JP2012052012A - Catalyst, and process for producing polymer using the catalyst - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalyst which limits the reaction field in performing the catalytic reaction to the inner part of a pore of mesoporous silica to allow the catalytic reaction to proceed by selectively modifying the external surface of a pore wall of the mesoporous silica with an organic group and selectively introducing an active species of catalyst onto the inner surface of the pore wall.SOLUTION: The catalyst is obtained by selectively modifying the outer surface of a pore wall with an organic substance to control the catalytic reaction in the mesoporous silica having a pore and the pore wall forming the pore on the one hand and selectively fixing an active species of catalyst onto the inner surface of the pore wall on the other hand.

Description

本発明は、触媒、及び該触媒を用いたポリマーの製造方法等に関し、特にメソポーラスシリカを用いた触媒に関する。   The present invention relates to a catalyst and a method for producing a polymer using the catalyst, and more particularly to a catalyst using mesoporous silica.

本発明者らは、メソポーラスシリカの用途に関する研究を行って来ており、その一部を特許出願している(特許文献1)。メソポーラスシリカは、大きな比表面積とともに規則的な細孔構造を備えており、金属触媒の担体として広く用いられている。メソポーラスシリカの規則的なメソ細孔空間内に活性金属種を導入して触媒とした後、特殊な触媒反応場として利用する試みが報告されている(特許文献2)。
しかしながら、これまでの報告では、メソポーラスシリカの表面全体に触媒活性点が存在するために、厳密な反応場の制御が困難であった。
The inventors of the present invention have been researching the use of mesoporous silica and have applied for a patent (Patent Document 1). Mesoporous silica has a regular pore structure with a large specific surface area, and is widely used as a support for metal catalysts. There has been reported an attempt to use a special catalytic reaction field after introducing an active metal species into a regular mesoporous space of mesoporous silica to form a catalyst (Patent Document 2).
However, in the reports so far, it has been difficult to strictly control the reaction field because catalytic active sites exist on the entire surface of mesoporous silica.

特開2009−061372号公報JP 2009-061372 A 特開2005−336457号公報JP 2005-336457 A

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、メソポーラスシリカの細孔壁の外表面を選択的に有機基で修飾し(図1を参照:F. D, Juan, E. Ruiz-Hitzky, Adv. Mater., 12, 430 (2000))、内表面選択的に触媒活性種を導入することにより、触媒反応を行う際の反応場をメソポーラスシリカの細孔内部に限定して触媒反応を行わせることが可能な触媒を提供すること等にある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the outer surface of the pore wall of mesoporous silica is selectively modified with an organic group (see FIG. 1: F. D, Juan, E. Ruiz-Hitzky). , Adv. Mater., 12, 430 (2000)), by introducing catalytically active species selectively on the inner surface, the reaction field during catalytic reaction is limited to the inside of the pores of mesoporous silica. It is to provide a catalyst that can be performed.

上記課題を達成するための本発明に係る触媒は、細孔とこの細孔を形成する細孔壁とを備えたメソポーラスシリカにおいて、前記細孔壁の外表面は触媒反応を規制するために選択的に有機物によって修飾されている一方、前記細孔壁の内表面には選択的に触媒活性種が固定されていることを特徴とする。
本発明において、前記細孔の平均径が1nm〜20nmであることが好ましい。
また、前記触媒活性種が、銅であることが好ましい。
また、当該触媒が、フェノール化合物の酸化重合反応に用いられるものであることが好ましい。
また、本発明に係るポリマーの製造方法は、上記に記載の触媒を用いて、フェノール化合物を酸化重合させることを特徴とする。
The catalyst according to the present invention for achieving the above object is a mesoporous silica having pores and pore walls forming the pores, and the outer surface of the pore walls is selected to regulate the catalytic reaction. While being modified by organic substances, catalytically active species are selectively fixed on the inner surface of the pore wall.
In the present invention, the average diameter of the pores is preferably 1 nm to 20 nm.
The catalytically active species is preferably copper.
Moreover, it is preferable that the said catalyst is a thing used for the oxidative polymerization reaction of a phenol compound.
The method for producing a polymer according to the present invention is characterized in that a phenol compound is oxidatively polymerized using the catalyst described above.

また、本発明に係る上記触媒の製造方法は、界面活性剤と骨格成分とを混合した反応混合物を縮重合反応させて、前記骨格成分によって形成された細孔壁で区画された細孔内に前記界面活性剤が充填されたメソポーラスシリカ前駆体を作成した後、前記細孔壁の外表面の水酸基を修飾する有機化試薬によって、前記メソポーラスシリカ前駆体の外表面を選択的に修飾し、前記細孔内の界面活性剤を除去することで外表面が有機基によって修飾されたメソポーラスシリカを得た後、前記細孔壁の内表面に選択的に触媒活性種を固定することを特徴とする。
本発明において、メソポーラスシリカとは、シリカ(二酸化ケイ素)を材質として、均一かつ規則的な細孔(メソ孔:直径1nm〜50nm程度)を備えた物質を意味しており、触媒・吸着材料としての応用研究が行われている。
有機物とは、シリカの表面にある水酸基に結合することで、触媒が結合することを防ぐための物質を意味する。
有機化試薬とは、細孔壁の外表面の水酸基に結合することで、触媒活性種の固定を規制するための試薬を意味する。そのような有機化試薬として、例えばシリル化試薬(シリル化剤)を用いることができる。
触媒活性種とは、本質的に触媒作用を示す物質を意味している。所定の金属が触媒活性種の場合には、その金属のみを細孔壁の内表面に固定する場合の他に、その金属を含有する有機金属触媒を固定する場合が含まれる。
Further, in the method for producing the catalyst according to the present invention, the reaction mixture obtained by mixing the surfactant and the skeleton component is subjected to a condensation polymerization reaction, and the pores defined by the pore walls formed by the skeleton component are contained in the pores. After creating the mesoporous silica precursor filled with the surfactant, the outer surface of the mesoporous silica precursor is selectively modified with an organic reagent that modifies the hydroxyl group on the outer surface of the pore wall, After obtaining the mesoporous silica whose outer surface is modified with an organic group by removing the surfactant in the pores, a catalytically active species is selectively fixed on the inner surface of the pore wall. .
In the present invention, the mesoporous silica means a substance having uniform and regular pores (mesopores: about 1 nm to 50 nm in diameter) made of silica (silicon dioxide) as a catalyst / adsorption material. Applied research is being conducted.
The organic substance means a substance for preventing the catalyst from being bonded by bonding to a hydroxyl group on the surface of silica.
An organic reagent means a reagent for regulating fixation of a catalytically active species by binding to a hydroxyl group on the outer surface of a pore wall. As such an organic reagent, for example, a silylating reagent (silylating agent) can be used.
By catalytically active species is meant a substance that is essentially catalytic. When the predetermined metal is a catalytically active species, in addition to the case where only the metal is fixed to the inner surface of the pore wall, the case where the organometallic catalyst containing the metal is fixed is included.

