JP4009728B2 - 新規化合物、それを用いた触媒、それを用いた二酸化炭素と水素から蟻酸を製造する方法及び二酸化炭素の固定化方法 - Google Patents
新規化合物、それを用いた触媒、それを用いた二酸化炭素と水素から蟻酸を製造する方法及び二酸化炭素の固定化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4009728B2 JP4009728B2 JP2003423034A JP2003423034A JP4009728B2 JP 4009728 B2 JP4009728 B2 JP 4009728B2 JP 2003423034 A JP2003423034 A JP 2003423034A JP 2003423034 A JP2003423034 A JP 2003423034A JP 4009728 B2 JP4009728 B2 JP 4009728B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- carbon dioxide
- general formula
- metal complex
- halogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 92
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims description 62
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims description 62
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 62
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims description 46
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims description 46
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 37
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims description 36
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 31
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 title claims description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title description 26
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 title description 6
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 claims description 29
- 150000002431 hydrogen Chemical group 0.000 claims description 28
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 21
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 21
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 21
- 150000002367 halogens Chemical group 0.000 claims description 20
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000007809 chemical reaction catalyst Substances 0.000 claims 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 32
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 13
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 13
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 11
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 11
- 239000012327 Ruthenium complex Substances 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 8
- 238000004992 fast atom bombardment mass spectroscopy Methods 0.000 description 8
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 6
