のいずれの反応方法にも、本発明の酸化反応用触媒を使用することが可能であるが、基質と酸化剤を溶媒に溶解させて液相中で反応を行うことが反応活性の面でより好ましい。 As the reaction method, it is preferable to carry out the reaction by bringing an oxidation reaction catalyst into contact with the reaction substrate and the oxidizing agent. The oxidation reaction catalyst of the present invention can be used for any reaction method of gas phase reaction or liquid phase reaction, but the reaction is carried out in the liquid phase by dissolving the substrate and the oxidizing agent in a solvent. Is more preferable in terms of reaction activity.
上記反応を液相中で行う場合、用いる溶媒としては、水および/または有機溶媒であり、有機溶媒としては一種類または二種類以上用いることができる。このような有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ノルマルまたはイソプロパノール、第三級ブタノール等の炭素数1〜6の第一、二、三級の一価アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のエチレンオキシド、プロピレンオキシドが開環したオリゴマー類、エチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン等のケトン類、ジメチルホルムアミド、ニトロメタン、アセトニトリル、ベンゾニトリル等の窒素化合物、リン酸トリエチル、リン酸ジエチルヘキシル等のリン酸エステル等のリン化合物、クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素、ノルマルヘキサン、ノルマルヘプタン等の脂肪族炭化水素、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、シクロペンタン等の脂環式炭化水素等が挙げられる。 When performing the said reaction in a liquid phase, as a solvent to be used, it is water and / or an organic solvent, and can use 1 type, or 2 or more types as an organic solvent. Examples of such an organic solvent include primary, secondary, and tertiary monohydric alcohols having 1 to 6 carbon atoms such as methanol, ethanol, normal or isopropanol, and tertiary butanol, ethylene glycol, propylene glycol, and glycerin. Polyhydric alcohols, ethylene oxides such as diethylene glycol and triethylene glycol, oligomers with ring-opened propylene oxide, ethers such as ethyl ether, isopropyl ether, dioxane and tetrahydrofuran, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and acetyl acetone , Nitrogen compounds such as dimethylformamide, nitromethane, acetonitrile and benzonitrile, phosphorus compounds such as phosphate esters such as triethyl phosphate and diethylhexyl phosphate, Holm, halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, n-hexane, aliphatic hydrocarbons n-heptane, toluene, xylene and like aromatic hydrocarbons, cyclohexane, alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane and the like.
上記溶媒の中でも、水、炭素数1〜6のアルコール類、ジクロロメタン、ヘプタン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ニトロメタン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン等や、これらの混合物を用いることが好ましい。なお、反応基質化合物が反応条件で液体の場合には、上記溶媒を使用することなくニートで反応を行うことも可能である。 Among the above solvents, it is preferable to use water, alcohols having 1 to 6 carbon atoms, dichloromethane, heptane, acetonitrile, benzonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, nitromethane, toluene, xylene, cyclohexane, or a mixture thereof. In addition, when the reaction substrate compound is a liquid under the reaction conditions, it is possible to perform the reaction neat without using the solvent.
上記反応における反応系は、中性〜酸性であることが好ましく、反応系中に酸性物質を加えても良い。酸性物質としては、例えば、ブレンステッド酸、ルイス酸等が挙げられ、一種または二種以上を用いることができる。ブレンステッド酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸等の鉱酸や酢酸、安息香酸、蟻酸、トリフルオロメタンスルホン酸等の有機酸類、ゼオライト類、混合酸化物類等の無機酸類が好適であり、ルイス酸としては、塩化アルミニウム、塩化第二鉄、塩化ホウ素化合物、塩化第二錫、フッ化アンチモン、塩化亜鉛、チタン化合物、ゼオライト類、混合酸化物等が好適である。更に無機、有機酸性塩を用いることもできる。 The reaction system in the above reaction is preferably neutral to acidic, and an acidic substance may be added to the reaction system. Examples of the acidic substance include Bronsted acid, Lewis acid and the like, and one kind or two or more kinds can be used. Examples of Bronsted acids include mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, and boric acid, and organic acids such as acetic acid, benzoic acid, formic acid, and trifluoromethanesulfonic acid, and inorganic materials such as zeolites and mixed oxides. Acids are preferred, and Lewis acid is preferably aluminum chloride, ferric chloride, boron chloride compounds, stannic chloride, antimony fluoride, zinc chloride, titanium compounds, zeolites, mixed oxides, and the like. Furthermore, inorganic and organic acid salts can also be used.
上記反応における反応系において水が存在する場合には、場合によっては相間移動触媒や界面活性剤を共存させることができる。また光照射下での反応を行うことも可能である。 When water is present in the reaction system in the above reaction, a phase transfer catalyst or a surfactant can coexist depending on the case. It is also possible to carry out the reaction under light irradiation.
上記反応における反応条件としては、例えば、反応温度は、液相反応の場合には、0℃以上が好ましく、より好ましくは10℃以上である。また250℃以下が好ましく、より好ましくは、180℃以下である。反応時間は、数分以上が好ましく、また150時間以内が好ましい。より好ましくは、48時間以内である。反応圧力は、常圧以上が好ましく、また、150atm以下が好ましい。より好ましくは、50atm以下である。また、減圧下で反応を行うこともできる。気相反応の場合には、100℃以上が好ましく、より好ましくは150℃以上である。また600℃以下が好ましく、より好ましくは、500℃以下である。反応時間は、数分以上が好ましく、また1000時間以内が好ましい。より好ましくは、800時間以内である。反応圧力は、常圧以上が好ましく、また、150atm以下が好ましい。より好ましくは、100atm以下である。 As the reaction conditions in the above reaction, for example, in the case of a liquid phase reaction, the reaction temperature is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher. Moreover, 250 degrees C or less is preferable, More preferably, it is 180 degrees C or less. The reaction time is preferably several minutes or longer, and is preferably within 150 hours. More preferably, it is within 48 hours. The reaction pressure is preferably normal pressure or higher, and is preferably 150 atm or lower. More preferably, it is 50 atm or less. The reaction can also be performed under reduced pressure. In the case of a gas phase reaction, 100 ° C. or higher is preferable, and 150 ° C. or higher is more preferable. Moreover, 600 degrees C or less is preferable, More preferably, it is 500 degrees C or less. The reaction time is preferably several minutes or longer, and is preferably within 1000 hours. More preferably, it is within 800 hours. The reaction pressure is preferably normal pressure or higher, and is preferably 150 atm or lower. More preferably, it is 100 atm or less.
上記反応において、本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物を触媒として使用することにより、含酸素有機化合物を製造することができ、各種工業製品の製造において用いる中間体や原料として有用な化合物であるこれら化合物を供給するための製造方法として好適に適用することができる。 In the above reaction, by using the heteropolyoxometalate compound of the present invention as a catalyst, an oxygen-containing organic compound can be produced, and these compounds are useful compounds as intermediates and raw materials used in the production of various industrial products. It can apply suitably as a manufacturing method for supplying.
