JP5503909B2 - 化合物の合成方法および合成反応触媒 - Google Patents
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Description
例えば、一般式AB1−xPdxO3で示されるパラジウム含有ペロブスカイト型複合酸化物からなる触媒が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
本発明の目的は、パラジウムの活性を効果的に発現させ、経済的に化合物を合成することができる合成反応触媒、および、その合成反応触媒が用いられる化合物の合成方法を提供することにある。
Ln2MyCu1−x−yPdxO4±δ (1)
(式中、Lnは、La、Pr、Nd、Sm、EuおよびGdから選択される少なくとも1種の必須成分と、Y、Ce、Yb、Ca、SrおよびBaから選択される少なくとも1種の任意成分とからなる元素を示し、Mは、Cr、Mn、Fe、Co、NiおよびAlから選択される少なくとも1種の元素を示し、xは、0.001≦x≦0.4の原子割合を示し、yは、0≦y≦0.5の原子割合を示し、δは、酸素過剰分または酸素不足分を示す。)
R1−X (2)
(式中、R1は、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基または置換基を有していてもよいアルケニル基を示し、Xは、ハロゲン原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、p−トルエンスルホニルオキシ基またはメタンスルホニルオキシ基を示す。)
R2−B(ORa)2 (3)
(式中、R2は、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基または置換基を有していてもよいアルケニル基を示し、Raは、水素原子または置換基を有していてもよいアルキル基を示す。また、Raに代えて、置換基を有していてもよいアリーレン基または置換基を有していてもよいアルキレン基を、−OBO−の結合手として、−OBO−を含む環が形成されていてもよい。)
また、本発明の化合物の合成方法では、上記一般式(1)において、Lnが、La、NdおよびGdから選択される少なくとも1種の元素であることが好適である。
また、本発明の化合物の合成方法では、上記一般式(2)に示す化合物と、上記一般式(3)に示す化合物とを、グリコールエーテルを含有する反応溶媒を用いて反応させることが好適である。
Ln2MyCu1−x−yPdxO4±δ (1)
(式中、Lnは、La、Pr、Nd、Sm、EuおよびGdから選択される少なくとも1種の必須成分と、Y、Ce、Yb、Ca、SrおよびBaから選択される少なくとも1種の任意成分とからなる元素を示し、Mは、Cr、Mn、Fe、Co、NiおよびAlから選択される少なくとも1種の元素を示し、xは、0.001≦x≦0.4の原子割合を示し、yは、0≦y≦0.5の原子割合を示し、δは、酸素過剰分または酸素不足分を示す。)
R1−X (2)
(式中、R1は、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基または置換基を有していてもよいアルケニル基を示し、Xは、ハロゲン原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、p−トルエンスルホニルオキシ基またはメタンスルホニルオキシ基を示す。)
R2−B(ORa)2 (3)
(式中、R2は、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基または置換基を有していてもよいアルケニル基を示し、Raは、水素原子または置換基を有していてもよいアルキル基を示す。また、Raに代えて、置換基を有していてもよいアリーレン基または置換基を有していてもよいアルキレン基を、−OBO−の結合手として、−OBO−を含む環が形成されていてもよい。)
また、本発明の合成反応触媒では、上記一般式(1)において、Lnが、La、NdおよびGdから選択される少なくとも1種の元素であることが好適である。
本発明において、層状ペロブスカイト型複合酸化物は、パラジウムを含有しており、下記一般式(1)で示される。
Ln2MyCu1−x−yPdxO4±δ (1)
(式中、Lnは、La、Pr、Nd、Sm、EuおよびGdから選択される少なくとも1種の必須成分と、Y、Ce、Yb、Ca、SrおよびBaから選択される少なくとも1種の任意成分とからなる元素を示し、Mは、Cr、Mn、Fe、Co、NiおよびAlから選択される少なくとも1種の元素を示し、xは、0.001≦x≦0.4の原子割合を示し、yは、0≦y≦0.5の原子割合を示し、δは、酸素過剰分または酸素不足分を示す。)
一般式(1)において、Lnは、La、Pr、Nd、Sm、EuおよびGdから選択される少なくとも1種の必須成分を必ず含んでおり、好ましくは、La、NdおよびGdから選択される少なくとも1種を含んでいる。これらの元素は、単独でもよく、また、2種類以上併用もできる。