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N Bipyridyl Chemical compound N1=CC=CC=C1C1=CC=CC=N1 ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- SLIBCJURSADKPV-UHFFFAOYSA-N 1,10-dihydro-1,10-phenanthroline-4,7-dione Chemical compound N1C=CC(=O)C2=CC=C3C(=O)C=CNC3=C21 SLIBCJURSADKPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZECJHXWYQJXFQQ-UHFFFAOYSA-L CC1=C(C)C(C)([Ir](Cl)Cl)C(C)=C1C Chemical class CC1=C(C)C(C)([Ir](Cl)Cl)C(C)=C1C ZECJHXWYQJXFQQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical class OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- -1 halogen ion Chemical class 0.000 description 3
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 3
- HJNRKMILZKDVKZ-UHFFFAOYSA-N Br.OC1=CC(=NC=C1)C1=NC=CC(=C1)O Chemical compound Br.OC1=CC(=NC=C1)C1=NC=CC(=C1)O HJNRKMILZKDVKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 0 C*1(C)*2ccccc2-c2cccc*12 Chemical compound C*1(C)*2ccccc2-c2cccc*12 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N [1,10]phenanthroline Chemical compound C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1 DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 2
- 150000002897 organic nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 2
- RJNRKZBHLCOHNM-UHFFFAOYSA-N 2-(3-hydroxypyridin-2-yl)pyridin-3-ol Chemical compound OC1=CC=CN=C1C1=NC=CC=C1O RJNRKZBHLCOHNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVLTVILSYOWFRM-UHFFFAOYSA-L CC1=C(C)C(C)([Rh](Cl)Cl)C(C)=C1C Chemical class CC1=C(C)C(C)([Rh](Cl)Cl)C(C)=C1C QVLTVILSYOWFRM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- QIFOYBWQTYBZOT-UHFFFAOYSA-K Cl[Ru](Cl)Cl.CC1=C(C)C(C)=C(C)C(C)=C1C Chemical class Cl[Ru](Cl)Cl.CC1=C(C)C(C)=C(C)C(C)=C1C QIFOYBWQTYBZOT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 1
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical group C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical group [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 238000009903 catalytic hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013064 chemical raw material Substances 0.000 description 1
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 description 1
- 125000000058 cyclopentadienyl group Chemical group C1(=CC=CC1)* 0.000 description 1
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 1
- ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N endo-cyclopentadiene Natural products C1C=CC=C1 ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- YUWFEBAXEOLKSG-UHFFFAOYSA-N hexamethylbenzene Chemical compound CC1=C(C)C(C)=C(C)C(C)=C1C YUWFEBAXEOLKSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000006713 insertion reaction Methods 0.000 description 1
- DBPBAPSFGLNQOX-UHFFFAOYSA-N iridium trihydride Chemical compound [IrH3] DBPBAPSFGLNQOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002097 pentamethylcyclopentadienyl group Chemical group 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M perchlorate Inorganic materials [O-]Cl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000406 trisodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019801 trisodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