上記酸塩基反応の具体例としては特に限定されず、例えば、(1)エステル化反応、(2)炭素骨格異性化反応、(3)重合反応、(4)付加反応、(5)開環反応、(6)脱離反応(7)アセタール化反応(8)ケタール化反応(9)芳香族求電子置換反応(10)芳香族求核置換反応(11)アルドール反応(12)ピナコール転移反応(13)ベックマン転移反応(14)カニッツァロ反応(15)クライゼン縮合反応(16)ダルゼンズ縮合反応(17)ディールズアルダー反応(18)フリーデルクラフツ反応(19)フリース転移反応(20)ガッターマン・コッホ反応(21)マンニッヒ反応(22)マイケル反応(23)プリンス反応(24)グリコシル化反応(25)加溶媒分解反応(26)1,3−双極性環状付加反応(27)エン反応やカルボニル−エン反応(28)これら(1)〜(27)以外の酸塩基反応等が挙げられる。このような酸塩基反応により、官能基や骨格が新しく構築された有機化合物の製造が可能となる。 Specific examples of the acid-base reaction are not particularly limited. For example, (1) esterification reaction, (2) carbon skeleton isomerization reaction, (3) polymerization reaction, (4) addition reaction, and (5) ring-opening reaction. (6) elimination reaction (7) acetalization reaction (8) ketalization reaction (9) aromatic electrophilic substitution reaction (10) aromatic nucleophilic substitution reaction (11) aldol reaction (12) pinacol transfer reaction (13 ) Beckmann rearrangement reaction (14) Cannizzaro reaction (15) Claisen condensation reaction (16) Darzens condensation reaction (17) Diels-Alder reaction (18) Friedel-Crafts reaction (19) Friesch rearrangement reaction (20) Guttermann-Koch reaction (21) ) Mannich reaction (22) Michael reaction (23) Prince reaction (24) Glycosylation reaction (25) Solvolysis reaction (26) 1,3-dipolar cycloaddition reaction 27) ene reaction or carbonyl - ene reaction (28) (1) to (27) acid-base reaction or the like other than the like. By such an acid-base reaction, it is possible to produce an organic compound in which a functional group or a skeleton is newly constructed.
本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物は、上述した中でも、特に液相での不飽和結合のエン反応やカルボニル−エン反応等のシグマトロピー反応に対する酸塩基触媒として好適である。以下では、本発明の好ましい実施形態として上記触媒を用い、該反応を行う場合における反応基質、製造条件等について説明する。 The heteropolyoxometalate compounds of the present invention are particularly suitable as acid-base catalysts for sigmatropy reactions such as ene reactions of unsaturated bonds and carbonyl-ene reactions in the liquid phase. Hereinafter, a reaction substrate, production conditions, and the like in the case of performing the reaction using the catalyst as a preferred embodiment of the present invention will be described.
本発明において使用する反応基質としては、非環式であっても環式有機化合物であってもよく、分子間反応を起こすものであっても分子内反応を起こすものであってもよい。具体的には、エチレン性二重結合やアセチレン性三重結合を有するアルケン、カルボニル基含有化合物、及びその両方の官能基を持つ化合物等が挙げられる。これらの中でも、炭素数3〜24のアルケン、ホルムアルデヒド、一酸化炭素、シトロネラール類等が挙げられる。 The reaction substrate used in the present invention may be acyclic or a cyclic organic compound, and may cause an intermolecular reaction or an intramolecular reaction. Specific examples include alkenes having an ethylenic double bond or an acetylenic triple bond, carbonyl group-containing compounds, and compounds having both functional groups. Among these, C3-C24 alkene, formaldehyde, carbon monoxide, citronellals, etc. are mentioned.
上記ヘテロポリオキソメタレート触媒の使用量としては、反応基質1モルに対して、0.000000001モル以上とすることが好ましく、また、10000モル以下とすることが好ましい。より好ましくは、0.0000001モル以上であり、また、5000モル以下である。また、触媒の種類としては、一種類または二種類以上用いることができる。 The amount of the heteropolyoxometalate catalyst used is preferably 0.000000001 mol or more, and preferably 10,000 mol or less, per 1 mol of the reaction substrate. More preferably, it is 0.0000001 mol or more and 5000 mol or less. Moreover, as a kind of catalyst, it can use 1 type or 2 types or more.
上記反応方法としては、気相反応もしくは液相反応のいずれの反応方法にも、本発明の酸塩基反応用触媒を使用することが可能であるが、液相中で反応を行うことが好ましい。
反応を液相中で行う場合、用いる溶媒としては、一種類または二種類以上用いることができ、例えば、メタノール、エタノール、ノルマルまたはイソプロパノール、第三級ブタノール等の炭素数1〜6の第一、二、三級の一価アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のエチレンオキシド、プロピレンオキシドが開環したオリゴマー類、エチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン等のケトン類、ジメチルホルムアミド、ニトロメタン、アセトニトリル、ベンゾニトリル等の窒素化合物、リン酸トリエチル、リン酸ジエチルヘキシル等のリン酸エステル等のリン化合物、クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素、ノルマルヘキサン、ノルマルヘプタン等の脂肪族炭化水素、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロヘキサン、シクロペンタン等の脂環式炭化水素等が挙げられる。
As the above reaction method, the acid-base reaction catalyst of the present invention can be used in any of the gas phase reaction and liquid phase reaction, but the reaction is preferably carried out in the liquid phase.
When the reaction is carried out in the liquid phase, one or two or more kinds of solvents can be used. For example, methanol, ethanol, normal or isopropanol, tertiary butanol and the like having 1 to 6 carbon atoms, Secondary and tertiary monohydric alcohols, polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol and glycerin, ethylene oxides such as diethylene glycol and triethylene glycol, oligomers with ring-opened propylene oxide, ethyl ether, isopropyl ether, dioxane, tetrahydrofuran, etc. Ethers, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetylacetone, nitrogen compounds such as dimethylformamide, nitromethane, acetonitrile, benzonitrile, triethyl phosphate, phosphorus Phosphorus compounds such as phosphate esters such as diethylhexyl, halogenated hydrocarbons such as chloroform and dichloromethane, aliphatic hydrocarbons such as normal hexane and normal heptane, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, cyclohexane, cyclopentane, etc. An alicyclic hydrocarbon etc. are mentioned.
上記溶媒の中でも、ジクロロメタン、クロロホルム、ヘキサン、ヘプタン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ニトロメタン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン等や、これらの混合物を用いることが好ましい。なお、反応基質化合物が反応条件で液体の場合には、上記溶媒を使用することなくニートで反応を行うことも可能である。 Among the above solvents, it is preferable to use dichloromethane, chloroform, hexane, heptane, acetonitrile, benzonitrile, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, nitromethane, toluene, xylene, cyclohexane, or a mixture thereof. In addition, when the reaction substrate compound is a liquid under the reaction conditions, it is possible to perform the reaction neat without using the solvent.
上記反応における反応条件としては、例えば、反応温度は、液相反応の場合には、0℃以上が好ましく、より好ましくは10℃以上である。また250℃以下が好ましく、より好ましくは、180℃以下である。反応時間は、数分以上が好ましく、また150時間以内が好ましい。より好ましくは、48時間以内である。反応雰囲気は特に限定されるものではないが、空気、酸素、窒素、アルゴン等の雰囲気が好ましい。反応圧力は、常圧以上が好ましく、また、150atm以下が好ましい。より好ましくは、50atm以下である。また、減圧下で反応を行うこともできる。気相反応の場合には、100℃以上が好ましく、より好ましくは150℃以上である。また600℃以下が好ましく、より好ましくは、500℃以下である。反応時間は、数分以上が好ましく、また1000時間以内が好ましい。より好ましくは、800時間以内である。反応圧力は、常圧以上が好ましく、また、150atm以下が好ましい。より好ましくは、100atm以下である。 As the reaction conditions in the above reaction, for example, in the case of a liquid phase reaction, the reaction temperature is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher. Moreover, 250 degrees C or less is preferable, More preferably, it is 180 degrees C or less. The reaction time is preferably several minutes or longer, and is preferably within 150 hours. More preferably, it is within 48 hours. The reaction atmosphere is not particularly limited, but an atmosphere of air, oxygen, nitrogen, argon or the like is preferable. The reaction pressure is preferably normal pressure or higher, and is preferably 150 atm or lower. More preferably, it is 50 atm or less. The reaction can also be performed under reduced pressure. In the case of a gas phase reaction, 100 ° C. or higher is preferable, and 150 ° C. or higher is more preferable. Moreover, 600 degrees C or less is preferable, More preferably, it is 500 degrees C or less. The reaction time is preferably several minutes or longer, and is preferably within 1000 hours. More preferably, it is within 800 hours. The reaction pressure is preferably normal pressure or higher, and is preferably 150 atm or lower. More preferably, it is 100 atm or less.