本発明によれば、メソポーラスシリカに設けられた細孔の内部空間において、選択的に触媒反応が行われるので、特に重合反応を行ってポリマーを製造したときに、従来の触媒によるポリマーに比べると、より低い分子量を備えるとともに、より狭い分子量分布を持ったポリマーを製造することが可能となる。   According to the present invention, since the catalytic reaction is selectively performed in the internal space of the pores provided in the mesoporous silica, particularly when a polymer is produced by performing a polymerization reaction, compared to a polymer using a conventional catalyst. It is possible to produce a polymer having a lower molecular weight and a narrower molecular weight distribution.

メソポーラスシリカの表面を有機基で修飾したときの様子を模式的に示す図である。(a)は、細孔壁の外内表面が有機基で修飾されている様子を示す図、(b)は、細孔壁の外表面が選択的に有機基で修飾されている様子を示す図である。It is a figure which shows typically a mode when the surface of mesoporous silica is modified with the organic group. (A) is a figure which shows a mode that the outer inner surface of a pore wall is modified with the organic group, (b) shows a mode that the outer surface of the pore wall is selectively modified with the organic group. FIG. シランカップリング剤がメソポーラスシリカの表面に結合するときのイメージ図である。(a)は、シランカップリング剤が自己重合する様子を示す図、(b)は、単分子層として固定される様子を示す図である。It is an image figure when a silane coupling agent couple | bonds with the surface of mesoporous silica. (A) is a figure which shows a mode that a silane coupling agent self-polymerizes, (b) is a figure which shows a mode that it fixes as a monomolecular layer. 各種のシリル化剤を製造途中のMCMに反応させたときの細孔径をBJH法(E. P. Barrett, L. G. Joyner, P. P. Halenda: J. Amer. Chem. Soc. 73, 373 (1951))で測定した結果を示すグラフである。(a)はトリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリルの結果を、(b)は1,1−ビス(トリメチルシロキシ)−1−プロペンの結果を、(c)は1,1,1,3,3,3-ヘキサメチルジシラザンの結果を、(d)はトリエトキシメチルシランの結果を、(e)はトリメチルクロロシランの結果を、(f)は修飾していない製造途中のMCM-41の結果を、それぞれ示す。Results of measurement of pore diameters when various silylating agents were reacted with MCM during production by BJH method (EP Barrett, LG Joyner, PP Halenda: J. Amer. Chem. Soc. 73, 373 (1951)) It is a graph which shows. (A) shows the result of trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, (b) shows the result of 1,1-bis (trimethylsiloxy) -1-propene, and (c) shows 1,1,1,3,3,3- The result of hexamethyldisilazane, (d) shows the result of triethoxymethylsilane, (e) shows the result of trimethylchlorosilane, and (f) shows the result of unmodified MCM-41 during production. . 各種の触媒を用いて、2,6-ジメチルフェノールを重合させたときの重合物の分子量分布を示すグラフである。(a)はCu/TMS-MCM(細孔壁の外表面選択的にシリル化し、内表面選択的に銅を固定したもの)の結果を、(b)はCu/MCM(細孔壁の内外両表面に銅を固定したもの)の結果を、(c)はCu(OAc)2(酢酸銅のみ)の結果を、それぞれ示す。It is a graph which shows the molecular weight distribution of a polymer when 2,6-dimethylphenol is polymerized using various catalysts. (A) shows the results of Cu / TMS-MCM (selectively silylated on the outer surface of the pore wall and copper is selectively fixed on the inner surface), and (b) shows the results of Cu / MCM (inner and outer pore walls). (C) shows the results of Cu (OAc) 2 (copper acetate only).

次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明するが、本発明の技術的範囲は、これらの実施形態によって限定されるものではなく、発明の要旨を変更することなく様々な形態で実施することができる。また、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶ。
メソポーラスシリカは、無機系骨格を有し、この無機系骨格はシリケート等の無機酸化物の高分子主鎖から構成されている。シリケート基本骨格中のケイ素原子に代える原子、あるいはシリケート骨格に付加する原子としては、アルミニウム、チタン、マグネシウム、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、モリブデン、コバルト、ニッケル、ガリウム、ベリリウム、イットリウム、ランタン、ハフニウム、スズ、鉛、バナジウム、ホウ素等を例示できる。
メソポーラスシリカを構成し得るその他の無機系骨格としては、非Si系のジルコニア、チタニア、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化スズ、酸化ハフニウム、アルミナ等の無機酸化物、あるいはそれらの無機酸化物からなる基本骨格中に上記のシリケート骨格に付加する原子を組み込んだ複合酸化物が例示される。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited by these embodiments, and various forms are possible without changing the gist of the invention. Can be implemented. Further, the technical scope of the present invention extends to an equivalent range.
Mesoporous silica has an inorganic skeleton, and this inorganic skeleton is composed of a polymer main chain of an inorganic oxide such as silicate. The atoms that replace silicon atoms in the silicate basic skeleton, or the atoms that are added to the silicate skeleton include aluminum, titanium, magnesium, zirconium, tantalum, niobium, molybdenum, cobalt, nickel, gallium, beryllium, yttrium, lanthanum, hafnium, tin , Lead, vanadium, boron and the like.
Other inorganic skeletons that can constitute mesoporous silica include non-Si-based inorganic oxides such as zirconia, titania, niobium oxide, tantalum oxide, tungsten oxide, tin oxide, hafnium oxide, and alumina, or inorganic oxides thereof. A complex oxide in which an atom added to the silicate skeleton is incorporated in the basic skeleton consisting of