また、超臨界中で反応させることは、特開平7-173098号、特開2001-288137号、
有機化合化学協会誌、第52巻第12号 pp.1032-1043(1994)、 Nature Vol 368, p. 231 (1994)、 Chem.Lett. p.1016 (2001)、 J. Am. Chem. Soc. p. 7963 (2002)、 J. Am. Chem. Soc. p. 344 (1996)、Inorg.Chem. p. 1606 (2002)などに記載されている。(特許文献3〜4及び非特許文献2〜7参照)
さらに、水溶液中で反応させることは、特開昭56-140948、 Chem. Commun. p. 971 (1999)、 Appl. Organomeal. Chem. p857 (2000)、 Inorg. Chem. p. 5083 (2000)に記載されている。(特許文献5及び非特許文献8〜10参照)
さらにまた、常温常圧下水溶液中で固体触媒を用いた反応は、 J. Am. Chem. Soc. p.6319 (1983) その他固体触媒を用いた二酸化炭素の接触水素化反応は数多く知られている。(非特許文献11参照)
近年、水素化反応による二酸化炭素の化学的固定化に有効な高活性な遷移金属錯体触媒の開発が望まれている。
これまで、遷移金属錯体を用いる二酸化炭素の水素化反応によって、主にギ酸もしくはその誘導体を生成することが知られている。代表的な例を挙げると、(1)Chem. Lett. p.863 (1976)などのように、有機溶媒もしくは水との混合溶媒中、トリエチルアミン等の有機アミンの存在下、ギ酸を製造する方法。(2)特開平7-173098号では、超臨界状態にある二酸化炭素と水素をアミン等の塩基性物質存在下反応させる方法。(3)特開昭56-140948、Chem. Commun. p. 971 (1999)に記載された炭酸塩の水溶液中二酸化炭素と水素からギ酸を製造する方法。(4)J. Am. Chem. Soc. p.6319 (1983)に記載された担持パラジウムを用いた炭酸塩の水溶液中常温常圧で水素を通じさせることよってギ酸を製造する方法等が知られている。(1)-(3)については、J. Am. Chem. Soc. p. 7963 (2001)にまとめられている。
前記(1)(2)の方法では、アミンやアルコール等の有機物を添加する必要があること、また生成するギ酸の量はアミン等の添加量の最大2倍程度に限られていること、さらに生成物であるギ酸と添加した有機物の分離等の問題がある。(3),(4)の方法は、水媒体中での反応であり、有機物を用いないという特徴を有しており、特に(4)は、常圧反応又は低圧での反応であるが、何れも触媒回転数もしくは触媒回転効率が十分とは言えず、実用には適さない。(2)は他の方法に比べ触媒効率が高いが、超臨界状態を発生させる必要があり、高圧反応システムと煩雑な操作が必要となる。
本発明が解決しようとする課題は、遷移金属錯体触媒存在下、有機物を全く用いない水媒体中、温和な条件で二酸化炭素の水素化によってギ酸へと導く二酸化炭素の固定化法を提供することである。
本発明は、二酸化炭素と水素の反応を高効率で行わせるために触媒の探索及び反応系の検討を行った結果、特定の有機窒素化合物配位子を有する新規の金属錯体が、水媒体中二酸化炭素の水素化反応において触媒効率の著しい向上が達成され、二酸化炭素の効率的な固定化が実現されるとの知見に基づいて完成させられたものである。
すなわち、一般式(1)
(式中、R1は水素及び又はアルキル基であり、M1はIr、Rh若しくはRuであり、Yはハロゲン又は水素であり、Xは金属錯体を形成するカウンターアニオンを表わす。)で示される水酸基を有するポリピリジン化合物または一般式(2)
(式中、R1は水素及び又はアルキル基であり、Yはハロゲン又は水素であり、Xは金属錯体を形成するカウンターアニオンを表わす。)で示される水酸基を有するポリピリジン化合物。及び 一般式(3)
また、ギ酸の製造という観点からも、優れた特徴を有する。すなわち、従来のギ酸の製造法は、6-8気圧一酸化炭素と20-50%のカセイソーダ水溶液を120-150度で加熱後硫酸と処理して製造されていた。しかし、毒性の高い一酸化炭素を用いるため好ましくない。本発明の特徴は、一酸化炭素の代わりに無害な二酸化炭素を原料として用いることができ、さらに従来の製造法と同様な操作、反応条件でギ酸を製造できることである。
本発明で用いる金属錯体のシクロペンタジエニル配位子及びアレーン配位子は、脂肪族(アルキル基)基、脂環族基、芳香族基、エステル基(-CO2R)、アミド基(-CONRR')、酸素置換基(-OR)又は硫黄置換基(-SR)などが、1個又は複数置換していてもよい。
複数置換する場合、同じであっても異なっていてもかまわない。なかでも、ロジウム、イリジウムにはペンタメチルシクロペンタジエニル配位子、ルテニウムにはヘキサメチルベンゼン配位子が活性が高い。
本発明で用いる金属錯体には、有機窒素化合物配位子を用いる。具体的にはビピリジン又はフェナントロリン等のポリピリジン配位子上に置換基として水酸基(-OH)をもつ化合物を用いる。置換場所によって、触媒活性に差が生じるが、いずれの位置に置換されても触媒活性は発現する。また、水酸基がポリピリジン配位子上に1個以上置換される必要があるが、好ましくはそれぞれのピリジン環上に1個ずつ置換されていることが望ましい。