上記反応において、本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物を触媒として使用することにより、含酸素有機化合物等を製造することができ、各種工業製品の製造において用いる中間体や原料として有用な化合物であるこれら化合物を供給するための製造方法として好適に適用することができる。 In the above reaction, by using the heteropolyoxometalate compound of the present invention as a catalyst, an oxygen-containing organic compound or the like can be produced, and these are compounds useful as intermediates and raw materials used in the production of various industrial products. It can apply suitably as a manufacturing method for supplying a compound.
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例のみに限定されるものではない。pHの測定には、HORIBA製pHメーターF−22およびHORIBA製電極6366−10Dを使用した。上記pHは、水もしくは含水有機溶媒を溶媒として用いる場合には、その液温が25℃の時の値であり、また有機溶媒を溶媒として用いる場合には、上記ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A) 1ミリモルを共存させた調製有機溶媒に水を1mL添加した液の温度が25℃の時の値である。X線結晶構造解析は、SHELXH−97を使用した。IRの測定にはJASCO FT/IR−460、X線の測定にはRIGAKU AFC−10 Saturn 70 CCD Detector、収率の測定にはSHIMADZU ガスクロマトグラフ GC−2014を使用した。ケイ素中心二欠損型ケギン型ポリオキソメタレートK8[γ−SiW10O36]・12H2O、リン中心二欠損型ケギン型ポリオキソメタレートCs5[γ−HPV2W10O40]・6H2O、ケイ素中心無欠損型ケギン型ポリオキソメタレート〔(C4H9)4N〕4[γ−SiW12O40]は、以下の文献に従い合成した。
A.Teze、G.Herve、「インオーガニック シンセシーズ(Inorg.Synth.)」(米国)、1990年、第27巻、p.85。
ゲルマニウム中心二欠損型ケギン型ポリオキソメタレートK8[γ−GeW10O36]・6H2Oは、以下の文献に従い合成した。
N.H.Nsouli、B.S.Bassil、M.H.Dickman、U.Kortz、B.Keita、L.Nadjo、「インオーガニック ケミストリー(Inorg.Chem.)」(米国)、2006年、第45巻、p.3858。
[(C4H9)4N]4[H2SiV2W10O40]・H2Oは、以下の文献に従い合成した。
Y.Nakagawa、K.Kamata、M.Kotani、K.Yamaguchi、N.Mizuno、「アンゲバンテ ヘミー インターナショナル エディション(Angew.Chem.Int.Ed.)」(独国)、2005年、第44巻、p.5136。
なお、「%」は、特に断りのない限り「モル%」を意味するものとする。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, the scope of the present invention is not limited only to these Examples. For the measurement of pH, a HORIBA pH meter F-22 and a HORIBA electrode 6366-10D were used. The pH is a value when the liquid temperature is 25 ° C. when water or a water-containing organic solvent is used as a solvent, and when the organic solvent is used as a solvent, the heteropolyoxometalate anion (A) This is a value when the temperature of a liquid obtained by adding 1 mL of water to a prepared organic solvent in which 1 mmol is present is 25 ° C. For X-ray crystal structure analysis, SHELXH-97 was used. JASCO FT / IR-460 was used for IR measurement, RIGAKU AFC-10
A. Tze, G.M. Herve, “Inorg. Synth.” (USA), 1990, 27, p. 85.
Germanium-centered two-deficient Keggin-type polyoxometalate K 8 [γ-GeW 10 O 36 ] · 6H 2 O was synthesized according to the following literature.
N. H. NSouli, B.M. S. Bassil, M.M. H. Dickman, U.D. Kortz, B.M. Keita, L .; Nadjo, “Inorg. Chem.” (USA), 2006, 45, p. 3858.
[(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [H 2 SiV 2 W 10 O 40 ] · H 2 O was synthesized according to the following literature.
Y. Nakagawa, K .; Kamata, M .; Kotani, K .; Yamaguchi, N .; Mizuno, “Angevant. Chem. Int. Ed.” (Germany), 2005, vol. 44, p. 5136.
“%” Means “mol%” unless otherwise specified.
(実施例1)H12O46.5Cs4.5SiW10Zr2の合成
K8[γ−SiW10O36]・12H2O 1.0g(0.34mmol)を水15mLに添加した。ここにZrCl2O・8H2O 0.23g(0.67mmol)を水5mLに溶かした溶液を加え、25℃で30分間攪拌した。この時の溶液のpHは2.3であった。不溶物を除去した後、CsCl 0.56g(3.3mmol)を添加して30分間攪拌し、吸引ろ過して沈殿物を回収した。収量:0.50g。X線結晶構造解析の結果を図1及び表1〜2に示した。
Example 1 Synthesis of H 12 O 46.5 Cs 4.5 SiW 10 Zr 2 K 8 [γ-SiW 10 O 36 ] .12H 2 O 1.0 g (0.34 mmol) was added to 15 mL of water. A solution prepared by dissolving 0.23 g (0.67 mmol) of ZrCl2O.8H2O in 5 mL of water was added thereto, followed by stirring at 25 ° C. for 30 minutes. The pH of the solution at this time was 2.3. After removing the insoluble matter, 0.56 g (3.3 mmol) of CsCl was added, stirred for 30 minutes, and suction filtered to collect the precipitate. Yield: 0.50g. The results of X-ray crystal structure analysis are shown in FIG.
(実施例2)H12O46.5Cs4.5SiW10Hf2の合成
K8[γ−SiW10O36]・12H2O 1.0g(0.34mmol)を水15mLに添加した。ここにHfCl2O・8H2O 0.26g(0.67mmol)を水5mLに溶かした溶液を加え、25℃で30分間攪拌した。この時の溶液のpHは2.6であった。不溶物を除去した後、CsCl 0.56g(3.3mmol)を添加して30分間攪拌し、吸引ろ過して沈殿物を回収した。収量:0.50g。X線結晶構造解析の結果を図2及び表3〜4に示した。
Example 2 Synthesis of H 12 O 46.5 Cs 4.5 SiW 10 Hf 2 1.0 g (0.34 mmol) of K 8 [γ-SiW 10 O 36 ] .12H 2 O was added to 15 mL of water. A solution prepared by dissolving 0.26 g (0.67 mmol) of HfCl2O.8H2O in 5 mL of water was added thereto, followed by stirring at 25 ° C. for 30 minutes. The pH of the solution at this time was 2.6. After removing the insoluble matter, 0.56 g (3.3 mmol) of CsCl was added, stirred for 30 minutes, and suction filtered to collect the precipitate. Yield: 0.50g. The results of X-ray crystal structure analysis are shown in FIG. 2 and Tables 3-4.
(比較例1)H4O39SiW10Cs5Zrの合成
K8[γ−SiW10O36]・12H2O 1.0g(0.34mmol)を水15mLに添加した。ここにZrCl2O・8H2O 0.23g(0.67mmol)を水5mLに溶かした溶液を加え、25℃で2−3分間攪拌した。この時の溶液のpHは2.3であった。CsCl 0.56g(3.3mmol)を添加して20分間攪拌し、吸引ろ過して沈殿物を回収した。収量:0.89g。FT−IR分析結果:(KBr)/cm−1: 3441, 1624, 1032, 999, 950, 919, 892, 868, 800, 736, 633, 570, 540, 484, 383, 362, 321, 290。X線結晶構造解析の結果を図3及び表5〜6に示した。
And (Comparative Example 1) H 4 O 39 SiW 10 Cs 5 Zr synthetic K 8 [γ-SiW 10 O 36] · 12H 2 O 1.0g of (0.34 mmol) was added to the water 15 mL. A solution prepared by dissolving 0.23 g (0.67 mmol) of ZrCl2O.8H2O in 5 mL of water was added thereto, followed by stirring at 25 ° C. for 2-3 minutes. The pH of the solution at this time was 2.3. 0.56 g (3.3 mmol) of CsCl was added and stirred for 20 minutes, followed by suction filtration to collect a precipitate. Yield: 0.89g. FT-IR analysis results: (KBr) / cm −1 : 3441, 1624, 1032, 999, 950, 919, 892, 868, 800, 736, 633, 570, 540, 484, 383, 362, 321, 290. The results of X-ray crystal structure analysis are shown in FIG. 3 and Tables 5-6.