たとえば、上記任意成分が含まれる場合、本発明の層状ペロブスカイト型複合酸化物は、上記必須成分をLn、任意成分をLn´として、例えば、下記一般式(1´)で示すことができる。
一般式(1´)において、zは、任意成分Ln´の原子割合を示しており、例えば、0.01≦z≦0.5であり、好ましくは、0.1≦z≦0.5である。すなわち、任意成分Ln´は、含有される場合には、好ましくは、0.5以下の原子割合である。
また、一般式(1)において、Pdの原子割合xは、0.001≦x≦0.4、すなわち、0.4以下の原子割合であり、好ましくは、0.005≦x≦0.05である。Pdの原子割合が0.4を超えると、Pdが固溶しにくくなる場合があり、さらに、コストの上昇が不可避となる。また、Pdの原子割合xが、0.005≦x≦0.05であれば、触媒のターンオーバー数を一層向上させることができる。
また、一般式(1)において、±δは、酸素過剰分または酸素不足分を示し、具体的には、層状ペロブスカイト型複合酸化物の理論構成比、A:B:O=2:1:4に対して、Aサイトに配位される元素を過不足にしたことにより生じる、酸素原子の過剰原子割合または不足原子割合を示している。
このような、パラジウムを含有する層状ペロブスカイト型複合酸化物は、特に制限されることなく、複合酸化物を調製するための適宜の方法、例えば、アルコキシド法、共沈法、クエン酸錯体法などによって、製造することができる。
各元素のアルコキシドとしては、例えば、各元素と、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシなどのアルコキシ基とから形成されるアルコラートや、下記一般式(4)で示される各元素のアルコキシアルコラートなどが挙げられる。
(式中、Eは、各元素を示し、R3は、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示し、R4は、炭素数1〜4のアルキル基を示し、iは、1〜3の整数、jは、2〜3の整数を示す。)
アルコキシアルコラートは、より具体的には、例えば、メトキシエチレート、メトキシプロピレート、メトキシブチレート、エトキシエチレート、エトキシプロピレート、プロポキシエチレート、ブトキシエチレートなどが挙げられる。
有機溶媒としては、各元素のアルコキシドを溶解できれば、特に制限されないが、例えば、芳香族炭化水素類、脂肪族炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エステル類などが用いられる。好ましくは、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類が挙げられる。
そして、得られた沈殿物を、例えば、真空乾燥や通風乾燥などにより乾燥させた後、例えば、約400〜1000℃、好ましくは、約500〜850℃で第1次熱処理し、さらに必要に応じて、例えば、約700〜1100℃で第2次熱処理することにより、層状ペロブスカイト型複合酸化物を得ることができる。
Pdの有機金属塩としては、例えば、酢酸塩、プロピオン酸塩などから形成されるPdのカルボン酸塩、例えば、下記一般式(5)または下記一般式(6)に示されるジケトン化合物から形成されるPdのジケトン錯体などの、Pdの金属キレート錯体などが挙げられる。
(式中、R5は、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のフルオロアルキル基またはアリール基、R6は、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のフルオロアルキル基、アリール基または炭素数1〜4のアルキルオキシ基、R7は、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
CH3CH(COR8)2 (6)
(式中、R8は、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基を示す。)
上記一般式(5)および上記一般式(6)中、R5、R6、R7およびR8の炭素数1〜4のアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、s−ブチル、t−ブチルなどが挙げられる。また、R5およびR6の炭素数1〜4のフルオロアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチルなどが挙げられる。また、R5およびR6のアリール基としては、例えば、フェニルが挙げられる。また、R6の炭素数1〜4のアルキルオキシ基としては、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、s−ブトキシ、t−ブトキシなどが挙げられる。
その後、このようにして調製されたPdの有機金属塩を含む溶液を、上記した混合アルコキシド溶液に混合して、均一混合溶液を調製した後、これに水を加えて沈殿させる。そして、得られた沈殿物を、例えば、真空乾燥や通風乾燥などにより乾燥させた後、例えば、約400〜1000℃、好ましくは、約500〜850℃で第1次熱処理し、さらに必要に応じて、例えば、約700〜1100℃で第2次熱処理することにより、層状ペロブスカイト型複合酸化物を得ることができる。