メソポーラスシリカの無機系骨格成分としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン等のアルコキシシラン、ケイ酸ソーダ、カネマイト(kanemite, NaHSi2O5・3H2O)あるいはシリカを用いることができる。これらの骨格成分はシリケート骨格を形成する。
メソポーラスシリカは、界面活性剤を鋳型として用いて縮重合し、その後、界面活性剤を除去することによって得ることができる。メソポーラスシリカを形成するための鋳型として使用される界面活性剤は、陽イオン性、陰イオン性、非イオン性のうちのいずれであってもよく、具体的には、アルキルトリメチルアンモニウム(好ましくはアルキル基の炭素数が8〜18のアルキルトリメチルアンモニウム)、アルキルアンモニウム、ジアルキルジメチルアンモニウム、ベンジルアンモニウムの塩化物、臭化物、ヨウ化物あるいは水酸化物の他、脂肪酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリエチレンオキシド系非イオン性界面活性剤、一級アルキルアミン等が挙げられる。
Examples of the inorganic backbone components of the mesoporous silica can be used tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, alkoxysilane, such as tetra propoxy silane, sodium silicate, kanemite (kanemite, NaHSi 2 O 5 · 3H 2 O) or silica . These skeletal components form a silicate skeleton.
Mesoporous silica can be obtained by condensation polymerization using a surfactant as a template, and then removing the surfactant. The surfactant used as a template for forming mesoporous silica may be any of cationic, anionic, and nonionic. Specifically, alkyltrimethylammonium (preferably alkyltrimethylammonium) Alkyltrimethylammonium having 8 to 18 carbon atoms), alkylammonium, dialkyldimethylammonium, benzylammonium chloride, bromide, iodide or hydroxide, fatty acid salt, alkylsulfonate, alkylphosphate , Polyethylene oxide nonionic surfactants, primary alkylamines and the like.

界面活性剤のうち、ポリエチレンオキシド系非イオン性界面活性剤としては、疎水性成分として炭化水素基、親水性部分としてポリエチレンオキシドをそれぞれ有するポリエチレンオキシド系非イオン性界面活性剤等が挙げられる。このような界面活性剤としては、具体的には、C16H33(OCH2CH22OH(以下、このような構造をC16EO2と略して記載する)、C12EO4、C16EO10、C16EO20、C18EO10、C18EO20、C18H35EO10等が挙げられる。また、オレイン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、パルミチン酸等の脂肪酸とソルビタンとのエステル、あるいはこれらのエステルにポリエチレンオキシドが付加した化合物を用いることができる。このような界面活性剤としては、Triton X-100(アルドリッチ)、ポリエチレンオキシド(20)ソルビタンモノラウリレート(Tween 20、アルドリッチ)、ポリエチレンオキシド(20)ソルビタンモノパルミテート(Tween 40)、ポリエチレンオキシド(20)ソルビタンモノステアレート、ポリエチレンオキシド(20)ソルビタンモノオレート(Tween 60)、ソルビタンモノパルミテート等が挙げられる。上記界面活性剤のうちの1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Among the surfactants, examples of the polyethylene oxide nonionic surfactant include a polyethylene oxide nonionic surfactant having a hydrocarbon group as a hydrophobic component and polyethylene oxide as a hydrophilic portion. Specific examples of such a surfactant include C 16 H 33 (OCH 2 CH 2 ) 2 OH (hereinafter, such a structure is abbreviated as C 16 EO 2 ), C 12 EO 4 , C 16 EO 10 , C 16 EO 20 , C 18 EO 10 , C 18 EO 20 , C 18 H 35 EO 10 and the like. Further, esters of fatty acids such as oleic acid, lauric acid, stearic acid, palmitic acid and sorbitan, or compounds obtained by adding polyethylene oxide to these esters can be used. Such surfactants include Triton X-100 (Aldrich), polyethylene oxide (20) sorbitan monolaurate (Tween 20, Aldrich), polyethylene oxide (20) sorbitan monopalmitate (Tween 40), polyethylene oxide ( 20) Sorbitan monostearate, polyethylene oxide (20) sorbitan monooleate (Tween 60), sorbitan monopalmitate and the like. One of the above surfactants may be used alone, or two or more may be used in combination.

さらに、トリブロックコポリマー型のポリアルキレンオキシドを用いることができ、中でもポリエチレンオキシド鎖−ポリプロピレンオキシド鎖−ポリエチレンオキシド鎖型、あるいはポリプロピレンオキシド鎖−ポリエチレンオキシド鎖−ポリプロピレンオキシド鎖型のトリブロックコポリマーが好適に使用される。ここで、エチレンオキシド鎖−ポリプロピレンオキシド鎖−ポリエチレンオキシド鎖型のトリブロックコポリマーを(EO)x(PO)y(EO)xと表すと、各アルキレンオキシドのユニット数は好ましくはx=5〜110、y=15〜70であり、より好ましくはx=15〜20、y=50〜60である。他方、ポリプロピレンオキシド鎖−ポリエチレンオキシド鎖−ポリプロピレンオキシド鎖型のトリブロックコポリマーを(PO)x(EO)y(PO)xと表すと、各アルキレンオキシドのユニット数は、好ましくはx=5〜110、y=15〜70であり、より好ましくはx=15〜20、y=50〜60である。このようなトリブロックコポリマーとしては、具体的には、(EO)5(PO)70(EO)5、(EO)13(PO)30(EO)13、(EO)20(PO)30(EO)20、(EO)26(PO)39(EO)26、(EO)17(PO)56(EO)17、(EO)17(PO)58(EO)17、(EO)20(PO)70(EO)20、(EO)80(PO)30(EO)80、(EO)106(PO)70(EO)106、(EO)100(PO)39(EO)100、(EO)19(PO)33(EO)19、(EO)26(PO)39(EO)26等が挙げられ、これらのトリブロックコポリマーはBASF社等より商業的に入手可能であり、また、小規模製造レベルで所望のx値とy値とを有するものを得ることもできる。さらに、これらのトリブロックコポリマーは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Furthermore, a polyalkylene oxide of a triblock copolymer type can be used. Among them, a polyethylene oxide chain-polypropylene oxide chain-polyethylene oxide chain type or a polypropylene oxide chain-polyethylene oxide chain-polypropylene oxide chain type triblock copolymer is preferred. used. Here, when a triblock copolymer of ethylene oxide chain-polypropylene oxide chain-polyethylene oxide chain type is represented as (EO) x (PO) y (EO) x , the number of units of each alkylene oxide is preferably x = 5 to 110, y = 15 to 70, more preferably x = 15 to 20, and y = 50 to 60. On the other hand, when a triblock copolymer of polypropylene oxide chain-polyethylene oxide chain-polypropylene oxide chain type is represented as (PO) x (EO) y (PO) x , the number of units of each alkylene oxide is preferably x = 5 to 110. , Y = 15 to 70, more preferably x = 15 to 20 and y = 50 to 60. Specific examples of such triblock copolymers include (EO) 5 (PO) 70 (EO) 5 , (EO) 13 (PO) 30 (EO) 13 , (EO) 20 (PO) 30 (EO ) 20 , (EO) 26 (PO) 39 (EO) 26 , (EO) 17 (PO) 56 (EO) 17 , (EO) 17 (PO) 58 (EO) 17 , (EO) 20 (PO) 70 (EO) 20 , (EO) 80 (PO) 30 (EO) 80 , (EO) 106 (PO) 70 (EO) 106 , (EO) 100 (PO) 39 (EO) 100 , (EO) 19 (PO 33 (EO) 19 , (EO) 26 (PO) 39 (EO) 26, etc., and these triblock copolymers are commercially available from BASF etc. It is also possible to obtain one having an x value and a y value. Further, these triblock copolymers may be used alone or in combination of two or more.