本発明で用いる金属錯体の金属原子と結合する配位子は、水素分子存在下ヒドリド錯体(Y=H)を形成し得るものであればどんなものでも構わない。例えば、ハロゲンイオン、アクア配位子(H2O)などが挙げられる。ここで、ヒドリド錯体(Y=H)は、本反応の触媒として機能する。
本発明で用いる金属錯体のカウンターアニオンは特にその種類を限定しない。例えば、ハロゲンアニオンや過塩素酸アニオンなど、反応液に溶解すればどんなものでも構わない。
本発明で用いる媒体としては、水を用いる。純水もしくは無機塩の水溶液で反応は進行する。好ましくは、水溶液中アルカリ性を呈する無機塩が望ましい。特に、第I族または第II族の炭酸塩又は炭酸水素塩が好ましく、その例としては、Li2CO3 、LiHCO3、Na2CO3 、NaHCO3 、K2CO3 、KHCO3、CaCO3 、BaCO3 、SrCO3などが挙げられる。又は二酸化炭素を圧入もしくはバブリングすることによって炭酸塩又は炭酸水素塩を生成する第I族または第II族の水酸化物も好ましく、その例としては、LiOH, NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Sr(OH)2などが適当である。また、アルコールやアミン等の有機物を混合させてもなんら反応を妨げることはないため、水ー有機物の混合溶媒を用いてもよい。
本発明における上記の金属錯体の使用量については、上限及び下限はなく、反応液への溶解性及び経済性などに依存する。適切な触媒濃度は1x10-8〜1x10-3 Mで、好ましくは1x10-7〜1x10-4Mとする。
本発明における反応に用いられる圧力は、特に上限及び下限はないが、一般に常圧以上が用いられる。圧力は高いほうが好ましいが、装置及び運転コスト等の経済的な理由に依存する。
本発明における反応温度は、充分な反応速度で反応が進行する方が有利である。好ましくは40度以上200度以下が好ましい。
次式の化合物について合成を試み、化合物を確認し、表1に示した条件で、蟻酸の製造をした。
(イリジウム錯体の合成)
ペンタメチルシクロペンタジエニルイリジウム クロリドダイマー 400 mg (0.50 mmol)と4,7-ジヒドロキシ-1,10-フェナントロリン 250 mg (1.18 mmol)をジメチルホルムアミド10 ml に溶解する。この溶液を窒素雰囲気下80度で12時間加熱攪拌した。その後、溶液を室温まで冷却後、析出物を濾取した。瀘液を半分程度に濃縮し、氷浴で冷却し、析出物を濾取した。析出物にエタノールを加え、不溶物を濾過し、瀘液を減圧か20ml程度に濃縮した。これに、エーテルを加えて析出する固体を濾取した。固体はカラムクロマトグラフィー(LH20, 溶出液 エタノール)に通した後、エーテルを加えて析出させることにより収量410mgで得られる。(収率 67%)この化合物は以下に示す分析結果から同定した。
IR (Nujol) 2669 (O-H), 2587 (O-H), 1608, 1583, 1542, 1226;
1H NMR (DMSO-d6, δ): 13.2 (bs, 2 H), 8.94 (d, J = 6.3 Hz, 2 H), 8.20 (s, 2 H), 7.44 (d, J = 6.3 Hz, 2 H), 1.69 (s, 15 H).
13C NMR (DMSO-d6,δ)161.80, 150.37, 145.89, 120.19, 118.30, 109.09, 85.71, 6.32;
Anal. Calcd for C22H23Cl2IrN2O2:C, 43.28; H, 3.80; N, 4.59. Found: C, 43.20; H, 3.90; N, 4.38;
FABMS m/z 575 [M+-Cl].
(実施例7)
(ロジウム錯体の合成)
ペンタメチルシクロペンタジエニルイリジウム クロリドダイマーに代えてペンタメチルシクロペンタジエニルロジウム クロリドダイマーを用いたほかは実施例1とほぼ同様にしてロジウム錯体を合成した。この化合物は以下に示す分析結果から同定した。
IR (Nujol) 2669 (O-H), 2590 (O-H), 1603, 1583, 1540, 1225;
1H NMR (DMSO-d6, δ): 13.0 (bs, 2 H), 8.93 (d, J = 6.2 Hz, 2 H), 8.16 (s, 2 H), 7.41(d, J = 6.2 Hz, 2 H), 1.69 (s, 15 H);
13C NMR (DMSO-d6, δ): 162.45, 150.34, 144.59, 120.39, 117.69, 109.12, 93.63, 6.62;
Anal. Calcd for C22H23Cl2N2O2Rh:C, 50.69; H, 4.45; N, 5.37. Found: C, 50.35; H, 4.44; N, 5.45;
FABMS m/z 485 [M - Cl]+.
(実施例8)
(ルテニウム錯体の合成)
(ルテニウム錯体の合成)
ペンタメチルシクロペンタジエニルイリジウム クロリドダイマーに代えてヘキサメチルベンゼンルテニウム クロリドダイマーを用いたほかは実施例1とほぼ同様にしてルテニウム錯体を合成した。この化合物は以下に示す分析結果から同定した。
IR (Nujol) 2672 (O-H), 2593 (O-H), 1606, 1583, 1512, 1222;
1H NMR (DMSO-d6, δ): 13.2 (bs, 2 H), 8.88 (d, J = 6.3 Hz, 2 H), 8.11 (s, 2 H), 7.38(d, J = 6.2 Hz, 2 H), 2.07 (s, 18 H);
13C NMR (DMSO-d6, δ): 161.08, 151.99, 144.57, 119.56, 117.88, 108.67, 92.06, 13.31;
Anal. Calcd for C24H26Cl2N2O2Ru:C, 52.75; H, 4.8; N, 5.13. Found: C, 51.91; H, 4.73; N, 5.07;
FABMS m/z 511 [M - Cl]+.