各元素の塩としては、例えば、硫酸塩、硝酸塩、塩化物、りん酸塩などの無機塩、例えば、酢酸塩、しゅう酸塩などの有機酸塩などが挙げられる。また、混合塩水溶液は、例えば、各元素の塩を、所定の化学量論比となるような割合で水に加えて、攪拌混合することにより調製することができる。
また、クエン酸錯体法では、例えば、クエン酸と上記した各元素の塩とを、上記した各元素の塩が所定の化学量論比となるように含まれるクエン酸混合塩水溶液を調製し、このクエン酸混合塩水溶液を乾固させて、上記した各元素のクエン酸錯体を形成させた後、得られたクエン酸錯体を仮焼成後、熱処理する。
その後、このクエン酸混合塩水溶液を乾固させて、上記した各元素のクエン酸錯体を形成させる。乾固は、形成されるクエン酸錯体が分解しない温度、例えば、室温〜150℃程度で、速やかに水分を除去する。これによって、上記した各元素のクエン酸錯体を形成させることができる。
R1−X (2)
(式中、R1は、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基または置換基を有していてもよいアルケニル基を示し、Xは、ハロゲン原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、p−トルエンスルホニルオキシ基またはメタンスルホニルオキシ基を示す。)
R2−B(ORa)2 (3)
(式中、R2は、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基または置換基を有していてもよいアルケニル基を示し、Raは、水素原子または置換基を有していてもよいアルキル基を示す。また、Raに代えて、置換基を有していてもよいアリーレン基または置換基を有していてもよいアルキレン基を、−OBO−の結合手として、−OBO−を含む環が形成されていてもよい。)
一般式(2)のR1および一般式(3)のR2で示される置換基を有していてもよいアリール基のアリール基としては、例えば、フェニル、トリル、キシリル、ビフェニル、ナフチル、アントリル、フェナントリル、アズレニルなどの炭素数6〜14のアリール基が挙げられる。
一般式(2)のR1および一般式(3)のR2で示される置換基を有していてもよいアルケニル基のアルケニル基としては、例えば、ビニル、アリル、メタリル、イソプロペニル、1−プロペニル、2−プロペニル、2−メチル−1−プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプチニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、ウンデセニル、ドデセニル、テトラデセニル、ヘキサデセニル、オクタデセニルなどの炭素数2〜18のアルケニル基が挙げられる。
一般式(2)のXで示されるハロゲン原子としては、例えば、塩素、臭素、ヨウ素などが挙げられる。
また、一般式(3)において、Raに代替して、−OBO−の結合手となり、−OBO−を含む環を形成するための、置換基を有していてもよいアリーレン基としては、例えば、フェニレン、トリレン、キシリレン、ナフチレンなどの炭素数6〜10のアリーレン基が挙げられる。
また、一般式(3)において、Raに代替して、−OBO−の結合手となり、−OBO−を含む環を形成するための、置換基を有していてもよいアルキレン基のアルキレン基としては、例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、iso−プロピレン、n−ブチレン、iso−ブチレン、sec−ブチレン、tert−ブチレン、ペンチレン、iso−ペンチレン、sec−ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、2−エチルヘキシレン、ノニレン、デシレン、イソデシレン、ドデシレン、テトラデシレン、ヘキサデシレン、オクタデシレンなどの炭素数1〜18のアルキレン基が挙げられる。
また、Raに代えて、上記したアリーレン基または上記したアルキレン基を、−OBO−の結合手として、−OBO−を含む環を形成する場合には、上記した一般式(3)は、下記一般式(7)となる。
より具体的には、置換基を有していてもよいアリーレン基が、例えば、フェニレンである場合には、下記一般式(8)となり、置換基を有していてもよいアルキレン基が、例えば、1,1,2,2,−テトラメチルエチレンである場合には、下記一般式(9)となる。
R1−R2 (10)
(式中、R1およびR2は、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基または置換基を有していてもよいアルケニル基を示す。)
なお、一般式(10)において、R1およびR2で示される、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基または置換基を有していてもよいアルケニル基は、上記と同意義を示す。