さらにまた、エチレンジアミンの2つの窒素原子にそれぞれ2つのポリエチレンオキシド鎖−ポリプロピレンオキシド鎖が結合したスターダイブロックコポリマーをテンプレートとして使用することができる。このようなスターダイブロックコポリマーとしては、具体的には、{(EO)113(PO)222NCH2CH2N{(PO)22(EO)1132、{(EO)3(PO)182NCH2CH2N{(PO)18(EO)32、{(PO)19(EO)162NCH2CH2N{(EO)16(PO)192等が挙げられる。また、本発明においては、上記のスターダイブロックコポリマーのうちの1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記界面活性剤を用いて骨格成分を縮重合させる場合、溶媒として水、有機溶媒、水と有機溶媒との混合物等を使用することができる。また、反応に用いる骨格成分と界面活性剤とのモル比(骨格成分/界面活性剤比)は好ましくは60以上であり、より好ましくは90以上であり、さらに好ましくは120以上である。骨格成分/界面活性剤比を前記の範囲内とすると、得られるメソポーラスシリカ細孔径が小さくなるとともに、細孔壁厚が厚くなり、また細孔容積が小さくなる傾向にある。
Furthermore, a star diblock copolymer in which two polyethylene oxide chains-polypropylene oxide chains are bonded to two nitrogen atoms of ethylenediamine can be used as a template. Specific examples of such star diblock copolymers include {(EO) 113 (PO) 22 } 2 NCH 2 CH 2 N {(PO) 22 (EO) 113 } 2 , {(EO) 3 (PO ) 18} 2 NCH 2 CH 2 N {(PO) 18 (EO) 3} 2, {(PO) 19 (EO) 16} 2 NCH 2 CH 2 N {(EO) 16 (PO) 19} 2 etc. Can be mentioned. In the present invention, one of the above star diblock copolymers may be used alone, or two or more may be used in combination.
When the skeleton component is subjected to polycondensation using the surfactant, water, an organic solvent, a mixture of water and an organic solvent, or the like can be used as a solvent. Further, the molar ratio of the skeletal component and the surfactant used in the reaction (skeleton component / surfactant ratio) is preferably 60 or more, more preferably 90 or more, and still more preferably 120 or more. When the skeletal component / surfactant ratio is within the above range, the mesoporous silica pore diameter obtained tends to be small, the pore wall thickness is increased, and the pore volume tends to be small.

上記各成分を混合する方法について特に制限はないが、界面活性剤を溶媒と混合し、同時に、あるいは引き続いて酸を添加して好ましい酸性とした後、骨格成分を添加することが好ましい。ここで、界面活性剤及び酸を混合する際の温度は特に制限されないが、0℃〜100℃であることが好ましい。また、骨格成分を添加する際の温度は特に制限されないが、35℃〜80℃であることが好ましく、40℃〜45℃であることがより好ましい。さらに、骨格成分を添加する際には、骨格成分全量を一度に添加してもよく、混合液を攪拌しながら少量ずつ添加してもよいが、攪拌しながら1分以上にわたって少量ずつ添加することが好ましい。   The method for mixing the above components is not particularly limited, but it is preferable to add a skeletal component after mixing a surfactant with a solvent and simultaneously or subsequently adding an acid to obtain a preferable acidity. Here, the temperature at which the surfactant and the acid are mixed is not particularly limited, but is preferably 0 ° C to 100 ° C. The temperature at which the skeleton component is added is not particularly limited, but is preferably 35 ° C to 80 ° C, and more preferably 40 ° C to 45 ° C. Furthermore, when adding the skeletal component, the entire skeletal component may be added all at once, or the mixed solution may be added in small portions while stirring, but it should be added in small portions over 1 minute while stirring. Is preferred.

上記手順により各成分を混合した後、反応混合物を所定の温度に保持して縮重合反応を行うことにより、メソポーラスシリカ前駆体(界面活性剤が細孔内に充填されたままのもの)を得ることができる。ここで、縮重合反応の反応温度は使用する界面活性剤や骨格成分の種類や濃度によって異なるが、通常0℃〜100℃であり、好ましくは35℃〜80℃である。特に、界面活性剤として上記のトリブロックコポリマーを使用する場合、反応温度は40℃〜45℃であることが好ましい。縮重合反応の反応温度が前記範囲内であると、得られるメソポーラスシリカの構造の規則性が高くなる傾向にある。なお、上記縮重合反応においては、反応の進行状況に応じて反応温度を適宜変更できる。   After mixing each component according to the above procedure, a condensation polymerization reaction is performed while maintaining the reaction mixture at a predetermined temperature to obtain a mesoporous silica precursor (with the surfactant still filled in the pores). be able to. Here, the reaction temperature of the polycondensation reaction varies depending on the type and concentration of the surfactant and the skeleton component to be used, but is usually 0 ° C. to 100 ° C., preferably 35 ° C. to 80 ° C. In particular, when the above triblock copolymer is used as a surfactant, the reaction temperature is preferably 40 ° C to 45 ° C. When the reaction temperature of the polycondensation reaction is within the above range, the regularity of the structure of the obtained mesoporous silica tends to be high. In the polycondensation reaction, the reaction temperature can be appropriately changed according to the progress of the reaction.

また、上記縮重合反応の反応時間は、使用する界面活性剤や骨格成分の種類や濃度によって異なるが、通常、8時間〜24時間である。上記縮重合反応は、静置状態、攪拌状態のいずれで行ってもよく、またそれらを組み合わせて行ってもよい。さらに、上記縮重合反応においては、界面活性剤に加えてトリメチルベンゼンやトリイソプロピルベンゼンなどの疎水性を有する化合物を添加することによって、得られるメソポーラスシリカの細孔径を制御できる。   In addition, the reaction time of the above condensation polymerization reaction is usually 8 hours to 24 hours, although it varies depending on the type and concentration of the surfactant and the skeleton component to be used. The polycondensation reaction may be performed either in a stationary state or in a stirring state, or may be performed in combination. Further, in the above condensation polymerization reaction, the pore diameter of the obtained mesoporous silica can be controlled by adding a hydrophobic compound such as trimethylbenzene or triisopropylbenzene in addition to the surfactant.