(実施例11)
(ルテニウム錯体の合成)
ペンタメチルシクロペンタジエニルイリジウム クロリドダイマーに代えてp-クメンルテニウム クロリドダイマーを用いたほかは実施例1とほぼ同様にしてルテニウム錯体を合成した。この化合物は以下に示す分析結果から同定した。
1H NMR (DMSO-d6, δ): 13.2(bs, 2 H), 9.43 (d, J = 6.2 Hz, 2 H),8.14 (s, 2 H), 7.33 (d, J = 6.2 Hz, 2H), 6.13 (d, J = 6.2 Hz, 2 H), 5.91(d, J = 6.2 Hz, 2 H), 2.6 (m, 1 H),2.15 (s, 3 H), 0.92 (d, J = 7.0 Hz, 6H);
13C NMR (DMSO-d6, δ): 162.97, 153.34, 145.04, 120.61, 117.27, 108.58, 99.81, 99.16, 82.82, 80.58, 28.37, 19.70, 16.29;
Anal. Calcd for C22H22Cl2N2O2Ru:C, 50.97; H, 4.28; N, 5.40%. Found: C,50.68; H, 4.02; N, 5.74%;
FABMS m/z 483 [M - Cl]+.
(実施例12)
(イリジウム錯体の合成)
4,7-ジヒドロキシ-1,10-フェナントロリンに代えて4,4’-ジヒドロキシ-2,2’-ビピリジン臭化水素塩を用いたほかは実施例1とほぼ同様にしてイリジウム錯体を合成した。この化合物は以下に示す分析結果から同定した。
1H NMR (KOD/D2O, δ): 8.26 (d, J = 6.6 Hz, 2 H), 7.14 (d, J = 2.4 Hz, 2 H), 6.63 (dd, J = 6.5, 2.4 Hz, 2 H), 1.58 (s, 15 H).
FABMS m/z 595 [M+-X].
(実施例13)
(ルテニウム錯体の合成)
4,7-ジヒドロキシ-1,10-フェナントロリンに代えて4,4’-ジヒドロキシ-2,2’-ビピリジン臭化水素塩を用いたほかは実施例1とほぼ同様にしてルテニウム錯体を合成した。この化合物は以下に示す分析結果から同定した。
1H NMR (KOD/D2O, δ): 8.18 (d, J = 6.6 Hz, 2 H), 7.05 (d, J = 2.5 Hz, 2 H), 6.63 (dd, J = 6.6, 2.5 Hz, 2 H), 1.98 (s, 18 H).
13C NMR (KOD/D2O, δ): 178.55, 159.11, 154.99, 120.93, 115.60, 95.17, 17.25;
FABMS m/z 533 [M+-X].
(イリジウム錯体の合成)
4,7-ジヒドロキシ-1,10-フェナントロリンに代えて3,3’-ジヒドロキシ-2,2’-ビピリジンを用いたほかは実施例1とほぼ同様にしてイリジウム錯体を合成した。本化合物の場合、2つのヒドロキシ間で分子内水素結合しているため、上記の構造と取っていると考えられる。この化合物は以下に示す分析結果から同定した。
IR (Nujol) 2726, 2673, 1582, 1533, 1258;
1H NMR (DMSO-d6, δ): 18.1 (bs, 1 H, H-O-H), 8.06 (dd, J = 5.2, 1.3 Hz, 2 H), 7.26 (dd, J = 8.4, 5.2Hz, 2 H), 7.06 (dd, J = 8.4, 1.3Hz, 2 H), 1.56 (s, 15 H);
13C NMR (DMSO-d6, δ): 159.06, 143.74, 137.80, 127.14, 124.99, 86.16, 6.04;
Anal. Calcd for C20H22ClIrN2O2:C, 43.67; H, 4.03; N, 5.09. Found: C, 43.60; H, 3.86; N, 4.86;
FABMS m/z 551 [M + H]+, 515 [M - Cl]+.