(比較例2)H11O43Cs5SiW10Hfの合成
K8[γ−SiW10O36]・12H2O 1.0g(0.34mmol)を水15mLに添加した。ここにHfCl2O・8H2O 0.26g(0.67mmol)を水5mLに溶かした溶液を加え、25℃で2〜3分間攪拌した。この時の溶液のpHは2.6であった。CsCl 0.56g(3.3mmol)を添加して30分間攪拌し、吸引ろ過して沈殿物を回収した。収量:0.62g。FT−IR分析結果:(KBr)/cm−1: 3441, 1623, 1027, 999, 952, 915, 899, 871, 801, 737, 633, 563, 542, 485, 399, 381, 362, 325。X線結晶構造解析の結果を図4及び表7〜8に示した。
Comparative Example 2 Synthesis of H 11 O 43 Cs 5 SiW 10 Hf K 8 [γ-SiW 10 O 36 ] .12H 2 O 1.0 g (0.34 mmol) was added to 15 mL of water. A solution prepared by dissolving 0.26 g (0.67 mmol) of
(実施例3)[(C4H9)4N]4〔γ−H2GeV2W10O40〕・2H2Oの合成
K8[γ−GeW10O36]・6H2O 15g(5.1mmol)を1M HCl水溶液53mLにすばやく溶解させた。ここに0.5M NaVO3水溶液(20.3mL、10.2mmol)を加え、25℃で7分間攪拌した。この時の溶液のpHは0.4であった。不溶物を除去した後、RbCl 7.5g(62mmol)を添加した。吸引ろ過して沈殿物を回収し、冷水(10mL)で洗浄した。収量:8.3g。得られた化合物(4.0g)を0.05M HCl水溶液250mLに溶かし、臭化テトラブチルアンモニウム3.75g(11.6mmol)を加えて30分間攪拌した。吸引ろ過して黄色沈殿物を回収し、アセトニトリル(50mL)/水(1L)溶液を用いて再沈させた後、アセトン(250mL)で再結晶して減圧乾燥した。収量:2.45g。51V−NMR分析結果(CD3CN):−545ppm。1H−NMR分析結果(CD3CN):5.02(2H)、3,14(32H)、1.63(32H)、1.39(32H)、0.98(48H)ppm。元素分析結果:(計算値)Ge:1.98、V:2.78、W:50.2 (実測値)Ge:1.94、V:2.75、W:49.7、H2O:0.98。
Example 3 Synthesis of [(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-H 2 GeV 2 W 10 O 40 ] · 2H 2 O K 8 [γ-GeW 10 O 36 ] · 6H 2 O 15 g ( 5.1 mmol) was quickly dissolved in 53 mL of 1M aqueous HCl. 0.5 M NaVO 3 aqueous solution (20.3 mL, 10.2 mmol) was added thereto, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 7 minutes. The pH of the solution at this time was 0.4. After removing insolubles, 7.5 g (62 mmol) of RbCl was added. The precipitate was collected by suction filtration and washed with cold water (10 mL). Yield: 8.3g. The obtained compound (4.0 g) was dissolved in 250 mL of 0.05 M aqueous HCl, and 3.75 g (11.6 mmol) of tetrabutylammonium bromide was added and stirred for 30 minutes. The yellow precipitate was collected by suction filtration, reprecipitated with an acetonitrile (50 mL) / water (1 L) solution, recrystallized with acetone (250 mL), and dried under reduced pressure. Yield: 2.45g. 51 V-NMR analysis (CD 3 CN): - 545ppm . 1 H-NMR analysis result (CD 3 CN): 5.02 (2H), 3,14 (32H), 1.63 (32H), 1.39 (32H), 0.98 (48H) ppm. Elemental analysis :( calc) Ge: 1.98, V: 2.78 , W: 50.2 ( measured value) Ge: 1.94, V: 2.75 , W: 49.7, H 2 O : 0.98.
(実施例4)[(CH3)4N]5〔γ−H2GeV2W10O40〕の合成
K8[γ−GeW10O36]・6H2O 3.0g(1.0mmol)を1M HCl水溶液10.5mLにすばやく溶解させた。ここに0.5M NaVO3水溶液(4.05mL、2.03mmol)を加え、25℃で7分間攪拌した。この時の溶液のpHは0.4であった。不溶物を除去した後、RbCl 1.5g(12mmol)を添加し、吸引ろ過して沈殿物を回収した。収量:1.2g。得られた化合物(1.0g)を0.1M HCl水溶液30mLに溶かし、臭化テトラメチルアンモニウム1.0g(6.5mmol)を加えて30分間攪拌した。吸引ろ過して黄色沈殿物を回収し、少量の冷水で洗浄した。この化合物(20mg)をニトロメタン(2.0mL)に溶かし、ここに1,4−ジオキサン(3.0mL)をゆっくり加えて7日間放置することにより単結晶を得た。51V−NMR分析結果(CD3CN):−546ppm。CSI−MS分析結果(MeCN):m/z 3024{[(CH3)4N]5[γ−H2GeV2W10O40]}+。X線結晶構造解析の結果を図5及び表9〜10に示した。
Example 4 Synthesis of [(CH 3 ) 4 N] 5 [γ-H 2 GeV 2 W 10 O 40 ] K 8 [γ-GeW 10 O 36 ] · 6H 2 O 3.0 g (1.0 mmol) Was quickly dissolved in 10.5 mL of 1 M aqueous HCl. A 0.5 M NaVO 3 aqueous solution (4.05 mL, 2.03 mmol) was added thereto, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 7 minutes. The pH of the solution at this time was 0.4. After removing insoluble matter, 1.5 g (12 mmol) of RbCl was added, and suction filtration was performed to collect a precipitate. Yield: 1.2g. The obtained compound (1.0 g) was dissolved in 30 mL of a 0.1 M HCl aqueous solution, 1.0 g (6.5 mmol) of tetramethylammonium bromide was added, and the mixture was stirred for 30 minutes. The yellow precipitate was collected by suction filtration and washed with a small amount of cold water. This compound (20 mg) was dissolved in nitromethane (2.0 mL), 1,4-dioxane (3.0 mL) was slowly added thereto, and the mixture was allowed to stand for 7 days to obtain a single crystal. 51 V-NMR analysis (CD 3 CN): - 546ppm . CSI-MS analysis result (MeCN): m / z 3024 {[(CH 3 ) 4 N] 5 [γ-H 2 GeV 2 W 10 O 40 ]} + . The results of X-ray crystal structure analysis are shown in FIG. 5 and Tables 9-10.
(実施例5)
[(C4H9)4N]4〔γ−H2GeV2W10O40〕・2H2O(5.0μmol)をMeCN/t−BuOH=0.8mL/1.2mLに溶解させ、ここにシクロヘキサン(1mL、9.3mmol)、30%過酸化水素水溶液(0.10mmol)を加えて60℃で30分間攪拌した。収率(過酸化水素基準)はシクロヘキサノール(89%)、シクロヘキサノン(2.8%)であった。
(Example 5)
[(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-H 2 GeV 2 W 10 O 40 ] · 2H 2 O (5.0 μmol) was dissolved in MeCN / t-BuOH = 0.8 mL / 1.2 mL, Cyclohexane (1 mL, 9.3 mmol) and a 30% aqueous hydrogen peroxide solution (0.10 mmol) were added thereto, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 30 minutes. Yields (based on hydrogen peroxide) were cyclohexanol (89%) and cyclohexanone (2.8%).