細孔壁の外表面を選択的に有機物で修飾する方法は、メソポーラスシリカを形成した後でも可能であるが、メソポーラスシリカ前駆体の状態で行えば、細孔内に残っている界面活性剤によって、有機物が細孔壁の内表面を修飾することを妨げるので好ましい。そこで、上記縮重合反応後に得られるメソポーラスシリカ前駆体について、細孔壁の外表面を選択的に有機物によって修飾することが好ましい。
有機物として、シリル基を選択する場合には、次のような操作を行う。メソポーラスシリカ前駆体に、シリル化試薬を反応させることで、細孔壁の外表面にある水酸基をシリル化する。シリル化試薬としては、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル (Me3SiOSO2CF3)、1,1−ビス(トリメチルシロキシ)−1−プロペン(1,1-bis(trimethyl-silyloxy)-1-propene)、1,1,1,3,3,3-ヘキサメチルジシラザン(1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane)、トリエトキシメチルシラン(triethoxymethylsilane)、トリメチルクロロシラン(Me3SiCl)などが挙げられる。
The method of selectively modifying the outer surface of the pore wall with an organic substance is possible even after the formation of mesoporous silica, but if it is performed in the state of a mesoporous silica precursor, it depends on the surfactant remaining in the pores. This is preferable because organic substances prevent modification of the inner surface of the pore wall. Therefore, it is preferable that the outer surface of the pore wall is selectively modified with an organic substance in the mesoporous silica precursor obtained after the condensation polymerization reaction.
When a silyl group is selected as the organic substance, the following operation is performed. By reacting the mesoporous silica precursor with a silylating reagent, the hydroxyl group on the outer surface of the pore wall is silylated. Examples of silylating reagents include trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate (Me 3 SiOSO 2 CF 3 ), 1,1-bis (trimethylsiloxy) -1-propene (1,1-bis (trimethyl-silyloxy) -1-propene), 1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane (1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane), triethoxymethylsilane, trimethylchlorosilane (Me 3 SiCl) It is done.

細孔壁の外表面を選択的に有機物で修飾した後に、細孔内の界面活性剤を除去することによって、メソポーラスシリカを得ることができる。メソポーラスシリカ前駆体からの界面活性剤の除去は、水やアルコール等の溶媒で処理する方法等により行うことができる。   Mesoporous silica can be obtained by selectively modifying the outer surface of the pore wall with an organic substance and then removing the surfactant in the pore. The surfactant can be removed from the mesoporous silica precursor by a method of treating with a solvent such as water or alcohol.

溶媒で処理する方法を用いる場合、メソポーラスシリカ前駆体に含まれる界面活性剤に対して溶解度の大きい溶媒にメソポーラスシリカ前駆体を分散させ、攪拌した後に固形分を回収することによって、メソポーラスシリカを得ることができる。ここで、界面活性剤の除去に使用される溶媒としては特に制限はないが、好ましくはメタノール、エタノール、アセトン等の親水性有機溶媒が挙げられる。界面活性剤の抽出効率を十分に得るため、塩酸、硝酸等を少量(好ましくは0.1mol/l〜10mol/l)添加することが好ましい。有機溶媒には、水を添加しても用いられる。また、メソポーラスシリカ前駆体の分散量は溶媒100mlに対して0.5g〜50gであることが好ましい。   When using the method of treating with a solvent, the mesoporous silica is obtained by dispersing the mesoporous silica precursor in a solvent having a high solubility in the surfactant contained in the mesoporous silica precursor and collecting the solid content after stirring. be able to. Here, although there is no restriction | limiting in particular as a solvent used for removal of surfactant, Preferably hydrophilic organic solvents, such as methanol, ethanol, and acetone, are mentioned. In order to sufficiently obtain the extraction efficiency of the surfactant, it is preferable to add a small amount (preferably 0.1 mol / l to 10 mol / l) of hydrochloric acid, nitric acid or the like. The organic solvent can be used even when water is added. The dispersion amount of the mesoporous silica precursor is preferably 0.5 g to 50 g with respect to 100 ml of the solvent.

次いで、上記メソポーラスシリカの細孔壁の内表面に活性触媒種を固定する。活性触媒種としては、特に限定されないが、銅を用いることが好ましい。活性触媒種としての銅としては、特に限定されないが、銅または、銅の硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、酢酸塩、塩化物、酸化物、水酸化物を例示できる。このような銅または銅を含む物質を細孔壁の内表面に担持させる。銅または銅を含む物質をメソポーラスシリカの細孔壁の内表面に担持する方法としては、液相法、固相法、気相法等が挙げられる。液相法においては、水、エタノール、ベンゼン等の溶媒に銅または銅を含む物質を分散または溶解させ、その液中にメソポーラスシリカを加えて攪拌混合することにより、活性触媒種としての銅がメソポーラスシリカの細孔壁の内表面に導入される。固相法では、固体状の銅細線の原料化合物とメソポーラスシリカとを固相で混合し、密閉容器中で加熱した後、過剰の原料化合物を洗浄等により除去することにより、活性触媒種としての銅がメソポーラスシリカの細孔内に導入される。気相法では、金属アルコキシド等の蒸気を発生するものや昇華しやすいものを原料に用い、それらの蒸気をメソポーラスシリカと接触させることにより、活性触媒種としての銅がメソポーラスシリカの細孔内に導入される。銅をメソポーラスシリカの内表面に均一に導入できることから、銅の導入法は気相法または液相法が好ましい。   Next, an active catalyst species is fixed to the inner surface of the pore wall of the mesoporous silica. Although it does not specifically limit as an active catalyst seed | species, It is preferable to use copper. Although it does not specifically limit as copper as an active catalyst seed | species, Copper, nitrate, a sulfate, carbonate, acetate, a chloride, an oxide, and a hydroxide can be illustrated. Such copper or a substance containing copper is supported on the inner surface of the pore wall. Examples of the method of supporting copper or a substance containing copper on the inner surface of the pore wall of mesoporous silica include a liquid phase method, a solid phase method, and a gas phase method. In the liquid phase method, copper or a substance containing copper is dispersed or dissolved in a solvent such as water, ethanol, benzene, etc., and mesoporous silica is added to the liquid and stirred and mixed, so that copper as an active catalyst species is mesoporous. It is introduced into the inner surface of the pore wall of silica. In the solid phase method, a raw material compound of solid copper fine wire and mesoporous silica are mixed in a solid phase, heated in a closed container, and then excess raw material compound is removed by washing, etc. Copper is introduced into the pores of the mesoporous silica. In the gas phase method, a material that generates vapor such as metal alkoxide or a material that easily sublimes is used as a raw material, and by contacting the vapor with mesoporous silica, copper as an active catalyst species is placed in the pores of mesoporous silica. be introduced. Since copper can be uniformly introduced into the inner surface of mesoporous silica, the method of introducing copper is preferably a gas phase method or a liquid phase method.

次に、実施例を示しつつ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲は下記実施例によっては限定されない。
実施例1 メソポーラスシリカの外表面選択的シリル化
メソポーラスシリカの外表面を修飾するために用いる有機基として、トリアルキルシリル基を用いた。通常広く用いられるシランカップリング剤は反応条件によっては、図2(a)に示すように、試薬の自己重合の可能性が考えられることから、本実施例では、単分子層として固定される試薬を用いた(図2(b))。
界面活性剤を除いていない製造途中のMCM-41(メソポーラスシリカ前駆体)を文献(Z. Liu, Y. Sakamoto, T. Ohsuta, K. Hiraga, O. Terasaki, C. H. Ko, H. J. Shin, R. Ryoo, Angew. Chem., Int. Ed., 39, 3107 (2000))に従い合成した。このMCM-41 1.0 g をトリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル(Me3SiOSO2CF3) 0.32 mL (1.7mmol,表面Si-OH 基の3 等量) 存在下、脱水トルエン 6.7mL 中 353 K で加熱した。16 時間後、トルエンおよびメタノールで洗浄後、細孔内の界面活性剤を除くためにエタノール−濃塩酸 (93:7, v/v) 中で16 時間 373 Kで2回加熱した。エタノールで洗浄後、393 K で減圧乾燥を行い、外表面のみを選択的にシリル化したTMS-MCM を得た。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the technical scope of the present invention is not limited by the following examples.
Example 1 Outer surface selective silylation of mesoporous silica Trialkylsilyl groups were used as organic groups used to modify the outer surface of mesoporous silica. As shown in FIG. 2 (a), a silane coupling agent that is usually widely used may have a possibility of self-polymerization of the reagent as shown in FIG. 2 (a). In this example, the reagent fixed as a monomolecular layer is used. Was used (FIG. 2B).
MCM-41 (a precursor of mesoporous silica) in the process of production without removing the surfactant is described in the literature (Z. Liu, Y. Sakamoto, T. Ohsuta, K. Hiraga, O. Terasaki, CH Ko, HJ Shin, R. Ryoo, Angew. Chem., Int. Ed., 39, 3107 (2000)). 1.0 g of this MCM-41 was heated at 353 K in 6.7 mL of dehydrated toluene in the presence of 0.32 mL (1.7 mmol, 3 equivalents of surface Si-OH group) of trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate (Me 3 SiOSO 2 CF 3 ). After 16 hours, after washing with toluene and methanol, it was heated twice at 373 K for 16 hours in ethanol-concentrated hydrochloric acid (93: 7, v / v) in order to remove the surfactant in the pores. After washing with ethanol, vacuum drying was performed at 393 K to obtain TMS-MCM in which only the outer surface was selectively silylated.

比較試料として、製造途中のMCM-41 を焼成して、細孔内の界面活性剤を除いたMCM-41を得た。このMCM-41についても、上記と同様にトリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリルを用いてシリル化処理を行い、細孔壁の内外表面ともにシリル化されたTMS-MCM-TMS を得た。
シリル化剤の種類を検討するために、表面Si-OH 基の30 等量の試薬を用いてトリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリルの他に、1,1−ビス(トリメチルシロキシ)−1−プロペン(1,1-bis(trimethyl-silyloxy)-1-propene)、1,1,1,3,3,3-ヘキサメチルジシラザン(1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane)、トリエトキシメチルシラン(triethoxymethylsilane)、及びトリメチルクロロシラン(Me3SiCl)を用いて、製造物の比較を行った。
メソ細孔構造の分析は、粉末X 線回折(XRD)、窒素吸着により行った。メソポーラスシリカに導入したシリル基に関する分析には、赤外分光、元素分析を用いた。
As a comparative sample, MCM-41 being produced was fired to obtain MCM-41 from which the surfactant in the pores was removed. This MCM-41 was also subjected to silylation treatment using trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate in the same manner as above to obtain TMS-MCM-TMS in which both the inner and outer surfaces of the pore wall were silylated.
In order to investigate the types of silylating agents, 1,1-bis (trimethylsiloxy) -1-propene (1,1) was used in addition to trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate using a reagent equivalent to 30 equivalents of surface Si-OH groups. 1-bis (trimethyl-silyloxy) -1-propene), 1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane (1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane), triethoxymethylsilane The product was compared using (triethoxymethylsilane) and trimethylchlorosilane (Me 3 SiCl).
The mesopore structure was analyzed by powder X-ray diffraction (XRD) and nitrogen adsorption. Infrared spectroscopy and elemental analysis were used for the analysis of the silyl group introduced into mesoporous silica.

実施例2 銅担持メソポーラスシリカを用いた2,6-ジメチルフェノールの酸化的重合触媒反応
酢酸銅を前駆体としてメソポーラスシリカ表面に、活性触媒種としての銅を担持した触媒を製造した。この触媒を用いて、2,6-ジメチルフェノールの酸化的重合反応を行った。
TMS-MCM およびMCM-41 それぞれ 0.24 g をCu(OAc)2・H2O (39 mg) のアセトニトリル溶液 (40 mL) に加えて緩やかに撹拌した。溶液のUV 測定から吸着が2時間以内に平衡に達したことを確認した。濾過および減圧下での乾燥を行い、それぞれCu/TMS-MCM (Cu 1.1wt%) およびCu/MCM (Cu 0.78wt%)を得た。担持量は前駆体溶液のUV測定から吸着分を求めた。
触媒反応は、ねじ口試験管(直径10 mm,長さ100 mm)中で2,6-ジメチルフェノール 0.3 mmol を基質として触媒(S/C = 50) およびピリジン 0.1 mL 存在下、トルエン 0.5mL を溶媒として、298 K、酸素雰囲気下で行った。
反応解析には、ガスクロマトグラフィー、NMR、及びGPC を用いた。
Example 2 Oxidative Polymerization Catalytic Reaction of 2,6-Dimethylphenol Using Copper-Supported Mesoporous Silica A catalyst supporting copper as an active catalyst species on a mesoporous silica surface was prepared using copper acetate as a precursor. Using this catalyst, an oxidative polymerization reaction of 2,6-dimethylphenol was carried out.
TMS-MCM and MCM-41 were each added 0.24 g to an acetonitrile solution (40 mL) of Cu (OAc) 2 .H 2 O (39 mg) and stirred gently. UV measurement of the solution confirmed that adsorption had reached equilibrium within 2 hours. Filtration and drying under reduced pressure were performed to obtain Cu / TMS-MCM (Cu 1.1 wt%) and Cu / MCM (Cu 0.78 wt%), respectively. The supported amount was determined by measuring the amount of adsorption of the precursor solution by UV measurement.
Catalytic reaction was conducted in a screw-tube test tube (diameter 10 mm, length 100 mm) using 2,6-dimethylphenol 0.3 mmol as a substrate (S / C = 50) and 0.5 mL of toluene in the presence of 0.1 mL of pyridine. The solvent was 298 K and an oxygen atmosphere.
For the reaction analysis, gas chromatography, NMR, and GPC were used.

<結果と考察>
1.メソポーラスシリカの外表面選択的シリル化
製造途中の MCM-41 のトリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリルによるシリル化、および引き続く界面活性剤の除去によりTMS-MCMを得た。比較試料として、通常のMCM-41 をトリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリルでシリル化してTMS-MCM-TMS を得た。
粉末XRD 測定からは、いずれの試料においてもシリル化によるメソ細孔の2次元ヘキサゴナル配列における変化は確認されなかった。
次に、窒素吸着測定を行い、その解析から表1に示すようにメソ細孔構造に関する各値を算出した。
<Results and discussion>
1. Outer surface selective silylation of mesoporous silica TMS-MCM was obtained by silylation of MCM-41 during production with trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate and subsequent removal of the surfactant. As a comparative sample, ordinary MCM-41 was silylated with trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate to obtain TMS-MCM-TMS.
From the powder XRD measurement, no change in the two-dimensional hexagonal arrangement of mesopores due to silylation was confirmed in any sample.
Next, nitrogen adsorption measurement was performed, and each value related to the mesopore structure was calculated from the analysis as shown in Table 1.

Figure 2012052012
Figure 2012052012

その結果、TMS-MCM-TMS については、細孔内へのシリル化を顕著に示す各値が得られ、細孔内へのシリル化の進行が確認された。対照的に、TMS-MCM については、MCM-41 とほぼ等しい値が得られたことから、メソ細孔内表面ではシリル化が進行しなかったと考えられた。
シリル化によってメソポーラスシリカ表面に導入されたトリメチルシリル基の存在は、赤外分光法(C-H 伸縮:2965,2905 cm-1)および固体1H NMR 測定(0.0 ppm)により確認した。
As a result, with respect to TMS-MCM-TMS, various values indicating remarkably silylation into the pores were obtained, and the progress of silylation into the pores was confirmed. In contrast, for TMS-MCM, a value almost equal to that of MCM-41 was obtained, indicating that silylation did not proceed on the inner surface of the mesopores.
The presence of the trimethylsilyl group introduced onto the mesoporous silica surface by silylation was confirmed by infrared spectroscopy (CH stretching: 2965, 2905 cm -1 ) and solid 1 H NMR measurement (0.0 ppm).

元素分析により求めたTMS-MCM-TMS のトリメチルシリル基密度は2.4 ± 0.1 mmol g-1 であった。用いたメソポーラスシリカのシラノール基の密度と、導入されたトリメチルシリル基の密度から、シラノール基がシリル化された割合は、TMS-MCM-TMS において42±1 %、TMS-MCM において5 ± 1 %と算出された。後者については、上記の通り、内表面ではシリル化が進行しないことを確認しているので、外表面におけるシラノール基の変換率として算出すると43 ± 1 %であり、内外表面ともにシリル化されたTMS-MCM-TMS と同じシリル化効率であった。トリメチルシリル基の立体的な大きさを考慮すると、今回のシリル化率はほぼ飽和の値に達していると考えられた。 The trimethylsilyl group density of TMS-MCM-TMS determined by elemental analysis was 2.4 ± 0.1 mmol g- 1 . Based on the density of silanol groups in the mesoporous silica used and the density of the introduced trimethylsilyl groups, the ratio of silanol groups silylated was 42 ± 1% for TMS-MCM-TMS and 5 ± 1% for TMS-MCM. Calculated. For the latter, as described above, it was confirmed that silylation did not proceed on the inner surface, so the conversion rate of silanol groups on the outer surface was 43 ± 1%, and both the inner and outer surfaces were silylated TMS. The silylation efficiency was the same as -MCM-TMS. Considering the three-dimensional size of the trimethylsilyl group, it was considered that the silylation rate this time reached a nearly saturated value.

次に,シリル化試薬の検討を行った。ここまでの検討に用いたトリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリルに替えて、1,1−ビス(トリメチルシロキシ)−1−プロペン、1,1,1,3,3,3-ヘキサメチルジシラザン、トリエトキシメチルシラン、及びトリメチルクロロシランを用いて、製造途中の MCM-41 の外表面選択的なシリル化、続く界面活性剤の除去、および窒素吸着測定を行った。
各試料のBJH 細孔径分布を図3に示した。1,1−ビス(トリメチルシロキシ)−1−プロペン、1,1,1,3,3,3-ヘキサメチルジシラザン、またはトリエトキシメチルシランを用いた場合には、細孔径がMCM-41 の細孔径に比べて著しく低下したことから、内表面へのシリル化が進行していることが明らかとなった。対照的に、トリメチルクロロシランを用いた場合は、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリルを用いた場合と同様に、細孔径の明らかな変化は観察されず、外表面選択的なシリル化が達成された。
このように、界面活性剤を除いていない製造途中のメソポーラスシリカの有機修飾において、用いる試薬や条件によっては、細孔内への修飾が一部進行することを確認した。
Next, silylation reagents were examined. 1,1-bis (trimethylsiloxy) -1-propene, 1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane, triethoxymethyl instead of trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate used in the study so far Silane and trimethylchlorosilane were used for selective silylation of the outer surface of MCM-41 during production, subsequent removal of the surfactant, and nitrogen adsorption measurement.
The BJH pore size distribution of each sample is shown in FIG. When 1,1-bis (trimethylsiloxy) -1-propene, 1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane, or triethoxymethylsilane is used, the pore size is MCM-41. Since the pore size was significantly reduced, it became clear that silylation to the inner surface was progressing. In contrast, when trimethylchlorosilane was used, as in the case of using trimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, no obvious change in pore diameter was observed, and silylation selective to the outer surface was achieved.
As described above, in the organic modification of mesoporous silica during production without removing the surfactant, it was confirmed that the modification into the pores partially progressed depending on the reagents and conditions used.