この反応において、塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水酸化物、例えば、炭酸ナトリウム(Na2CO3)、炭酸カリウム(K2CO3)、炭酸セシウム(Cs2CO3)などの炭酸塩、例えば、酢酸ナトリウム、酢酸カリウムなどの酢酸塩、例えば、リン酸ナトリウム(Na3PO4)、リン酸カリウム(K3PO4)などのリン酸塩などの無機塩、例えば、トリエチルアミン類、ピリジン、モルホリン、キノリン、ピペリジン、DBU(ジアザビシクロウンデセン)、アニリン類、テトラnブチルアンモニウムアセテートなどのアンモニウム塩などの有機塩などが挙げられる。このような塩基は、単独で用いてもよく、また、2種類以上併用して用いることもできる。
また、この反応において、パラジウム含有層状ペロブスカイト型複合酸化物は、特に制限されないが、パラジウム含量として、例えば、0.01〜0.00005モル%、好ましくは、0.001〜0.0001モル%添加する。
また、この反応において、反応溶媒は、特に制限されないが、例えば、上記一般式(1)に示す化合物と、上記一般式(2)に示す化合物との配合量100重量部に対して、100〜3000重量部、好ましくは、300〜1000重量部配合する。
そして、この反応は、例えば、反応圧力0〜5000KPa、好ましくは、0〜3000KPa、反応温度0〜250℃、好ましくは、0〜150℃、反応時間0.1〜72時間、好ましくは、0.5〜24時間の条件で、反応させる。
そして、この反応は、より具体的には、例えば、上記一般式(1)に示す化合物と、上記一般式(2)に示す化合物とを、パラジウム含有層状ペロブスカイト型複合酸化物および塩基とともに、上記割合にて、反応溶媒に加え、上記反応条件にて反応させれば、上記一般式(10)に示す化合物を得ることができる。
また、本発明の化合物の合成方法では、このような反応において、一般式Ln2MyCu1−x−yPdxO4±δで示されるパラジウム含有層状ペロブスカイト型複合酸化物からなる本発明の合成反応触媒が用いられているので、触媒のターンオーバー数の向上により、パラジウムの使用量が少量であっても、パラジウムの活性を効果的に発現させることができる。そのため、触媒のコストを低減することができ、その結果、経済的に化合物を合成することができる。
1 合成反応触媒(層状ペロブスカイト型複合酸化物)の製造例
(1)製造例1(La2Cu0.95Pd0.05O4の製造)
ランタンエトキシエチレート 8.12g(0.020モル)
銅エトキシエチレート 2.29g(0.0095モル)
を300mL容量の丸底フラスコに入れ、トルエン50mL加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
その粘稠沈殿物を室温下で2時間攪拌した後、減圧条件でトルエンおよび水分を留去して、LaCuPd複合酸化物の前駆体を得た。
そして、この粉体の粉末X線回折を測定した。その結果、La2Cu0.95Pd0.05O4の層状ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる結晶相であると同定された。また、その比表面積は、4.5m2/gであり、複合酸化物中におけるPd含有量は、1.31質量%であった。このX線回折のスペクトル図を、図1に示す。
(2)製造例2(Pr2Cu0.95Pd0.05O4の製造)
プラセオジムメトキシプロピレート 8.16g(0.020モル)
銅エトキシエチレート 2.29g(0.0095モル)
を300mL容量の丸底フラスコに入れ、トルエン50mL加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
以下、製造例1と同様の操作により、黒褐色の粉体を得た。
そして、この粉体の粉末X線回折を測定した。その結果、Pr2Cu0.95Pd0.05O4の層状ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる結晶相であると同定された。また、その比表面積は、2.0m2/gであり、複合酸化物中におけるPd含有量は、1.29質量%であった。このX線回折のスペクトル図を、図2に示す。
(3)製造例3(Nd2Cu0.6Pd0.4O4の製造)
ネオジムnブトキシド 7.27g(0.020モル)
銅エトキシエチレート 1.45g(0.0060モル)
を300mL容量の丸底フラスコに入れ、トルエン50mL加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
以下、製造例1と同様の操作により、黒褐色の粉体を得た。
そして、この粉体の粉末X線回折を測定した。その結果、Nd2Cu0.6Pd0.4O4の層状ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる結晶相であると同定された。また、その比表面積は、6.3m2/gであり、複合酸化物中におけるPd含有量は、9.83質量%であった。このX線回折のスペクトル図を、図3に示す。
(4)製造例4(Nd2Cu0.8Pd0.2O4の製造)
ネオジムnブトキシド 7.27g(0.020モル)
銅エトキシエチレート 1.93g(0.0080モル)