IR (KBr) 1602, 1559, 1497;
1H NMR (DMSO-d6, δ): 7.86 (d, J = 6.9 Hz, 2 H), 7.62 (s, 2 H), 6.22 (d, J = 6.9 Hz, 2 H), 1.69 (s, 15 H);
13C NMR (DMSO-d6, δ): 175.40, 149.34, 149.22, 129.44, 118.46, 115.31, 95.05, 8.69;
1H NMR (D2O, δ): 8.56 (d, J = 6.5 Hz, 2 H), 7.94 (s, 2 H), 6.78(d, J = 6.5 Hz, 2 H), 1.63 (s, 15 H);
Anal. Calcd for C22H21ClIrKN2O2・H2O: C, 41.93; H, 3.68; N, 4.45. Found: C, 42.02;H, 3.89; N, 4.20;
FABMS(glycerol) m/z 613 [M + H]+,575 [M - K + 2H]+, 539 [M - K- Cl + H]+.
1H NMR (D2O, δ) 8.40 (d, J = 6.5 Hz, 2 H), 7.92 (s, 2H), 6.75 (d, J = 6.5 Hz, 2 H), 1.69 (s, 15 H), -11.10 (s, 1H).
ジヒドロキシポリピリジン配位子をもつ金属錯体を触媒とする二酸化炭素の水素化の結果を表1に示す。
ここに示した錯体を用いた二酸化炭素の水素化反応は、従来の方法に比べてはるかに高い触媒能(触媒回転数、回転効率、最終ギ酸濃度)を示していることがわかる。
興味深いことに、均一系金属触媒を用いた従来法では達成できなかった極めて温和な条件(混合ガス圧が1 MPa又は常圧)でも十分な反応速度で二酸化炭素の水素化が進行する(実施例4-6)。同様に一般式(1)で表わされるにロジウム錯体でも充分に高い触媒能を示した(実施例7)。一方、一般式(2)で表わされるルテニウム錯体を用いた場合、高濃度ギ酸水溶液を与えた(実施例8-10)。この場合、図2、3で示すように、反応温度を変化させても触媒が劣化することなく、ガスに依存した平衡濃度に達することができた。
また、本触媒は反応終了後濾取することで容易に回収することが可能である。回収した錯体は再度触媒として利用することができる。
本反応は、以下のような反応機構を持っていると推察される。すなわち、一般式(1)および(2)で表わされる金属錯体はアルカリ性水溶液中脱プロトン化が起こり、一般式(1)からは(化27)に示すようなジアニオンを生じる。ついで水素ガス存在下、(化28)に示すようなヒドリド錯体を生じ、これが触媒として作用していると考えている。さらに、二酸化炭素もしくは炭酸水素イオンが金属-水素結合に挿入反応を経由してギ酸が生成するものと考えている。ここで示したようなヒドリド錯体は、還元能が高く他の基質にも応用できる可能性が高いと考えられる。
Claims (8)
- 一般式(1)
- 一般式(3)
- 二酸化炭素と水素を反応させるに際して、一般式(1)
- 二酸化炭素と水素を反応させるに際して、一般式(3)
- 一般式(1)
- 一般式(3)
- 一般式(1)
- 一般式(3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003423034A JP4009728B2 (ja) | 2002-12-25 | 2003-12-19 | 新規化合物、それを用いた触媒、それを用いた二酸化炭素と水素から蟻酸を製造する方法及び二酸化炭素の固定化方法 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002374877 | 2002-12-25 | ||
JP2003423034A JP4009728B2 (ja) | 2002-12-25 | 2003-12-19 | 新規化合物、それを用いた触媒、それを用いた二酸化炭素と水素から蟻酸を製造する方法及び二酸化炭素の固定化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004217632A JP2004217632A (ja) | 2004-08-05 |
JP4009728B2 true JP4009728B2 (ja) | 2007-11-21 |
Family
ID=32911082
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003423034A Expired - Lifetime JP4009728B2 (ja) | 2002-12-25 | 2003-12-19 | 新規化合物、それを用いた触媒、それを用いた二酸化炭素と水素から蟻酸を製造する方法及び二酸化炭素の固定化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4009728B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013111860A1 (ja) | 2012-01-27 | 2013-08-01 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ギ酸の脱水素化触媒、水素製造方法、重水素ガスまたは重水素化水素の製造方法 |
WO2015053317A1 (ja) | 2013-10-11 | 2015-04-16 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ギ酸の脱水素化に用いる触媒、ギ酸の脱水素化方法、水素製造方法 |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7479570B2 (en) | 2003-09-17 | 2009-01-20 | Japan Science And Technology Agency | Process for reduction of carbon dioxide with organometallic complex |