(実施例6)
[(C4H9)4N]4〔γ−H2GeV2W10O40〕・2H2O(0.50μmol)をMeCN/t−BuOH=1.25mL/0.75mLに溶解させ、ここにシクロヘキサン(1mL、9.3mmol)、30%過酸化水素水溶液(0.10mmol)を加えて60℃で30分間攪拌した。収率(過酸化水素基準)はシクロヘキサノール(49%)、シクロヘキサノン(2.0%)であった。
(Example 6)
[(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-H 2 GeV 2 W 10 O 40 ] · 2H 2 O (0.50 μmol) was dissolved in MeCN / t-BuOH = 1.25 mL / 0.75 mL, Cyclohexane (1 mL, 9.3 mmol) and a 30% aqueous hydrogen peroxide solution (0.10 mmol) were added thereto, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 30 minutes. Yields (based on hydrogen peroxide) were cyclohexanol (49%) and cyclohexanone (2.0%).
(実施例7)
[(C4H9)4N]4〔γ−H2GeV2W10O40〕・2H2O(0.50μmol)をMeCN/t−BuOH=1.0mL/1.0mLに溶解させ、ここにシクロヘキサン(1mL、9.3mmol)、30%過酸化水素水溶液(0.10mmol)を加えて40℃で6時間攪拌した。収率(過酸化水素基準)はシクロヘキサノール(73%)、シクロヘキサノン(2.0%)であった。
(Example 7)
[(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-H 2 GeV 2 W 10 O 40 ] · 2H 2 O (0.50 μmol) was dissolved in MeCN / t-BuOH = 1.0 mL / 1.0 mL, Cyclohexane (1 mL, 9.3 mmol) and 30% aqueous hydrogen peroxide solution (0.10 mmol) were added thereto, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 6 hours. Yields (based on hydrogen peroxide) were cyclohexanol (73%) and cyclohexanone (2.0%).
(実施例8)
[(C4H9)4N]4〔γ−H2GeV2W10O40〕・2H2O(5.0μmol)をMeCN/t−BuOH=0.8mL/1.2mLに溶解させ、ここにアダマンタン(0.37mmol)、30%過酸化水素水溶液(0.10mmol)を加えて60℃で1時間攪拌した。収率(過酸化水素基準)は1−アダマンタノール(82%)、2−アダマンタノール(13%)、2−アダマンタノン(1.0%)、1,3−アダマンタンジオール(3.0%)であった。
(Example 8)
[(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-H 2 GeV 2 W 10 O 40 ] · 2H 2 O (5.0 μmol) was dissolved in MeCN / t-BuOH = 0.8 mL / 1.2 mL, Adamantane (0.37 mmol) and 30% aqueous hydrogen peroxide solution (0.10 mmol) were added thereto and stirred at 60 ° C. for 1 hour. Yield (based on hydrogen peroxide) is 1-adamantanol (82%), 2-adamantanol (13%), 2-adamantanone (1.0%), 1,3-adamantanediol (3.0%) Met.
(実施例9)
[(C4H9)4N]4〔γ−H2GeV2W10O40〕・2H2O(5.0μmol)をMeCN/t−BuOH=0.8mL/1.2mLに溶解させ、ここに1−オクタン(6.2mmol)、30%過酸化水素水溶液(0.10mmol)を加えて60℃で3時間攪拌した。収率(過酸化水素基準)は1−オクタノール(2.0%)、2−オクタノール(54%)、3−オクタノール(22%)、4−オクタノール(18%)、1−オクタナール(4.0%)であった。
Example 9
[(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-H 2 GeV 2 W 10 O 40 ] · 2H 2 O (5.0 μmol) was dissolved in MeCN / t-BuOH = 0.8 mL / 1.2 mL, 1-octane (6.2 mmol) and 30% aqueous hydrogen peroxide solution (0.10 mmol) were added thereto, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 3 hours. Yields (based on hydrogen peroxide) are 1-octanol (2.0%), 2-octanol (54%), 3-octanol (22%), 4-octanol (18%), 1-octanol (4.0). %)Met.
(実施例10)
[(C4H9)4N]4〔γ−H2GeV2W10O40〕・2H2O(5.0μmol)をMeCN/t−BuOH=1.5mL/1.5mLに溶解させ、ここに7−オクテン−1−オール(0.10mmol)、30%過酸化水素水溶液(0.10mmol)を加えて20℃で24時間攪拌した。エポキシ化合物の収率(過酸化水素基準)は85%であった。この時、水酸基は酸化されず、エポキシ化合物の選択率は100%であった。
(Example 10)
[(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-H 2 GeV 2 W 10 O 40 ] · 2H 2 O (5.0 μmol) is dissolved in MeCN / t-BuOH = 1.5 mL / 1.5 mL, 7-octen-1-ol (0.10 mmol) and a 30% aqueous hydrogen peroxide solution (0.10 mmol) were added thereto, followed by stirring at 20 ° C. for 24 hours. The yield of the epoxy compound (based on hydrogen peroxide) was 85%. At this time, the hydroxyl group was not oxidized, and the selectivity of the epoxy compound was 100%.
(比較例3)
[(C4H9)4N]4〔γ−H2SiV2W10O40〕・H2O(5.0μmol)をMeCN/t−BuOH=1.0mL/1.0mLに溶解させ、ここにシクロヘキサン(1mL、9.3mmol)、30%過酸化水素水溶液(0.10mmol)を加えて40℃で24時間攪拌した。収率(過酸化水素基準)はシクロヘキサノール(59%)、シクロヘキサノン(2.0%)であった。
(Comparative Example 3)
[(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-H 2 SiV 2 W 10 O 40 ] · H 2 O (5.0 μmol) is dissolved in MeCN / t-BuOH = 1.0 mL / 1.0 mL, Cyclohexane (1 mL, 9.3 mmol) and 30% aqueous hydrogen peroxide solution (0.10 mmol) were added thereto, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 24 hours. Yields (based on hydrogen peroxide) were cyclohexanol (59%) and cyclohexanone (2.0%).
(比較例4)
[(C4H9)4N]4〔γ−H2SiV2W10O40〕・H2O(5.0μmol)をMeCN/t−BuOH=1.5mL/1.5mLに溶解させ、ここに7−オクテン−1−オール(0.10mmol)、30%過酸化水素水溶液(0.10mmol)を加えて20℃で24時間攪拌した。エポキシ化合物の収率(過酸化水素基準)は79%であった。
(Comparative Example 4)
[(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-H 2 SiV 2 W 10 O 40 ] · H 2 O (5.0 μmol) is dissolved in MeCN / t-BuOH = 1.5 mL / 1.5 mL, 7-octen-1-ol (0.10 mmol) and a 30% aqueous hydrogen peroxide solution (0.10 mmol) were added thereto, followed by stirring at 20 ° C. for 24 hours. The yield of the epoxy compound (based on hydrogen peroxide) was 79%.
(実施例11)〔(C4H9)4N〕4[γ−HPV2W10O40]・H2Oの合成
0.01M NaVO3水溶液120mL(1.2mmol)に3MHClを加えてpHを2に調節し、続いてCs5[γ−HPV2W10O40]・6H2O 3.8g(1.1mmol)を加えて溶解させた。濁りを濾過して取り除き、臭化テトラブチルアンモニウム1.8g(5.6mmol)を加えたところ、黄色沈殿が生成した。この沈殿をガラスフィルター上に取り出し、水400mLで洗浄し、真空下で1時間乾燥した。粗生成量は4.7gであった。この粗生成物150mgをアセトン15mLに溶かし、メンブレンフィルターで濾過してスクリュー瓶に入れた後、ジエチルエーテル雰囲気下で3日間静置した。黄色柱状結晶が生成し、結晶を回収・風乾した。収量:83mg(Cs塩からの収率60%)。51V−NMR分析結果(MeCN):−581ppm。
Example 11 Synthesis of [(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-HPV 2 W 10 O 40 ] · H 2 O 3M HCl was added to 120 mL (1.2 mmol) of 0.01 M NaVO 3 aqueous solution to adjust the pH. Was adjusted to 2, and then 3.8 g (1.1 mmol) of Cs 5 [γ-HPV 2 W 10 O 40 ] · 6H 2 O was added and dissolved. The turbidity was removed by filtration, and 1.8 g (5.6 mmol) of tetrabutylammonium bromide was added to form a yellow precipitate. This precipitate was taken out on a glass filter, washed with 400 mL of water, and dried under vacuum for 1 hour. The crude production amount was 4.7 g. 150 mg of this crude product was dissolved in 15 mL of acetone, filtered through a membrane filter, put into a screw bottle, and allowed to stand in a diethyl ether atmosphere for 3 days. Yellow columnar crystals were formed, and the crystals were collected and air-dried. Yield: 83 mg (60% yield from Cs salt). 51 V-NMR analysis result (MeCN): -581 ppm.
(実施例12)〔(C2H5)4N〕3[γ−H2PV2W10O40]・2H2O・2C4H8O2の合成
〔(C4H9)4N〕4[γ−HPV2W10O40]・H2O(216mg、60μmol)をアセトニトリル10mLに溶かした後、70%過塩素酸をアセトニトリルで希釈して調製した0.2MHClO4(0.5mL、100μmol)を加えた。ここに臭化テトラエチルアンモニウム(76mg、360μmol)を加え、ジエチルエーテル20mLを加えたところ、黄色沈殿が生成した。上澄みをデカンテーションで除去し、沈殿をエーテルで洗浄した。この沈殿をアセトニトリル10mLに溶かし、ジオキサン20mLを加えた後、濁りを濾過して取り除き、溶液量が20mL程度になるまで空気下でアセトニトリルをゆっくり揮発させた。黄色針状結晶が生成し、結晶を回収・風乾した。収量:120mg(収率63%)。51V−NMR分析結果(MeCN):−578ppm。
X線結晶構造解析の結果を図6に示した。X線結晶構造解析結果:Pnma、a=28.8724(6)Å、b=14.2261(2)Å、c=16.3470(4)Å、R=0.059。V−V:3.144(7)Å。V−O−V架橋酸素のBVS:1.37(2個は等価)。
Example 12 Synthesis of [(C 2 H 5 ) 4 N] 3 [γ-H 2 PV 2 W 10 O 40 ] · 2H 2 O · 2C 4 H 8 O 2 [(C 4 H 9 ) 4 N ] 4 [γ-HPV 2 W 10 O 40 ] · H 2 O (216 mg, 60 μmol) was dissolved in 10 mL of acetonitrile, and then 0.2 M HClO 4 (0.5 mL) prepared by diluting 70% perchloric acid with acetonitrile. , 100 μmol). When tetraethylammonium bromide (76 mg, 360 μmol) was added thereto and 20 mL of diethyl ether was added, a yellow precipitate was formed. The supernatant was removed by decantation and the precipitate was washed with ether. This precipitate was dissolved in 10 mL of acetonitrile, and after adding 20 mL of dioxane, the turbidity was removed by filtration, and acetonitrile was slowly volatilized under air until the amount of the solution reached about 20 mL. Yellow needle crystals were formed, and the crystals were collected and air-dried. Yield: 120 mg (63% yield). 51 V-NMR analysis result (MeCN): -578 ppm.
The result of X-ray crystal structure analysis is shown in FIG. X-ray crystal structure analysis results: Pnma, a = 28.8724 (6) Å, b = 14.2261 (2) Å, c = 16.3470 (4) Å, R = 0.059. V-V: 3.144 (7) Å. VVS of V—O—V bridging oxygen: 1.37 (two are equivalent).
(実施例13)
〔(C4H9)4N〕4[γ−HPV2W10O40]・H2O(5.0μmol)をMeCN/t−BuOH=0.8mL/1.2mLに溶解させ、ここにシクロヘキサン(1mL、9.3mmol)、30%過酸化水素水溶液(0.10mmol)を加えて60℃で60分間攪拌した。収率(過酸化水素基準)は、シクロヘキサノール(92%)、シクロヘキサノン(2.0%)であった。
(Example 13)
[(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-HPV 2 W 10 O 40 ] · H 2 O (5.0 μmol) was dissolved in MeCN / t-BuOH = 0.8 mL / 1.2 mL, and Cyclohexane (1 mL, 9.3 mmol) and 30% aqueous hydrogen peroxide solution (0.10 mmol) were added, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 60 minutes. The yield (based on hydrogen peroxide) was cyclohexanol (92%) and cyclohexanone (2.0%).
(比較例5)
[(C4H9)4N]4〔γ−H2SiV2W10O40〕・H2O(5.0μmol)をMeCN/t−BuOH=0.8mL/1.2mLに溶解させ、ここにシクロヘキサン(1mL、9.3mmol)、30%過酸化水素水溶液(0.10mmol)を加えて60℃で4時間攪拌した。収率(過酸化水素基準)は、シクロヘキサノール(73%)、シクロヘキサノン(2.0%)であった。
(Comparative Example 5)
[(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-H 2 SiV 2 W 10 O 40 ] · H 2 O (5.0 μmol) was dissolved in MeCN / t-BuOH = 0.8 mL / 1.2 mL, Cyclohexane (1 mL, 9.3 mmol) and a 30% aqueous hydrogen peroxide solution (0.10 mmol) were added thereto, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 4 hours. Yields (based on hydrogen peroxide) were cyclohexanol (73%) and cyclohexanone (2.0%).
(実施例14)
〔(C4H9)4N〕4[γ−HPV2W10O40]・H2O(5.0μmol)をMeCN/t−BuOH=1.5mL/1.5mLに溶解させ、ここに7−オクテナール(0.10mmol)、30%過酸化水素水溶液(0.10mmol)を加えて20℃で4時間攪拌した。エポキシ化合物の収率(過酸化水素基準)は、90%であった。この時、アルデヒド基は酸化されず、エポキシ化合物の選択率は97%であった。
(Example 14)
[(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-HPV 2 W 10 O 40 ] · H 2 O (5.0 μmol) was dissolved in MeCN / t-BuOH = 1.5 mL / 1.5 mL, and 7-octenal (0.10 mmol) and 30% aqueous hydrogen peroxide solution (0.10 mmol) were added, and the mixture was stirred at 20 ° C. for 4 hours. The yield of the epoxy compound (based on hydrogen peroxide) was 90%. At this time, the aldehyde group was not oxidized and the selectivity of the epoxy compound was 97%.
(比較例6)
[(C4H9)4N]4〔γ−H2SiV2W10O40〕・H2O(5.0μmol)をMeCN/t−BuOH=1.5mL/1.5mLに溶解させ、ここに7−オクテナール(0.10mmol)、30%過酸化水素水溶液(0.10mmol)を加えて20℃で24時間攪拌した。エポキシ化合物の収率(過酸化水素基準)は、80%であった。
(Comparative Example 6)
[(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-H 2 SiV 2 W 10 O 40 ] · H 2 O (5.0 μmol) is dissolved in MeCN / t-BuOH = 1.5 mL / 1.5 mL, 7-octenal (0.10 mmol) and 30% aqueous hydrogen peroxide solution (0.10 mmol) were added thereto, and the mixture was stirred at 20 ° C. for 24 hours. The yield of epoxy compound (based on hydrogen peroxide) was 80%.
(実施例15)
〔(C4H9)4N〕4[γ−HPV2W10O40]・H2O(5.0μmol)をMeCN/t−BuOH=1.5mL/1.5mLに溶解させ、ここに1−オクテン(0.10mmol)、30%過酸化水素水溶液(0.10mmol)を加えて20℃で24時間攪拌した。エポキシ化合物の生成速度は、0.72mM/分であり、エポキシ化合物の収率(過酸化水素基準)は、96%であった。
(Example 15)
[(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-HPV 2 W 10 O 40 ] · H 2 O (5.0 μmol) was dissolved in MeCN / t-BuOH = 1.5 mL / 1.5 mL, and 1-octene (0.10 mmol) and 30% aqueous hydrogen peroxide (0.10 mmol) were added, and the mixture was stirred at 20 ° C. for 24 hours. The production rate of the epoxy compound was 0.72 mM / min, and the yield of the epoxy compound (based on hydrogen peroxide) was 96%.
(比較例7)
〔(C4H9)4N〕4[γ−H2SiV2W10O40]・H2O(5.0μmol)をMeCN/t−BuOH=1.5mL/1.5mLに溶解させ、ここに1−オクテン(0.10mmol)、30%過酸化水素水溶液(0.10mmol)を加えて20℃で24時間攪拌した。エポキシ化合物の生成速度は、0.39mM/分であり、エポキシ化合物の収率(過酸化水素基準)は、93%であった。
(Comparative Example 7)
[(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-H 2 SiV 2 W 10 O 40 ] · H 2 O (5.0 μmol) is dissolved in MeCN / t-BuOH = 1.5 mL / 1.5 mL, 1-octene (0.10 mmol) and 30% aqueous hydrogen peroxide solution (0.10 mmol) were added thereto, and the mixture was stirred at 20 ° C. for 24 hours. The production rate of the epoxy compound was 0.39 mM / min, and the yield of the epoxy compound (based on hydrogen peroxide) was 93%.
(実施例16)
〔(C4H9)4N〕4[γ−HPV2W10O40]・H2O(4.0μmol)を酢酸エチル3.0mLに溶解させ、ここに1−オクテン(0.50mmol)、50%過酸化水素水溶液(0.50mmol)を加えて32℃で24時間攪拌した。この時、触媒は溶媒に溶解せず、系は不均一であった。エポキシ化合物の収率(過酸化水素基準)は、31%であった。
(Example 16)
[(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-HPV 2 W 10 O 40 ] .H 2 O ( 4.0 μmol) was dissolved in 3.0 mL of ethyl acetate, and 1-octene (0.50 mmol) was added thereto. 50% aqueous hydrogen peroxide solution (0.50 mmol) was added and stirred at 32 ° C. for 24 hours. At this time, the catalyst was not dissolved in the solvent and the system was heterogeneous. The yield of the epoxy compound (based on hydrogen peroxide) was 31%.
(実施例17)
〔(C4H9)4N〕4[γ−HPV2W10O40]・H2O(4.0μmol)及び〔(C4H9)4N〕4[γ−SiW12O40](20μmol)を酢酸エチル3.0mLに溶解させ、ここに1−オクテン(0.50mmol)、50%過酸化水素水溶液(0.50mmol)を加えて32℃で24時間攪拌した。この時、触媒は溶媒に溶解せず、系は不均一であった。エポキシ化合物の収率(過酸化水素基準)は、65%であった。
(Example 17)
[(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-HPV 2 W 10 O 40 ] · H 2 O (4.0 μmol) and [(C 4 H 9 ) 4 N] 4 [γ-SiW 12 O 40 ] (20 μmol) was dissolved in 3.0 mL of ethyl acetate, 1-octene (0.50 mmol) and 50% aqueous hydrogen peroxide solution (0.50 mmol) were added thereto, and the mixture was stirred at 32 ° C. for 24 hours. At this time, the catalyst was not dissolved in the solvent and the system was heterogeneous. The yield of the epoxy compound (based on hydrogen peroxide) was 65%.
(実施例18)(C12H24O6)9Cs8[(SiW10O36)2{Hf(H2O)}4O(OH)6]・7H2Oの合成
18−クラウン−6−エーテル0.85g(0.32mmol)を水10.0mLに溶かした。実施例2で合成したH12O46.5Cs4.5SiW10Hf2 0.42g(0.058mmol)を加え、50℃で30分間攪拌した後、水を減圧下留去した。化合物をジエチルエーテルでよく洗浄し、目的化合物を得た。収量:0.49g。元素分析結果:(計算値)C:13.86、H:2.63、Si:0.60、W:39.29、Hf:7.63 (実測値)C:13.56、H:2.67、Si:0.58、W:38.30、Hf:7.69。
Example 18 Synthesis of (C 12 H 24 O 6 ) 9 Cs 8 [(SiW 10 O 36 ) 2 {Hf (H 2 O)} 4 O (OH) 6 ] · 7H 2 O 18-Crown-6 -0.85 g (0.32 mmol) of ether was dissolved in 10.0 mL of water. 0.42 g (0.058 mmol) of H 12 O 46.5 Cs 4.5 SiW 10 Hf 2 synthesized in Example 2 was added and stirred at 50 ° C. for 30 minutes, and then water was distilled off under reduced pressure. The compound was thoroughly washed with diethyl ether to obtain the target compound. Yield: 0.49g. Elemental analysis result: (calculated value) C: 13.86, H: 2.63, Si: 0.60, W: 39.29, Hf: 7.63 (actual value) C: 13.56, H: 2 .67, Si: 0.58, W: 38.30, Hf: 7.69.
(実施例19)
ニトロメタン1.0mLに(C12H24O6)9Cs8[(SiW10O36)2{Hf(H2O)}4O(OH)6]・7H2O(12.5μmol)、3−メチルシトロネラール(0.50mmol)を加え、アルゴン雰囲気下、75℃で攪拌した。分子内カルボニル−エン反応が進行し、トランス体の環化生成物が91%、シス体の環化生成物が6%の収率で得られた。
Example 19
To 1.0 mL of nitromethane, (C 12 H 24 O 6 ) 9 Cs 8 [(SiW 10 O 36 ) 2 {Hf (H 2 O)} 4 O (OH) 6 ] · 7H 2 O (12.5 μmol), 3 -Methylcitronellal (0.50 mmol) was added and stirred at 75 ° C. under an argon atmosphere. The intramolecular carbonyl-ene reaction proceeded, and a trans cyclization product was obtained in a yield of 91% and a cis cyclization product in a yield of 6%.
上述の実施例及び比較例から、次のように言えることが分かった。すなわち、元素(B)の一つとしてジルコニウムまたはハフニウムを用いた上記へテロポリオキソメタレートの製造において、従来の方法では比較例に示すように、元素(B)一個のみが一個のヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)の二欠損構造部位に導入された後に二量化された構造(元素(B)/ヘテロ原子=1)である一方、本発明の方法では、二個の元素(B)が一個のヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)の二欠損構造部位に導入された後に二量化された構造(元素(B)/ヘテロ原子>1)であることが明らかとなった。pHと(A)及び(B)を共存させる時間の選定が重要であることは明らかである。また、ゲルマニウム中心二欠損型ヘテロポロキソメタレートアニオン(A)に元素(B)としてVを二個導入したヘテロポリオキソメタレート化合物は、アルカンの酸化反応やアルケンのエポキシ化反応を温和な条件下で進行させる、非常に優れた酸化触媒と成り得ることが明らかとなり、その触媒活性はこれまで知られているケイ素中心二欠損型ヘテロポロキソメタレートアニオン(A)に元素(B)としてVを二個導入したヘテロポリオキソメタレート化合物触媒に比較して高いことが分かった。更に、これまで調製が困難であったリン中心二欠損型ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)に元素(B)としてVを二個導入した、対カチオンがアルキルアンモニウム塩のカチオンであるヘテロポリオキソメタレート化合物の調製方法を確立した。該化合物はアルカンの酸化反応やアルケンのエポキシ化反応を温和な条件下で進行させる、非常に優れた酸化触媒と成り得ることが明らかとなり、その触媒活性はこれまでに知られているケイ素中心二欠損型ヘテロポリオキソメタレートアニオン(A)に元素(B)としてVを二個導入したヘテロポリオキソメタレート化合物触媒に比較して高いことが分かった。 From the above-mentioned Examples and Comparative Examples, it was found that the following can be said. That is, in the production of the above heteropolyoxometalate using zirconium or hafnium as one of the elements (B), in the conventional method, as shown in the comparative example, only one element (B) is one heteropolyoxometalate. On the other hand, in the method of the present invention, one element (B) is one dimerized after being introduced into the two-deficient structure site of the rate anion (A) (element (B) / hetero atom = 1). The heteropolyoxometalate anion (A) was introduced into the two-deficient structure site and then dimerized (element (B) / heteroatom> 1). It is clear that the selection of the time for coexisting pH and (A) and (B) is important. In addition, heteropolyoxometalate compounds in which two V atoms as element (B) are introduced into germanium-centered two-deficient heteropoloxometalate anions (A) are used under mild conditions for alkane oxidation and alkene epoxidation reactions. It is clarified that the catalyst can be a very good oxidation catalyst, and the catalytic activity of the silicon-centered two-deficient heteropoloxometalate anion (A) is V as an element (B). It was found to be higher than the heteropolyoxometalate compound catalyst introduced two. Further, heteropolyoxometalates having two counter-cations, alkyl ammonium salt cations, in which two Vs are introduced as the element (B) into the phosphorus center two-deficient heteropolyoxometalate anion (A), which has been difficult to prepare so far. The preparation method of the compound was established. The compound has been shown to be an excellent oxidation catalyst that proceeds alkane oxidation reaction and alkene epoxidation reaction under mild conditions. It was found to be higher than the heteropolyoxometalate compound catalyst in which two V atoms were introduced as the element (B) into the deficient heteropolyoxometalate anion (A).
本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物は、上述の構成からなり、二欠損型へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損構造部位に元素(B)を導入した新しい構造を有する新規化合物である。 The heteropolyoxometalate compound of the present invention is a novel compound having the above structure and having a new structure in which the element (B) is introduced into the deficient structure site of the two-deficient heteropolyoxometalate anion (A).
本発明のヘテロポリオキソメタレート化合物は、二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損構造部位に、元素(B)/ヘテロ原子>1を満たすモル比で導入した構造を有しており、酸化反応や酸塩基反応といった有機反応用触媒や、機能性材料として有効に利用することが期待できる。 The heteropolyoxometalate compound of the present invention has a structure that is introduced at a molar ratio satisfying the element (B) / heteroatom> 1 into the deficient structure part of the heteropolyoxometalate anion (A) containing the two deficient structure part. Therefore, it can be expected to be effectively used as a catalyst for organic reactions such as oxidation reactions and acid-base reactions, and as a functional material.
Claims (8)
該ヘテロポリオキソメタレート化合物は、ヘテロ原子がケイ素、リン又はゲルマニウムであり、かつ、ポリ原子がモリブデン、タングステン及びバナジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種以上の元素である二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損構造部位に、前周期遷移金属であるSc、Y、Zr、Hf、V、Nb、Ta及びCrより選ばれる少なくとも一種の元素(B)が、元素(B)/ヘテロ原子>1の関係を満たすモル比で導入されたヘテロポリオキソメタレート構造を有する
ことを特徴とするヘテロポリオキソメタレート化合物。 A heteropolyoxometalate compound having a structure in which a poly atom is coordinated to an hetero atom via an oxygen atom,
The heteropolyoxometallate compound is a heteropolyoxometalate compound containing a two-deficient structure site wherein the heteroatom is silicon, phosphorus or germanium and the polyatom is at least one element selected from the group consisting of molybdenum, tungsten and vanadium. At least one element (B) selected from Sc, Y, Zr, Hf, V, Nb, Ta and Cr, which are the transition metals of the oxometalate anion (A), is present in the element (B). / A heteropolyoxometalate compound having a heteropolyoxometalate structure introduced at a molar ratio satisfying the relationship of>heteroatom> 1.
該ヘテロポリオキソメタレート化合物は、ヘテロ原子がリン又はゲルマニウムであり、かつ、ポリ原子がモリブデン、タングステン及びバナジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種以上の元素である二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損構造部位に、前周期遷移金属であるV元素(B)が導入されたヘテロポリオキソメタレート構造を有する
ことを特徴とするヘテロポリオキソメタレート化合物。 A heteropolyoxometalate compound having a structure in which a poly atom is coordinated to an hetero atom via an oxygen atom,
The heteropolyoxometalate compound is a heteropolyoxometalate containing a two-deficient structure site in which the heteroatom is phosphorus or germanium and the polyatom is at least one element selected from the group consisting of molybdenum, tungsten and vanadium. A heteropolyoxometalate compound having a heteropolyoxometalate structure in which a V element (B), which is a transition metal in the preceding period, is introduced into a defective structure site of a rate anion (A).
該ヘテロポリオキソメタレート化合物は、ヘテロ原子がリンであり、かつ、ポリ原子がモリブデン、タングステン及びバナジウムからなる群より選ばれる少なくとも一種以上の元素である二欠損構造部位含有へテロポリオキソメタレートアニオン(A)の欠損構造部位に、前周期遷移金属であるV、Sc、Y、Zr、Hf、Nb、Ta及びCrより選ばれる少なくとも一種の元素(B)が導入されたヘテロポリオキソメタレート構造を有する
ことを特徴とするヘテロポリオキソメタレート化合物。 A heteropolyoxometalate compound having a structure in which a poly atom is coordinated to an hetero atom via an oxygen atom,
The heteropolyoxometalate compound is a heteropolyoxometalate anion containing a two-deficient structure site wherein the heteroatom is phosphorus and the polyatom is at least one element selected from the group consisting of molybdenum, tungsten and vanadium A heteropolyoxometalate structure in which at least one element (B) selected from V, Sc, Y, Zr, Hf, Nb, Ta, and Cr, which are the transition metals of the preceding period, is introduced into the defect structure portion of (A). Heteropolyoxometalate compound characterized by having.
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のヘテロポリオキソメタレート化合物。 The heteropolyoxometalate compound according to any one of claims 1 to 4, wherein the heteropolyoxometalate compound is a cation of an alkyl ammonium salt as a counter cation for the heteropolyoxometalate anion (A). .
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のヘテロポリオキソメタレート化合物。 6. The heteropolyoxometalate compound according to claim 1, wherein the heteropolyoxometalate anion (A) is a γ-type Keggin-type heteropolyoxometalate anion. Oxometallate compounds.
ことを特徴とするヘテロポリオキソメタレート化合物の製造方法。 A process for producing a heteropolyoxometalate compound according to any one of claims 1 to 6, wherein a compound having a heteropolyoxometalate anion (A) and a compound having an element (B) are reacted. A process for producing a heteropolyoxometalate compound, comprising:
ことを特徴とするヘテロポリオキソメタレート化合物の使用方法。 A method of using the heteropolyoxometalate compound according to any one of claims 1 to 6 as a catalyst, wherein the heteropolyoxometalate compound is used as an oxidation reaction catalyst and / or an acid-base reaction catalyst. How to use rate compounds.
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