を300mL容量の丸底フラスコに入れ、トルエン50mL加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
以下、製造例1と同様の操作により、黒褐色の粉体を得た。
そして、この粉体の粉末X線回折を測定した。その結果、Nd2Cu0.8Pd0.2O4の層状ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる結晶相であると同定された。また、その比表面積は、3.6m2/gであり、複合酸化物中におけるPd含有量は、5.01質量%であった。このX線回折のスペクトル図を、図4に示す。
(5)製造例5(Nd2Cu0.95Pd0.05O4の製造)
ネオジムnブトキシド 7.27g(0.020モル)
銅エトキシエチレート 2.29g(0.0095モル)
を300mL容量の丸底フラスコに入れ、トルエン50mL加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
以下、製造例1と同様の操作により、黒褐色の粉体を得た。
そして、この粉体の粉末X線回折を測定した。その結果、Nd2Cu0.95Pd0.05O4の層状ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる結晶相であると同定された。また、その比表面積は、4.9m2/gであり、複合酸化物中におけるPd含有量は、1.26質量%であった。このX線回折のスペクトル図を、図5に示す。
(6)製造例6(Nd2Cu0.99Pd0.01O4の製造)
ネオジムnブトキシド 7.27g(0.020モル)
銅エトキシエチレート 2.39g(0.0099モル)
を300mL容量の丸底フラスコに入れ、トルエン50mL加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
以下、前駆体の第1次熱処理温度を600℃としたこと以外は製造例1と同様の操作により、黒褐色の粉体を得た。
(7)製造例7(Nd2Cu0.995Pd0.005O4の製造)
ネオジムnブトキシド 7.27g(0.020モル)
銅エトキシエチレート 2.40g(0.00995モル)
を300mL容量の丸底フラスコに入れ、トルエン50mL加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
以下、製造例1と同様の操作により、黒褐色の粉体を得た。
そして、この粉体の粉末X線回折を測定した。その結果、Nd2Cu0.995Pd0.005O4の層状ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる結晶相であると同定された。また、その比表面積は、3.3m2/gであり、複合酸化物中におけるPd含有量は、0.13質量%であった。このX線回折のスペクトル図を、図7に示す。
(8)製造例8(Nd2Cu0.999Pd0.001O4の製造)
ネオジムnブトキシド 7.27g(0.020モル)
銅エトキシエチレート 2.41g(0.00999モル)
を300mL容量の丸底フラスコに入れ、トルエン50mL加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
以下、製造例1と同様の操作により、黒褐色の粉体を得た。
そして、この粉体の粉末X線回折を測定した。その結果、Nd2Cu0.999Pd0.001O4の層状ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる結晶相であると同定された。また、その比表面積は、4.6m2/gであり、複合酸化物中におけるPd含有量は、0.026質量%であった。このX線回折のスペクトル図を、図8に示す。
(9)製造例9(Gd2Cu0.95Pd0.05O4の製造)
ガドリニウムnブトキシド 7.53g(0.020モル)
銅エトキシエチレート 2.29g(0.0095モル)
を300mL容量の丸底フラスコに入れ、トルエン50mL加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
以下、製造例1と同様の操作により、黒褐色の粉体を得た。
そして、この粉体の粉末X線回折を測定した。その結果、Gd2Cu0.95Pd0.05O4の層状ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる結晶相であると同定された。また、その比表面積は、2.9m2/gであり、複合酸化物中におけるPd含有量は、1.20質量%であった。このX線回折のスペクトル図を、図9に示す。
(10)製造例10(Gd2Cu0.94Pd0.01O3.95の製造)
ガドリニウムnブトキシド 7.53g(0.020モル)
銅エトキシエチレート 2.27g(0.0094モル)
を300mL容量の丸底フラスコに入れ、トルエン50mL加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
以下、製造例1と同様の操作により、黒褐色の粉体を得た。
そして、この粉体の粉末X線回折を測定した。その結果、Gd2Cu0.94Pd0.01O3.95の層状ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる結晶相であると同定された。また、その比表面積は、3.1m2/gであり、複合酸化物中におけるPd含有量は、0.24質量%であった。このX線回折のスペクトル図を、図10に示す。
(11)製造例11(Gd2Cu0.995Pd0.005O4の製造)
ガドリニウムnブトキシド 7.53g(0.020モル)
銅エトキシエチレート 2.40g(0.00995モル)
を300mL容量の丸底フラスコに入れ、トルエン50mL加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
以下、製造例1と同様の操作により、黒褐色の粉体を得た。
そして、この粉体の粉末X線回折を測定した。その結果、Gd2Cu0.995Pd0.005O4の層状ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる結晶相であると同定された。また、その比表面積は、3.4m2/gであり、複合酸化物中におけるPd含有量は、0.12質量%であった。このX線回折のスペクトル図を、図11に示す。
(12)製造例12((La0.6Sr0.4)2Cu0.95Pd0.05O4の製造)
ランタンエトキシエチレート 4.87g(0.012モル)
ストロンチウムメトキシプロピレート 2.13g(0.0080モル)
銅エトキシエチレート 2.29g(0.0095モル)
を300mL容量の丸底フラスコに入れ、トルエン50mL加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
以下、製造例1と同様の操作により、黒褐色の粉体を得た。
そして、この粉体の粉末X線回折を測定した。その結果、(La0.6Sr0.4)2Cu0.95Pd0.05O4の層状ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる結晶相であると同定された。また、その比表面積は、3.7m2/gであり、複合酸化物中におけるPd含有量は、1.45質量%であった。このX線回折のスペクトル図を、図12に示す。
(13)製造例13((La0.6Sr0.4)2Cu0.94Pd0.01O3.95の製造)
ランタンエトキシエチレート 4.87g(0.012モル)
ストロンチウムメトキシプロピレート 2.16g(0.0080モル)
銅エトキシエチレート 2.27g(0.0094モル)
を300mL容量の丸底フラスコに入れ、トルエン50mL加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
以下、製造例1と同様の操作により、黒褐色の粉体を得た。
そして、この粉体の粉末X線回折を測定した。その結果、(La0.6Sr0.4)2Cu0.94Pd0.01O3.95の層状ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる結晶相であると同定された。また、その比表面積は、2.7m2/gであり、複合酸化物中におけるPd含有量は、0.29質量%であった。このX線回折のスペクトル図を、図13に示す。
(14)製造例14((Gd0.6Sr0.4)2Cu0.94Pd0.01O3.95の製造)
ガドリニウムnブトキシド 4.52g(0.012モル)
ストロンチウムメトキシプロピレート 2.13g(0.0080モル)
銅エトキシエチレート 2.27g(0.0094モル)
を300mL容量の丸底フラスコに入れ、トルエン50mL加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
以下、製造例1と同様の操作により、黒褐色の粉体を得た。
そして、この粉体の粉末X線回折を測定した。その結果、(Gd0.6Sr0.4)2Cu0.94Pd0.01O3.95の層状ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる結晶相であると同定された。また、その比表面積は、5.5m2/gであり、複合酸化物中におけるPd含有量は、0.28質量%であった。このX線回折のスペクトル図を、図14に示す。
(15)製造例15((Nd0.92Ce0.08)2Cu0.95Pd0.05O4の製造)
ネオジムnブトキシド 6.69g(0.0184モル)
セリウムメトキシプロピレート 0.65g(0.0016モル)
銅エトキシエチレート 2.29g(0.0095モル)
を300mL容量の丸底フラスコに入れ、トルエン50mL加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
以下、製造例1と同様の操作により、黒褐色の粉体を得た。
そして、この粉体の粉末X線回折を測定した。その結果、(Nd0.92Ce0.08)2Cu0.95Pd0.05O4の層状ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる結晶相であると同定された。また、その比表面積は、6.0m2/gであり、複合酸化物中におけるPd含有量は、1.27質量%であった。このX線回折のスペクトル図を、図15に示す。
(16)製造例16((La0.5Y0.5)2Cu0.95Pd0.05O4の製造)
ランタンエトキシエチレート 4.06g(0.010モル)
イットリウムエトキシエチレート 3.56g(0.010モル)
銅エトキシエチレート 2.29g(0.0095モル)
を300mL容量の丸底フラスコに入れ、トルエン50mL加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
以下、製造例1と同様の操作により、黒褐色の粉体を得た。
そして、この粉体の粉末X線回折を測定した。その結果、(La0.5Y0.5)2Cu0.95Pd0.05O4の層状ペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる結晶相であると同定された。また、その比表面積は、6.6m2/gであり、複合酸化物中におけるPd含有量は、1.49質量%であった。このX線回折のスペクトル図を、図16に示す。
(17)製造例17(LaFe0.95Pd0.05O3の製造)
ランタンイソプロポキシエチレート 4.48g(0.010モル)
鉄イソプロポキシエチレート 3.47g(0.0095モル)
を、500mL容量の丸底フラスコに入れ、トルエン200mLを加えて攪拌溶解させることにより、混合アルコキシド溶液を調製した。
その粘稠沈殿物を室温下で2時間攪拌した後、減圧条件でトルエンおよび水分を留去して、LaFePd複合酸化物の前躯体を得た。
そして、この粉体の粉末X線回折を測定した。その結果、LaFe0.95Pd0.05O3のペロブスカイト型構造の複合酸化物からなる結晶相であると同定された。また、その比表面積は、17.0m2/gであり、複合酸化物中におけるPd含有量は、2.17質量%であった。このX線回折のスペクトル図を、図17に示す。
2 比表面積の測定
製造例1〜17で得られた粉体のそれぞれを、さらに、表1に示す条件で第2次熱処理し、得られた各粉体の比表面積をBET法により算出した。その結果を、製造例1〜17で得られた粉体の比表面積およびPd含有量とともに、表1に示す。
上記した製造例で製造し、さらに上記のように、第2次熱処理して、表1に示す比表面積となったパラジウム含有層状ペロブスカイト型複合酸化物(Pd触媒)の存在下、下記一般式(12)に示されるように、4−ブロモアニソールとフェニルボロン酸とを反応させた。
フェニルボロン酸 2.93g(0.024モル)
炭酸カリウム 6.64g(0.048モル)
を、100mL容量の丸底フラスコに入れ、反応溶媒として、メチルセロソルブ(エチレングリコールモノメチルエーテル 以下、MC)および脱イオン水を各16mL加えて、室温まで冷却した。この溶液に、上記製造例および第2次熱処理後のパラジウム含有層状ペロブスカイト型複合酸化物を、表2に示す添加量で投入した。その後、室温で24時間攪拌して反応を終了した。なお、表2では、パラジウム含有層状ペロブスカイト型複合酸化物の添加量は、4−ブロモアニソールに対するモル%で表わしており、例えば、0.0002mol%とは、パラジウム含有層状ペロブスカイト型複合酸化物をPdとして3.2×10−8mol添加したことを表わしている。
変換率(%)=4−メトキシビフェニル/(4−ブロモアニソール+4−メトキシビフェニル)×100(4−メトキシビフェニルおよび4−ブロモアニソールについては、予め、これらのトルエン溶液を個別に測定して相対感度を求め補正した。)
また、上記のようにガスクロマトグラフを用いて、パラジウム1モル当りの得られた4−メトキシビフェニルのモル数として、以下の式によりターンオーバー数(turnover number(TON))を求めた。その結果を、表2に示す。
上記した製造例で製造し、さらに上記のように、第2次熱処理して、表1に示す比表面積となったパラジウム含有層状ペロブスカイト型複合酸化物(Pd触媒)の存在下、下記一般式(13)に示されるように、4−ブロモアニソールとフェニルボロン酸とを反応させた。
フェニルボロン酸 5.86g(0.048モル)
炭酸カリウム 13.28g(0.096モル)
を、200mL容量の丸底フラスコに入れ、反応溶媒として、メチルセルソルブ(エチレングリコールモノメチルエーテル 以下、MC)および脱イオン水を各32mL加えて、室温まで冷却した。この溶液に、上記製造例および第2次熱処理後のパラジウム含有層状ペロブスカイト型複合酸化物を、表3に示す添加量で投入した。その後、マントルヒータで徐々に加温し、約1時間かけて80℃まで昇温し、80℃で8時間攪拌して反応を終了した。なお、表3では、パラジウム含有層状ペロブスカイト型複合酸化物の添加量は、4−ブロモアニソールに対するモル%で表わしており、例えば、0.0001mol%とは、パラジウム含有層状ペロブスカイト型複合酸化物をPdとして3.2×10−8mol添加したことを表わしている。
変換率(%)=4−メトキシビフェニル/(4−ブロモアニソール+4−メトキシビフェニル)×100(なお、4−メトキシビフェニルおよび4−ブロモアニソールについては、予め、これらのトルエン溶液を個別に測定して相対感度を求め補正した。)
また、上記のようにガスクロマトグラフを用いて、パラジウム1モル当りの得られた4−メトキシビフェニルのモル数として、以下の式によりターンオーバー数(turnover number(TON))を求めた。その結果を、表3に示す。
Claims (7)
- 下記一般式(1)に示すパラジウム含有ペロブスカイト型複合酸化物の存在下に、下記一般式(2)に示す化合物と、下記一般式(3)に示す化合物とを反応させることを特徴とする、下記一般式(10)に示す化合物の合成方法。
Ln 2 Cu 1−x Pd x O 4±δ (1)
(式中、Lnは、La、Pr、NdおよびGdから選択される少なくとも1種の必須成分と、Y、CeおよびSrから選択される少なくとも1種の任意成分とからなる元素を示し、xは、0.001≦x≦0.4の原子割合を示し、δは、酸素過剰分または酸素不足分を示す。)
R1−X (2)
(式中、R1は、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基または置換基を有していてもよいアルケニル基を示し、Xは、ハロゲン原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、p−トルエンスルホニルオキシ基またはメタンスルホニルオキシ基を示す。)
R2−B(ORa)2 (3)
(式中、R2は、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基または置換基を有していてもよいアルケニル基を示し、Raは、水素原子または置換基を有していてもよいアルキル基を示す。また、Raに代えて、置換基を有していてもよいアリーレン基または置換基を有していてもよいアルキレン基を、−OBO−の結合手として、−OBO−を含む環が形成されていてもよい。)
R 1 −R 2 (10)
(式中、R 1 およびR 2 は、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基または置換基を有していてもよいアルケニル基を示す。) - 上記一般式(1)において、Lnが、La、NdおよびGdから選択される少なくとも1種の元素であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物の合成方法。
- 上記一般式において、xが、0.005≦x≦0.05の原子割合を示すことを特徴とする、請求項1または2に記載の化合物の合成方法。
- 上記一般式(2)に示す化合物と、上記一般式(3)に示す化合物とを、グリコールエーテルを含有する反応溶媒を用いて反応させることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の化合物の合成方法。
- 下記一般式(1)で示され、下記一般式(2)に示す化合物と、下記一般式(3)に示す化合物とを反応させて、下記一般式(10)に示す化合物を得るために用いられる、パラジウム含有ペロブスカイト型複合酸化物からなることを特徴とする、合成反応触媒。
Ln 2 Cu 1−x Pd x O 4±δ (1)
(式中、Lnは、La、Pr、NdおよびGdから選択される少なくとも1種の必須成分と、Y、CeおよびSrから選択される少なくとも1種の任意成分とからなる元素を示し、xは、0.001≦x≦0.4の原子割合を示し、δは、酸素過剰分または酸素不足分を示す。)
R1−X (2)
(式中、R1は、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基または置換基を有していてもよいアルケニル基を示し、Xは、ハロゲン原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、p−トルエンスルホニルオキシ基またはメタンスルホニルオキシ基を示す。)
R2−B(ORa)2 (3)
(式中、R2は、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基または置換基を有していてもよいアルケニル基を示し、Raは、水素原子または置換基を有していてもよいアルキル基を示す。また、Raに代えて、置換基を有していてもよいアリーレン基または置換基を有していてもよいアルキレン基を、−OBO−の結合手として、−OBO−を含む環が形成されていてもよい。)
R 1 −R 2 (10)
(式中、R 1 およびR 2 は、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよい複素環基または置換基を有していてもよいアルケニル基を示す。) - 上記一般式(1)において、Lnが、La、NdおよびGdから選択される少なくとも1種の元素であることを特徴とする、請求項5に記載の合成反応触媒。
- 上記一般式において、xが、0.005≦x≦0.05の原子割合を示すことを特徴とする、請求項5または6に記載の合成反応触媒。
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