JP4822253B2 (ja) * | 2005-08-23 | 2011-11-24 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 二酸化炭素と水素からギ酸塩の製造方法 |
US7939461B2 (en) | 2006-11-17 | 2011-05-10 | Osaka University | Catalyst for decomposition of formic acid, method for decomposing formic acid, process for producing hydrogen, apparatus for producing and decomposing formic acid, and method for storing and generating hydrogen |
JP4875576B2 (ja) * | 2007-09-25 | 2012-02-15 | 独立行政法人科学技術振興機構 | ギ酸分解用触媒、ギ酸の分解方法、水素製造方法、ギ酸製造および分解用装置、水素貯蔵および発生方法 |
CN104204301A (zh) * | 2012-03-06 | 2014-12-10 | 液体光有限公司 | 还原二氧化碳成产物 |
JP6035804B2 (ja) * | 2012-03-22 | 2016-11-30 | 株式会社豊田中央研究所 | 還元触媒 |
US9770710B2 (en) * | 2013-02-20 | 2017-09-26 | University Of Washington Through Its Center For Commercialization | Hydrogenation and disproportionation catalysis |
JP6296231B2 (ja) * | 2013-02-28 | 2018-03-20 | 株式会社豊田中央研究所 | 固体触媒 |
WO2016056562A1 (ja) * | 2014-10-07 | 2016-04-14 | コニカミノルタ株式会社 | イリジウム錯体、有機エレクトロルミネッセンス材料、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置 |
CN111621797B (zh) | 2015-02-27 | 2023-06-02 | 国立研究开发法人科学技术振兴机构 | 二氧化碳的电化学还原 |
JP6751162B2 (ja) * | 2017-01-19 | 2020-09-02 | 日本曹達株式会社 | ルテニウム錯体を用いた還元方法 |
EP4122910A4 (en) * | 2020-03-17 | 2024-05-29 | Nitto Denko Corporation | FORMAT PRODUCTION PROCESS AND FORMAT PRODUCTION SYSTEM |
-
2003
- 2003-12-19 JP JP2003423034A patent/JP4009728B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013111860A1 (ja) | 2012-01-27 | 2013-08-01 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ギ酸の脱水素化触媒、水素製造方法、重水素ガスまたは重水素化水素の製造方法 |
US9315381B2 (en) | 2012-01-27 | 2016-04-19 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Dehydrogenation catalyst for formic acid, method for producing hydrogen, and method for producing heavy-hydrogen gas or heavy-hydrogenated hydrogen |
WO2015053317A1 (ja) | 2013-10-11 | 2015-04-16 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ギ酸の脱水素化に用いる触媒、ギ酸の脱水素化方法、水素製造方法 |
US10315190B2 (en) | 2013-10-11 | 2019-06-11 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Catalyst used for dehydrogenation of formic acid, method for dehydrogenating formic acid, and method for producing hydrogen |
EP3505243A1 (en) | 2013-10-11 | 2019-07-03 | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology | Catalyst used in dehydrogenation of formic acid, method for dehydrogenation of formic acid, and method for producing hydrogen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004217632A (ja) | 2004-08-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4009728B2 (ja) | 新規化合物、それを用いた触媒、それを用いた二酸化炭素と水素から蟻酸を製造する方法及び二酸化炭素の固定化方法 | |