2.銅担持メソポーラスシリカを用いた2,6-ジメチルフェノールの酸化的重合触媒反応
触媒反応への応用として、(式1)に示すように、酢酸銅を前駆体にしてメソポーラスシリカ上に担持して、2,6-ジメチルフェノールの酸化的重合反応(Y. Shibasaki, M. Nakamura, R. Ishimaru, J. N. Kondo, K. Domen, M. Ueda, Macromolecules, 37, 9657 (2004); Y. Shibasaki, M. Nakamura, R. Ishimaru, J. N. Kondo, M. Ueda, Chem. Lett. 34, 662 (2005))に応用した。

Figure 2012052012
2. Oxidative polymerization catalytic reaction of 2,6-dimethylphenol using copper-supported mesoporous silica As an application to the catalytic reaction, as shown in (formula 1), copper acetate is supported on mesoporous silica as a precursor, Oxidative polymerization of 2,6-dimethylphenol (Y. Shibasaki, M. Nakamura, R. Ishimaru, JN Kondo, K. Domen, M. Ueda, Macromolecules, 37, 9657 (2004); Y. Shibasaki, M. Nakamura, R. Ishimaru, JN Kondo, M. Ueda, Chem. Lett. 34, 662 (2005)).
Figure 2012052012

このポリマーは、熱可塑性樹脂として幅広く用いられている。細孔壁の外表面選択的にシリル化したTMS-MCM、およびシリル化を施していないMCM-41 に銅種をアセトニトリル溶液中で担持し、それぞれCu/TMS-MCM およびCu/MCM を得た。触媒反応は、ピリジン存在下、トルエン中、室温、酸素雰囲気下で行った。得られた重合物の分子量分布を図4に示した。図に示すように、Cu/TMS-MCM では、約9,000 を頂点とする分子量分布を与えた(図4中、グラフ(a)を参照)。一方、Cu/MCM では、約16,000 を頂点とするより大きな分子量分布の重合体を与えるとともに、分子量6,000 を下回る範囲にも別の分子量分布を与えた(図4中、グラフ(b)を参照)。比較として、メソポーラスシリカを用いず、酢酸銅を触媒として用いると、約32,000 を頂点とするより広い分子量分布の重合体を与えるとともに、2量体の生成が顕著に確認された(図4中、グラフ(c)を参照)。内外表面両方に活性種が担持されたCu/MCM は分子量の大きな生成物を与えるのに対して、外表面選択的シリル化により内表面にのみ活性種を有するCu/TMS-MCM では分子量が小さく、かつ分子量分布範囲が限定された生成物が得られることが分かった。   This polymer is widely used as a thermoplastic resin. Cu / TMS-MCM and Cu / MCM were obtained by supporting copper species in acetonitrile solution on TMS-MCM, which was silylated selectively on the outer surface of the pore wall, and MCM-41 that had not been silylated. . The catalytic reaction was carried out in toluene in the presence of pyridine at room temperature in an oxygen atmosphere. The molecular weight distribution of the resulting polymer is shown in FIG. As shown in the figure, Cu / TMS-MCM gave a molecular weight distribution with apex of about 9,000 (see graph (a) in FIG. 4). On the other hand, Cu / MCM gave a polymer with a larger molecular weight distribution with the peak at about 16,000, and another molecular weight distribution in the range below the molecular weight of 6,000 (see graph (b) in Fig. 4). . As a comparison, when mesoporous silica was not used and copper acetate was used as a catalyst, a polymer with a broader molecular weight distribution centered at about 32,000 was given, and formation of a dimer was remarkably confirmed (in FIG. 4, (See graph (c)). Cu / MCM with active species supported on both the inner and outer surfaces gives a product with a large molecular weight, whereas Cu / TMS-MCM, which has active species only on the inner surface due to selective silylation on the outer surface, has a low molecular weight. And a product with a limited molecular weight distribution range.

このように本実施形態によれば、メソポーラスシリカに設けられた細孔の内部空間において、選択的に触媒反応が行われるので、特に重合反応を行ってポリマーを製造したときに、従来の触媒によるポリマーに比べると、より低い分子量を備えるとともに、より狭い分子量分布範囲を持ったポリマーを製造することができた。   As described above, according to this embodiment, since the catalytic reaction is selectively performed in the internal space of the pores provided in the mesoporous silica, when the polymer is produced by performing the polymerization reaction in particular, the conventional catalyst is used. Compared to polymers, it was possible to produce polymers with a lower molecular weight and a narrower molecular weight distribution range.

Claims (6)

細孔とこの細孔を形成する細孔壁とを備えたメソポーラスシリカにおいて、前記細孔壁の外表面は触媒反応を規制するために選択的に有機物によって修飾されている一方、前記細孔壁の内表面には選択的に触媒活性種が固定されていることを特徴とする触媒。 In the mesoporous silica having pores and pore walls forming the pores, the outer surface of the pore walls is selectively modified with an organic substance to regulate catalytic reaction, while the pore walls A catalyst characterized in that a catalytically active species is selectively fixed on the inner surface of the catalyst. 前記細孔の平均径が1nm〜20nmであることを特徴とする請求項1に記載の触媒。 The catalyst according to claim 1, wherein the average diameter of the pores is 1 nm to 20 nm. 前記触媒活性種が、銅であることを特徴とする請求項1または2に記載の触媒。 The catalyst according to claim 1 or 2, wherein the catalytically active species is copper. 当該触媒が、フェノール化合物の酸化重合反応に用いられるものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の触媒。 The catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein the catalyst is used for an oxidative polymerization reaction of a phenol compound. 請求項1〜4のいずれか一つに記載の触媒を用いて、フェノール化合物を酸化重合させることを特徴とするポリマーの製造方法。 A method for producing a polymer, characterized in that a phenol compound is oxidatively polymerized using the catalyst according to any one of claims 1 to 4. 界面活性剤と骨格成分とを混合した反応混合物を縮重合反応させて、前記骨格成分によって形成された細孔壁で区画された細孔内に前記界面活性剤が充填されたメソポーラスシリカ前駆体を作成した後、前記細孔壁の外表面の水酸基を修飾する有機化試薬によって、前記メソポーラスシリカ前駆体の外表面を選択的に修飾し、前記細孔内の界面活性剤を除去することで外表面が有機基によって修飾されたメソポーラスシリカを得た後、前記細孔壁の内表面に選択的に触媒活性種を固定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の触媒の製造方法。 A reaction mixture obtained by mixing a surfactant and a skeleton component is subjected to a polycondensation reaction, and a mesoporous silica precursor filled with the surfactant in pores defined by pore walls formed by the skeleton component is obtained. After the preparation, the outer surface of the mesoporous silica precursor is selectively modified with an organic reagent for modifying the hydroxyl group on the outer surface of the pore wall, and the surfactant in the pore is removed to remove the surfactant. The catalytically active species is selectively fixed to the inner surface of the pore wall after obtaining mesoporous silica whose surface is modified with an organic group. A method for producing a catalyst.
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