JP4875576B2 (ja) | ギ酸分解用触媒、ギ酸の分解方法、水素製造方法、ギ酸製造および分解用装置、水素貯蔵および発生方法 | |
Oldenhof et al. | Base-Free Production of H 2 by Dehydrogenation of Formic Acid Using An Iridium-bisMETAMORPhos Complex. | |
JP6071079B2 (ja) | Co2水素化並びにギ酸及び/又はその塩からのh2生成用の二金属触媒 | |
JP5812290B2 (ja) | 二酸化炭素の水素化またはギ酸の脱水素化に用いる触媒、該触媒を用いる二酸化炭素の水素化方法、ギ酸の脱水素化方法、水素の貯蔵および製造方法 | |
JP2010524938A (ja) | 触媒性水素転移反応を使用する新規なオピエート還元 | |
JP3968431B2 (ja) | 二酸化炭素と水素から蟻酸を製造する方法及び二酸化炭素の固定化方法および光を照射させることによってこれらを促進させる方法 | |
Shi et al. | Ruthenium complexes bearing an unsymmetrical pincer ligand with a 2-hydroxypyridylmethylene fragment: active catalysts for transfer hydrogenation of ketones | |
CN106632267B (zh) | 一种伏立康唑的合成方法 | |
JP4822253B2 (ja) | 二酸化炭素と水素からギ酸塩の製造方法 | |
JP2007277105A (ja) | 多孔性金属錯体の製造方法、多孔性金属錯体、吸着材、分離材、ガス吸着材及び水素吸着材 | |
Forero-Cortés et al. | Transferring photocatalytic CO 2 reduction mediated by Cu (N^ N)(P^ P)+ complexes from organic solvents into ionic liquid media | |
Mabena et al. | Palladium (II) and platinum (II) based S^ N^ S and Se^ N^ Se pincer complexes as catalysts for CO2 hydrogenation and N-formylation of diethylamine to diethylformamide | |
KR20150085676A (ko) | 지르코늄을 함유한 금속유기골격체를 촉매로 사용한 글리세롤카보네이트의 제조방법 | |
Ocansey et al. | Chiral-at-Metal: Iridium (III) Tetrazole Complexes With Proton-Responsive P-OH Groups for CO2 Hydrogenation | |
JP2010063986A (ja) | 酸素発生触媒 | |
JP5593002B2 (ja) | アダマンタントリオール類の製造方法 | |
JP6289310B2 (ja) | 触媒又はその前駆体並びにこれらを利用した二酸化炭素の水素化方法及びギ酸塩の製造方法 | |
US9259725B2 (en) | Acyclic aza-containing ligands for use as catalytic carbon capture systems | |
AU2018260727B2 (en) | Process for the preparation of deuterated ethanol from D2O | |
JP6890320B2 (ja) | 二酸化炭素の水素化に用いる触媒、ギ酸製造方法、水素の貯蔵方法 | |
CN113004248A (zh) | 一种钴催化碳氢胺化反应合成咔唑类化合物的方法 | |
JP6579545B2 (ja) | インドール誘導体の合成方法 | |
Kobayashi et al. | Electrochemical behavior of a Rh (pentamethylcyclopentadienyl) complex bearing an NAD+/NADH-functionalized ligand | |
CN109053785A (zh) | 一种用于催化co2加氢反应制备甲酸盐的均相催化剂及其制法和应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050616 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070424 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070618 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070807 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4009728 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |