JPH05178612A - Oxidation of reduced polyoxoanion compound - Google Patents
Oxidation of reduced polyoxoanion compoundInfo
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- JPH05178612A JPH05178612A JP3356870A JP35687091A JPH05178612A JP H05178612 A JPH05178612 A JP H05178612A JP 3356870 A JP3356870 A JP 3356870A JP 35687091 A JP35687091 A JP 35687091A JP H05178612 A JPH05178612 A JP H05178612A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、還元されたポリオキソ
アニオン系化合物を触媒を用いて酸化する方法に関す
る。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for oxidizing a reduced polyoxoanion compound with a catalyst.
【0002】[0002]
【従来の技術】ポリオキソアニオン系化合物は、化学工
業において工業用触媒として極めて重要な化合物であ
る。2. Description of the Related Art Polyoxoanion compounds are extremely important compounds as industrial catalysts in the chemical industry.
【0003】一般に、ポリオキソアニオン系化合物は強
い酸化剤であり、それらの酸化還元反応の多くが可逆的
であることが知られている。例えば、G.A.Tsig
dinosら(Topp.Curr.Chem.,7
6,1(1978))は、リン、モリブデン等からなる
ヘテロポリオキソアニオンのサイクリックボルタンメト
リーの測定から、その酸化還元反応が可逆的であること
を報告している。また、この酸化還元反応において、還
元されたポリオキソアニオン系化合物は、その溶液中に
おいて酸化剤、特に、酸素により可逆的に酸化されるこ
とが知られている。Generally, polyoxoanion compounds are strong oxidizing agents, and it is known that many of their redox reactions are reversible. For example, G.I. A. Tsig
dinos et al. (Topp. Curr. Chem., 7
6, 1 (1978)) reported that the redox reaction was reversible from cyclic voltammetry measurement of a heteropolyoxoanion composed of phosphorus, molybdenum and the like. Further, in this redox reaction, it is known that the reduced polyoxoanion compound is reversibly oxidized by an oxidant, particularly oxygen, in the solution.
【0004】例えば、K.I.Matveevら(Ki
net.Katal.,18,862(1977))、
や、P.Argitisら(Inorg.Chem.,
25,4386(1986))は、リン、モリブデン及
びバナジウムからなる還元されたヘテロポリオキソアニ
オンが酸素によって可逆的に酸化されることを報告して
いる。また、E.Papaconstantinou
(J.Chem.Soc.Chem.Commun.,
12(1982))は、リン、モリブデンからなる還元
されたヘテロポリオキソアニオンが酸素によって可逆的
に酸化されることを報告している。For example, K. I. Matveev et al. (Ki
net. Katal. , 18,862 (1977)),
, P. Argitis et al. (Inorg. Chem.,
25, 4386 (1986)) report that a reduced heteropolyoxoanion consisting of phosphorus, molybdenum and vanadium is reversibly oxidized by oxygen. In addition, E. Papaconstantinou
(J. Chem. Soc. Chem. Commun.,
12 (1982)) report that a reduced heteropolyoxoanion consisting of phosphorus and molybdenum is reversibly oxidized by oxygen.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記引
用文献(Inorg.Chem.,25,4386(1
986)の4388ページ左欄第49〜51行、J.C
hem.Soc.Chem.Commun.,12(1
982)の13ページ右欄第19〜30行)、および、
C.L.Hillらの文献(J.Am.Chem.So
c.,107,5148(1985)の5152ページ
左欄第14〜22行)等に記載されているように、還元
されたポリオキソアニオン系化合物の酸化反応は、反応
速度が遅く、円滑に進行しないという問題点がある。そ
れ故、例えばポリオキソアニオン系化合物を触媒とする
プロセス等において、還元されたポリオキソアニオン系
化合物を液相で酸素により円滑に酸化する手法の開発が
望まれていた。However, the above-cited reference (Inorg. Chem., 25, 4386 (1
986), page 4388, left column, lines 49 to 51, J. C
hem. Soc. Chem. Commun. , 12 (1
982), page 13, right column, lines 19-30), and
C. L. Hill et al. (J. Am. Chem. So
c. , 107, 5148 (1985), page 5152, left column, lines 14 to 22) and the like, the oxidation reaction of the reduced polyoxoanion compound has a slow reaction rate and does not proceed smoothly. There is a problem. Therefore, for example, in a process using a polyoxoanion compound as a catalyst and the like, it has been desired to develop a method for smoothly oxidizing a reduced polyoxoanion compound with oxygen in a liquid phase.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】このような現状に鑑み、
本発明者らは還元されたポリオキソアニオン系化合物の
酸化反応に関して詳細に検討した。その結果、意外にも
触媒としてある種の金属化合物を使用すると、還元され
たポリオキソアニオン系化合物の酸化反応がより円滑に
進行するという新規な事実を見いだし本発明を完成する
に至った。[Means for Solving the Problems] In view of the current situation,
The present inventors have made detailed studies on the oxidation reaction of the reduced polyoxoanion compound. As a result, surprisingly, the inventors have found the novel fact that the oxidation reaction of the reduced polyoxoanion compound proceeds more smoothly when a certain metal compound is used as a catalyst, and completed the present invention.
【0007】すなわち、本発明は還元されたポリオキソ
アニオン系化合物を、液相で酸素により酸化する方法に
おいて、触媒として、ランタン、亜鉛、ビスマス、アン
チモン、チタン、インジウム、サマリウム、セリウム、
ジルコニウム、タンタル、バナジウム、ネオジウム、ガ
リウム、ニッケル及びニオブから選ばれた少なくとも一
種以上の金属を含む金属化合物を使用することを特徴と
する、還元ポリオキソアニオン系化合物の酸化方法に関
する。That is, according to the present invention, in a method of oxidizing a reduced polyoxoanion compound with oxygen in a liquid phase, lanthanum, zinc, bismuth, antimony, titanium, indium, samarium, and cerium are used as catalysts.
The present invention relates to a method for oxidizing a reduced polyoxoanion compound, which comprises using a metal compound containing at least one metal selected from zirconium, tantalum, vanadium, neodymium, gallium, nickel and niobium.
【0008】以下に本発明をさらに詳細に説明する。The present invention will be described in more detail below.
【0009】本発明において、ポリオキソアニオン系化
合物とは、例えば、M.T.Pope著Heterop
oly and Isopoly Oxometala
tesに記載されているように、ポリオキソアニオンと
1種、または2種以上の陽イオン(カウンターカチオ
ン)を含んでいるものを言う。In the present invention, the polyoxoanion compound is, for example, M. T. Heterop by Pope
ol y and Isopoly Oxometala
As described in tes, it refers to those containing a polyoxoanion and one kind or two or more kinds of cations (counter cations).
【0010】ポリオキソアニオン系化合物を構成するポ
リオキソアニオンは、次の一般式(1)(以下に式
(1)と略記する)によってあらわされる。 [XxLaMbNcOz]−m ・・・(1) ここで、Xは P、B、Si、As、Ge、Se、T
e、I、Co、Mn、Cuから選ばれる元素を示し、
L、M、及び、Nは Mo、W、V、Nb、Ta、Re
から独立的に選ばれた元素を示し、またOは酸素元素を
示す。一般に、ポリオキソアニオンは式(1)において
遷移金属L、M、Nの酸素酸が縮合することによって生
ずるイソポリオキソアニオンと、遷移金属L、M、Nの
酸素酸が、ヘテロ原子Xを中心に取り込んで、縮合酸基
が酸素を共有して縮合することによって生ずるヘテロポ
リオキソアニオンとの2種類が知られている。また、ポ
リオキソアニオンには、L、M、Nの元素が全て同一で
ある単独金属成分型、および、L、M、Nの元素が異な
った2種以上を有する混合配位型が知られている。xは
イソポリオキソアニオンでは0であり、また、ヘテロポ
リオキソアニオンではxは自然数である。mはポリオキ
ソアニオンの価数を示す。a、b、c、z、及び、mは
正の整数であり、a+b+cは2以上である。また、ヘ
テロ原子Xを中心に持つヘテロポリオキソアニオンはそ
の構造に特徴があり、例えば、式(1)において、x=
1、a+b+c=12、z=40のものは、3個のMO
6八面体(M=Mo,W,V等)が辺を共有してM3O
13を形成し、これら4個が1つのヘテロ原子X(X=
P、Si等)を取り囲んでいる、いわゆる”ケギン構
造”をもつものとして知られている。また、式(1)に
おいて、x=2、a+b+c=18、z=62のもの
は、前記のM3O13 6個が2つのヘテロ原子Xを取
り囲んだいわゆる”ドーソン構造”をもつものとして知
られている。The polyoxoanion constituting the polyoxoanion compound is represented by the following general formula (1) (hereinafter abbreviated as formula (1)). [X x L a M b N c O z] -m ··· (1) where, X is P, B, Si, As, Ge, Se, T
showing an element selected from e, I, Co, Mn, and Cu,
L, M, and N are Mo, W, V, Nb, Ta, Re
From the above, and O represents an oxygen element. In general, the polyoxoanion is composed of an isopolyoxoanion produced by condensation of oxygen acids of the transition metals L, M, and N in formula (1) and an oxygen acid of the transition metals L, M, and N with the heteroatom X as the center. And a heteropolyoxoanion generated by condensation of oxygen by a condensed acid group sharing oxygen with each other. In addition, as the polyoxoanion, a single metal component type in which all L, M and N elements are the same and a mixed coordination type in which two or more different L, M and N elements are different are known. There is. x is 0 in the isopolyoxoanion, and x is a natural number in the heteropolyoxoanion. m represents the valence of the polyoxoanion. a, b, c, z, and m are positive integers, and a + b + c is 2 or more. Further, the heteropolyoxoanion having the hetero atom X at the center is characterized by its structure. For example, in the formula (1), x =
1, a + b + c = 12, z = 40 has three MOs
6 octahedrons (M = Mo, W, V, etc.) share edges and M 3 O
13 form four of these one heteroatom X (X =
It is known as having a so-called "Keggin structure" that surrounds P, Si, etc.). Further, in the formula (1), x = 2, a + b + c = 18, and z = 62 are known as having a so-called “Dawson structure” in which the above M 3 O 13 6 surrounds two heteroatoms X. Has been.
【0011】ポリオキソアニオンのうち、式(1)にお
いて、x=0であるイソポリオキソアニオンとして、例
えば、 [Mo7O24]6−、[W10O32]4− [Mo4V8O40]8−、[Mo3V3O19]5− [Mo6V2O26]6−、[Mo6V6O36]6− [W7Mo3V2O36]2−、[Mo8V4O36]
4− などを挙げることができる。Among the polyoxoanions, examples of the isopolyoxoanion in which x = 0 in the formula (1) include, for example, [Mo 7 O 24 ] 6− , [W 10 O 32 ] 4- [Mo 4 V 8 O 40] 8-, [Mo 3 V 3 O 19] 5- [Mo 6 V 2 O 26] 6-, [Mo 6 V 6 O 36] 6- [W 7 Mo 3 V 2 O 36] 2-, [Mo 8 V 4 O 36 ]
4- etc. can be mentioned.
【0012】また、ポリオキソアニオンのうち、式
(1)において、ヘテロポリオキソアニオンとして、x
=1のとき、例えば、[SiMo12O40]4−、
[SiMo8W4O40]4−、[SiW12O40]
4−、[PMo12O40]3−、 [PMo4W8O
40]3−、[PMo6W6O40]3−、[PMo8
W4O40]3−、[PMo6V6O40]9−、[P
Mo8V4O40]7−、[PMo9V
3O40]6−、[PMo10V2O40]5−、[P
Mo11VO40]4−、[PW12O40]3−、
[PW11VO40]4−、[PW10V2O40]
5−、[GeMo12O40]4−、[GeMo8W4
O40]4−、等x=2のとき、例えば、[P2Mo
18O62]6−、[P2W18O62]6−、[P2
Mo2W15VO62]7−、[P2Mo5W12VO
62]7−、[As2W18O62]6−、などを挙げ
ることができる。Among the polyoxoanions, in the formula (1), x is represented as a heteropolyoxoanion.
= 1, for example, [SiMo 12 O 40 ] 4− ,
[SiMo 8 W 4 O 40 ] 4- , [SiW 12 O 40 ]
4- , [PMo 12 O 40 ] 3- , [PMo 4 W 8 O
40 ] 3− , [PMo 6 W 6 O 40 ] 3− , [PMo 8
W 4 O 40 ] 3− , [PMo 6 V 6 O 40 ] 9− , [P
Mo 8 V 4 O 40] 7- , [PMo 9 V
3 O 40 ] 6− , [PMo 10 V 2 O 40 ] 5− , [P
Mo 11 VO 40 ] 4- , [PW 12 O 40 ] 3- ,
[PW 11 VO 40 ] 4- , [PW 10 V 2 O 40 ]
5- , [GeMo 12 O 40 ] 4- , [GeMo 8 W 4
O 40 ] 4− , etc. When x = 2, for example, [P 2 Mo
18 O 62 ] 6− , [P 2 W 18 O 62 ] 6− , [P 2
Mo 2 W 15 VO 62 ] 7− , [P 2 Mo 5 W 12 VO
62 ] 7− , [As 2 W 18 O 62 ] 6− , and the like.
【0013】本発明においては、ポリオキソアニオン
は、イソポリオキソアニオンでもヘテロポリオキソアニ
オンでもよいが、可逆的な酸化還元反応において安定な
ヘテロポリオキソアニオンがより好ましい。式(1)に
おいて、X、およびL、M、Nは、前述の元素からお互
いに独立的に選ばれる元素であってよく、また、L、
M、Nの元素がすべて同一であっても、また異なった2
種以上であってもよいが、Xとして、P、Si、及び
L、M、NとしてMo、W、Vから選ばれた元素が好ま
しい。In the present invention, the polyoxoanion may be either an isopolyoxoanion or a heteropolyoxoanion, but a heteropolyoxoanion stable in a reversible redox reaction is more preferable. In the formula (1), X and L, M, and N may be elements independently selected from the above-mentioned elements, and L,
Even if the elements of M and N are all the same 2
More than one species may be used, but X is preferably P, Si, and elements selected from Mo, W, and V as L, M, and N.
【0014】また、本発明において、ポリオキソアニオ
ンは前記単独金属成分型、または混合配位型のいずれで
あってもよい。さらに、ポリオキソアニオンは、例えば
ヘテロポリオキソアニオンがケギン構造、ドーソン構造
などの種々の構造を有することが知られているように種
々の構造を有するが、本発明においては、ポリオキソア
ニオンはどのような構造を有していても特に差し支えな
い。また、一般に、ポリオキソアニオンは、しばしば溶
液中において複数の異なった組成、および構造のポリオ
キソアニオンの解離平衡状態にあることが知られている
が、本発明において、ポリオキソアニオンは溶液中で複
数の異なった組成、および構造のポリオキソアニオンの
解離平衡状態にあっても差し支えない。In the present invention, the polyoxoanion may be of the above-mentioned single metal component type or mixed coordination type. Further, the polyoxoanion has various structures such as the heteropolyoxoanion is known to have various structures such as Keggin structure and Dawson structure. It does not matter even if it has a different structure. In general, polyoxoanions are often known to be in dissociation equilibrium with polyoxoanions having a plurality of different compositions and structures in a solution. It may be in a dissociation equilibrium state of polyoxoanions having a plurality of different compositions and structures.
【0015】一方、ポリオキソアニオン系化合物のカウ
ンターカチオンとしては、多くのカチオン種が知られて
いる。例えば、H+、各種金属イオン、例えば、L
i+、Na+,K+、などのアルカリ金属イオン、Ca
2+、Mg2+、などのアルカリ土類金属イオン、及
び、アンモニウムイオン、アルキルアンモニウムイオン
(2〜4級のアンモニウムイオン)等のオニウムなどの
非金属系陽イオン等が知られている。本発明において、
これらカウンターカチオンは、これらのカウンターカチ
オンより選ばれた1種、または、2種以上であってよ
い。On the other hand, many cation species are known as counter cations for polyoxoanion compounds. For example, H + , various metal ions, for example, L
Alkali metal ions such as i + , Na + and K + , Ca
Alkaline earth metal ions such as 2+ and Mg 2+ , and nonmetallic cations such as onium such as ammonium ion and alkylammonium ion (secondary to quaternary ammonium ion) are known. In the present invention,
These counter cations may be one kind selected from these counter cations, or two or more kinds.
【0016】また、一般にポリオキソアニオン系化合物
は、しばしば結晶水を有しているが、本発明において、
ポリオキソアニオン系化合物は結晶水を含んでいてもよ
い。In general, polyoxoanion compounds often have water of crystallization.
The polyoxoanion compound may contain water of crystallization.
【0017】本発明において、還元されたポリオキソア
ニオン系化合物とは、前記ポリオキソアニオン系化合物
を還元することによって得られる還元されたポリオキソ
アニオン系化合物である。ポリオキソアニオン系化合物
が還元される反応は、一般にポリオキソアニオンが還元
され、還元ポリオキソアニオンを生成する反応であるこ
とが知られている。従って、還元されたポリオキソアニ
オン系化合物は、還元されたポリオキソアニオンとカウ
ンターカチオンを含んでいる。還元されたポリオキソア
ニオンは、次の一般式(2)(以下に式(2)と略記す
る)によってあらわされる。 [XxLaMbNcOz]−m−n ・・・(2) ここで、X、L、M、N、Oおよび、x、a、b、c、
z、mは、式(1)と同一の元素、または、数字を示
す。また、nは還元されたポリオキソアニオンの還元電
子数を示し、通常、nは0<n≦6である。In the present invention, the reduced polyoxoanion compound is a reduced polyoxoanion compound obtained by reducing the polyoxoanion compound. It is known that the reaction of reducing a polyoxoanion compound is generally a reaction of reducing a polyoxoanion to generate a reduced polyoxoanion. Therefore, the reduced polyoxoanion compound includes the reduced polyoxoanion and the counter cation. The reduced polyoxoanion is represented by the following general formula (2) (hereinafter abbreviated as formula (2)). [X x L a M b N c O z] -m-n ··· (2) wherein, X, L, M, N , O , and, x, a, b, c ,
z and m represent the same element or number as in formula (1). Further, n represents the number of reducing electrons of the reduced polyoxoanion, and usually n is 0 <n ≦ 6.
【0018】還元されたポリオキソアニオンは、式
(2)において、n=1、2、3、4、5、6の値に対
応して、それぞれ1、2、3、4、5、6電子還元され
たポリオキソアニオンをあらわす。これらの還元された
ポリオキソアニオンとしては、例えば、前記のイソポリ
オキソアニオンが還元されたもの、およびヘテロポリオ
キソアニオンが還元されたものを挙げることができる。The reduced polyoxoanion has 1, 2, 3, 4, 5, 6 electrons corresponding to the values of n = 1, 2, 3, 4, 5, 6 in the formula (2), respectively. Represents a reduced polyoxoanion. Examples of these reduced polyoxoanions include those obtained by reducing the aforementioned isopolyoxoanion and those obtained by reducing the heteropolyoxoanion.
【0019】本発明において、還元されたポリオキソア
ニオンの還元電子数nは、必ずしも正の整数でなくても
よい。なぜなら、n=1〜6の還元電子数の異なる還元
されたポリオキソアニオンの混合物は、nが見かけ上整
数でなくなることがあるからである。また、還元された
ポリオキソアニオンと還元されていないポリオキソアニ
オンとが共存していてもよい。また、還元を受けたこと
によって生成し、還元されたポリオキソアニオン中に存
在している電子は、ポリオキソアニオンを構成している
特定の金属に局在化していても、ポリオキソアニオン全
体に非局在化していてもどちらでも差し支えない。さら
に、還元されたポリオキソアニオンが複数の異なった組
成、または構造の還元されたポリオキソアニオンの解離
平衡状態にあってもよく、このとき、還元されたポリオ
キソアニオンが還元電子数の異なった還元されたポリオ
キソアニオンや還元されていないポリオキソアニオンに
解離していても差し支えない。In the present invention, the reduced electron number n of the reduced polyoxoanion is not necessarily a positive integer. This is because, in a mixture of reduced polyoxoanions having different reduction electron numbers of n = 1 to 6, n may not be an apparent integer. Further, the reduced polyoxoanion and the non-reduced polyoxoanion may coexist. Moreover, even if the electrons generated in the reduced polyoxoanion and present in the reduced polyoxoanion are localized in the specific metal constituting the polyoxoanion, the electrons are distributed in the entire polyoxoanion. It does not matter which is delocalized. Further, the reduced polyoxoanion may be in a dissociation equilibrium state of the reduced polyoxoanion having a plurality of different compositions or structures, where the reduced polyoxoanion has a different number of reducing electrons. It may be dissociated into a reduced polyoxoanion or a non-reduced polyoxoanion.
【0020】一方、ポリオキソアニオン系化合物が還元
され、還元されたポリオキソアニオン系化合物を調製す
る場合に、後述の還元剤の一部が還元されたポリオキソ
アニオン系化合物のカウンターカチオンとなるが、本発
明においては、還元剤の一部がカウンターカチオンにな
ったり、還元を受ける前のポリオキソアニオン系化合物
のカウンターカチオンと交換したりしても特に差し支え
ない。On the other hand, in the case of preparing a reduced polyoxoanion compound by reducing the polyoxoanion compound, a part of the reducing agent described later becomes a counter cation of the reduced polyoxoanion compound. In the present invention, a part of the reducing agent may be a counter cation or may be replaced with a counter cation of the polyoxoanion compound before undergoing reduction.
【0021】本発明において、還元されたポリオキソア
ニオン系化合物は、ポリオキソアニオン系化合物から公
知の方法で還元することにより調製できる。例えば、水
素、または、ヒドラジン、しゅう酸、クエン酸、アスコ
ルビン酸、アルデヒド、アルコール、ケトン等のような
有機化合物、水素化ホウ素ナトリウム、硫酸第一鉄、塩
化第一銅、塩化第一錫等の金属塩、銅、鉄等の金属等の
ような還元剤により液相で還元する方法や、電気化学的
方法によって電子を与えることなどにより液相で還元す
る方法によって還元されたポリオキソアニオン系化合物
を得ることができる。本発明において、還元されたポリ
オキソアニオン系化合物は、それらいずれの方法によっ
て還元されたものであっても特に差し支えない。これら
の方法において、還元条件、還元剤の量等を変えること
によって、所望の還元電子数を有する還元されたポリオ
キソアニオン系化合物を得ることができる。In the present invention, the reduced polyoxoanion compound can be prepared by reducing the polyoxoanion compound by a known method. For example, hydrogen or organic compounds such as hydrazine, oxalic acid, citric acid, ascorbic acid, aldehydes, alcohols, ketones, sodium borohydride, ferrous sulfate, cuprous chloride, stannous chloride, etc. A polyoxoanion compound reduced by a method of reducing in a liquid phase with a reducing agent such as a metal salt, a metal such as copper or iron, or a method of reducing in a liquid phase by giving an electron by an electrochemical method Can be obtained. In the present invention, the reduced polyoxoanion compound may be reduced by any of these methods. In these methods, a reducing polyoxoanion compound having a desired number of reducing electrons can be obtained by changing the reducing conditions, the amount of the reducing agent and the like.
【0022】また、前記各種の還元されたポリオキソア
ニオン系化合物は、結晶水を有するものも含まれる。In addition, the various reduced polyoxoanion compounds include those having water of crystallization.
【0023】本発明は、このように調製された還元され
たポリオキソアニオン系化合物を、本発明の触媒の存在
下で酸化するものである。本発明において、前述の還元
されたポリオキソアニオン系化合物の酸化とは、還元さ
れたポリオキソアニオン系化合物の還元電子数が減少す
ることを意味する。従って、還元されたポリオキソアニ
オン系化合物が酸化され、より酸化された状態の還元さ
れたポリオキソアニオン系化合物、または元のポリオキ
ソアニオン系化合物、および、それらの混合平衡状態で
あってもよい。The present invention oxidizes the thus-reduced reduced polyoxoanionic compound in the presence of the catalyst of the present invention. In the present invention, the above-mentioned oxidation of the reduced polyoxoanion compound means that the reduced electron number of the reduced polyoxoanion compound decreases. Therefore, the reduced polyoxoanion compound is oxidized, and the reduced polyoxoanion compound in a more oxidized state, or the original polyoxoanion compound, and a mixed equilibrium state thereof may be used. ..
【0024】本発明において、還元されたポリオキソア
ニオン系化合物を酸化する反応において、触媒として、
ランタン、亜鉛、ビスマス、アンチモン、チタン、イン
ジウム、サマリウム、セリウム、ジルコニウム、タンタ
ル、バナジウム、ネオジウム、ガリウム、ニッケル及び
ニオブから選ばれた少なくとも一種以上の金属を含む金
属化合物が使用できる。この触媒として、少なくとも1
種の前記金属化合物を含有していれば特に限定はない。
このような金属化合物としては、例えば前記金属の塩酸
塩、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、燐酸塩等の無機塩、酢酸
塩等の有機塩、アセチルアセトナト錯体、カルボニル錯
体、アンミン錯体等の錯塩等を挙げることができ、これ
らの無機塩、有機塩、錯塩等は水和物であってもよい。
また、金属化合物として、前記金属、または金属酸化物
等も使用することができる。さらに、これら金属化合物
は担体等、例えば、シリカ、アルミナ、活性炭、その他
公知の担体に担持しても特に差し支えない。なお、これ
ら金属化合物は1種単独で使用してもよいし、2種以上
を混合物や複合化合物等として併用してもよい。In the present invention, as a catalyst in the reaction for oxidizing the reduced polyoxoanion compound,
A metal compound containing at least one metal selected from lanthanum, zinc, bismuth, antimony, titanium, indium, samarium, cerium, zirconium, tantalum, vanadium, neodymium, gallium, nickel and niobium can be used. As this catalyst, at least 1
There is no particular limitation as long as it contains one kind of the metal compound.
Examples of such metal compounds include inorganic salts such as hydrochlorides, nitrates, sulfates, carbonates and phosphates of the above metals, organic salts such as acetates, complex salts such as acetylacetonato complex, carbonyl complex and ammine complex. And the like. These inorganic salts, organic salts, complex salts and the like may be hydrates.
Further, as the metal compound, the above metal, metal oxide, or the like can be used. Further, these metal compounds may be carried on a carrier or the like, for example, silica, alumina, activated carbon, or other known carriers, without any particular problem. In addition, these metal compounds may be used alone or in combination of two or more kinds as a mixture or a composite compound.
【0025】本発明法で用いる触媒としての金属化合物
と、還元されたポリオキソアニオン系化合物との存在比
は特に限定されるものではないが、通常、還元されたポ
リオキソアニオン系化合物1モル当たり、金属化合物
0.0001〜50モルであり、好ましくは0.000
5〜20モル、さらに好ましくは0.002〜5モル程
度である。The abundance ratio of the metal compound as the catalyst used in the method of the present invention and the reduced polyoxoanion compound is not particularly limited, but is usually per mol of the reduced polyoxoanion compound. , Metal compound 0.0001 to 50 mol, preferably 0.000
It is 5 to 20 mol, more preferably about 0.002 to 5 mol.
【0026】本発明における還元されたポリオキソアニ
オン系化合物の酸化反応はそれらが溶解している溶液中
で行なうことができる。この溶媒としては還元されたポ
リオキソアニオン系化合物が溶解するものであればよ
く、通常、水を用いることができ、水溶液中において行
うことができる。本発明においては水溶媒を単独で用い
てもよいし、アセトニトリル、γ−ブチロラクトン、ジ
メチルホルムアミド、メチルエチルケトン、スルホラ
ン、エタノール、第3ブチルアルコール、ジオキサン、
酢酸等の極性溶媒を混合させてもよい。また、必要なら
ば、硫酸、硝酸、燐酸、塩酸等の鉱酸を適宜添加しても
差し支えない。The oxidation reaction of the reduced polyoxoanion compound in the present invention can be carried out in a solution in which they are dissolved. Any solvent can be used as this solvent as long as it can dissolve the reduced polyoxoanion compound. Usually, water can be used, and the solvent can be used in an aqueous solution. In the present invention, the water solvent may be used alone, or acetonitrile, γ-butyrolactone, dimethylformamide, methyl ethyl ketone, sulfolane, ethanol, tert-butyl alcohol, dioxane,
A polar solvent such as acetic acid may be mixed. Further, if necessary, a mineral acid such as sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid or hydrochloric acid may be appropriately added.
【0027】還元されたポリオキソアニオン系化合物の
濃度は、酸化反応条件において溶液となるような濃度で
あれば特に制限はないが、通常、0.01重量%〜80
重量%程度(飽和溶液)の間の濃度で酸化反応を行うこ
とができる。The concentration of the reduced polyoxoanion compound is not particularly limited as long as it becomes a solution under the oxidation reaction condition, but is usually 0.01% by weight to 80% by weight.
The oxidation reaction can be carried out at a concentration of about wt% (saturated solution).
【0028】本発明において、還元されたポリオキソア
ニオン系化合物の酸化反応は酸化剤として酸素を共存さ
せることによって行なう。使用することのできる酸素
に、特に制限はないが、通常、純酸素、または、窒素等
の不活性ガスで希釈された空気等を用いることができ
る。また、有機過酸、過酸化水素等のすでに酸素が活性
化された酸化剤等を共存させて使用することも可能であ
る。酸素と還元されたポリオキソアニオン系化合物との
存在比は特に限定されるものではないが、通常、本酸化
反応において、還元されたポリオキソアニオン系化合物
に対してモル比で2モル以上の過剰量の酸素を存在させ
ることができる。酸素は、酸化反応において消費される
ので、適宜、酸素を補って反応を行うこともできる。酸
素を補う方法においては前記の存在比は特に過剰量でな
くても差し支えない。本発明における反応温度は、特に
制限はないが、通常、0〜200℃であり、好ましく
は、30〜150℃である。また、反応圧力は、常圧〜
高圧の広い範囲の中で適宜選定することができ、通常、
常圧〜100Kg/cm2程度の範囲である。このと
き、酸素の分圧は、常圧〜50Kg/cm2程度の範囲
で適宜選定することができる。In the present invention, the oxidation reaction of the reduced polyoxoanion compound is carried out by allowing oxygen to coexist as an oxidizing agent. There are no particular restrictions on the oxygen that can be used, but normally pure oxygen or air diluted with an inert gas such as nitrogen can be used. It is also possible to coexist with an oxidizing agent or the like in which oxygen has already been activated such as organic peracid and hydrogen peroxide. The abundance ratio of oxygen and the reduced polyoxoanion compound is not particularly limited, but is usually an excess of 2 mol or more in molar ratio with respect to the reduced polyoxoanion compound in the present oxidation reaction. A quantity of oxygen can be present. Since oxygen is consumed in the oxidation reaction, it is possible to appropriately supplement oxygen to carry out the reaction. In the method of supplementing oxygen, the abundance ratio does not have to be an excessive amount. The reaction temperature in the present invention is not particularly limited, but is usually 0 to 200 ° C, preferably 30 to 150 ° C. Further, the reaction pressure is from normal pressure to
It can be appropriately selected within a wide range of high pressure,
It is in the range of atmospheric pressure to about 100 Kg / cm 2 . At this time, the partial pressure of oxygen can be appropriately selected within the range of atmospheric pressure to about 50 Kg / cm 2 .
【0029】本発明の方法において、反応は回分方式、
半回分方式、連続方式など、いずれの方法でもよく、通
常は、常圧、または、加圧回分方式、常圧、または、加
圧半回分方式、あるいは、常圧、または、加圧での連続
方式などを採用することができる。In the method of the present invention, the reaction is a batch system,
Any method such as a semi-batch method or a continuous method may be used. Usually, normal pressure or pressure batch method, normal pressure or pressure semi-batch method, or normal pressure or continuous pressure A method etc. can be adopted.
【0030】本発明における反応時間は、還元されたポ
リオキソアニオン系化合物の種類、触媒量、反応圧力、
反応温度等の反応条件、反応方法等によって異なるため
一義的に規定することはできないが、通常、回分方式の
反応であれば数分から数時間の間で、好ましくは、1分
から24時間の間で反応を行なうことができ、連続方式
の反応の場合には、その接触時間として、0.1〜10
時間でよい。The reaction time in the present invention depends on the kind of reduced polyoxoanion compound, the amount of catalyst, the reaction pressure,
It cannot be unambiguously defined because it varies depending on the reaction conditions such as reaction temperature and the reaction method, etc., but usually, in the case of a batch reaction, it takes between several minutes and several hours, preferably between 1 minute and 24 hours. The reaction can be carried out, and in the case of a continuous reaction, the contact time is 0.1 to 10
Time is fine.
【0031】[0031]
【実施例】以下に実施例を用いて本発明を具体的に説明
するが、本説明がこれら実施例によって制限されるもの
ではないことは言うまでもない。EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but it goes without saying that the present description is not limited to these examples.
【0032】以下、実施例、及び、比較例において、酸
化反応の進行の程度は、以下に示す還元されたポリオキ
ソアニオン系化合物の酸化率であらわす。還元されたポ
リオキソアニオン系化合物の酸化率は次の式(3)によ
って算出される。 還元されたポリオキソアニオン系化合物の酸化率(%) =(A−B)×100/A ・・・(3) ここで、A、Bは A=酸化反応前の還元されたポリオキソアニオン系化合
物の還元電子数 B=酸化反応後の還元されたポリオキソアニオン系化合
物の還元電子数 ただし、還元されたポリオキソアニオン系化合物が酸化
反応によって完全に酸化され、還元を受けていないポリ
オキソアニオン系化合物となった場合には、B=0とな
る。。In the following Examples and Comparative Examples, the degree of progress of the oxidation reaction is represented by the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound shown below. The oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound is calculated by the following formula (3). Oxidation rate of reduced polyoxoanion compound (%) = (A−B) × 100 / A (3) where A and B are A = reduced polyoxoanion compound before oxidation reaction Number of reducing electrons of compound B = number of reducing electrons of reduced polyoxoanion compound after oxidation reaction However, polyoxoanion that has been completely oxidized by reduction reaction and has not undergone reduction When it becomes a system compound, B = 0. .
【0033】前記式(3)において、還元されたポリオ
キソアニオン系化合物の酸化率(%)は、還元されたポ
リオキソアニオン系化合物の還元電子数が酸化を受ける
ことによってどのくらいの割合で減少したかを示すもの
であり、この数値が100%に近いほど酸化反応は進行
したことを示す。In the above formula (3), the oxidation rate (%) of the reduced polyoxoanion compound is decreased by the ratio of the number of reduced electrons of the reduced polyoxoanion compound being oxidized. The closer the value is to 100%, the more the oxidation reaction proceeds.
【0034】また、前記還元電子数の決定は、反応前後
における還元されたポリオキソアニオン系化合物のKM
nO4溶液による滴定、または、紫外−可視−近赤外吸
収スぺクトル測定によって行った。The number of reducing electrons is determined by KM of the reduced polyoxoanion compound before and after the reaction.
It was performed by titration with an nO 4 solution or ultraviolet-visible-near infrared absorption spectrum measurement.
【0035】実施例1 滴下ロート、還流冷却管、100℃温度計、および、磁
気撹拌子を備えた500ml四ツ口フラスコ中に、ポリ
オキソアニオン系化合物としてH3PMo6W6O40
・30H2O(日本無機化学社製)144.66g(5
0mmol)と水100mlを加え、ポリオキソアニオ
ン系化合物を溶解させた。水50mlに、H2NNH2
・H2O 1.25g(25mmol)を溶解し滴下ロ
ートにいれた。これをN2雰囲気下、先のポリオキソア
ニオン系化合物水溶液に撹拌しながら30分かけて滴下
した。さらに40℃で3時間、60℃で1時間加熱撹拌
することによりポリオキソアニオン系化合物を還元し
た。反応後の溶液は濃紺色であった。この反応溶液を室
温まで冷却した後、水で希釈して還元されたポリオキソ
アニオン系化合物が0.2mol/l水溶液となるよう
に調製した。KMnO4溶液による滴定から、得られた
還元されたポリオキソアニオン系化合物の還元電子数は
2電子であった。このようにして、0.2mol/l
2電子還元されたポリオキソアニオン系化合物 H5P
Mo6W6O40 水溶液を得た。前記の0.2mol
/l 2電子還元されたポリオキソアニオン系化合物
H5PMo6W6O40 水溶液を30ml(2電子還
元されたポリオキソアニオン系化合物 H5PMo6W
6O40 6.0mmol含有)、および、触媒として
硝酸ランタン・6水和物(La(NO3)3・6H
2O) 0.0520g(0.12mmol)をテフロ
ン製撹拌翼付き100mlオートクレーブに仕込み、酸
素4kg/cm2(絶対圧)を圧入し、撹拌速度800
rpmで撹拌しながら60℃で30分反応した。反応に
おいて、反応中の圧力が一定となるように酸素を供給し
補った。反応終了後、放冷したのち、反応溶液をKMn
O4溶液で滴定したところ、この反応による還元された
ポリオキソアニオン系化合物の酸化率は18.1%であ
った。Example 1 In a 500 ml four-necked flask equipped with a dropping funnel, a reflux condenser, a 100 ° C. thermometer, and a magnetic stirrer, H 3 PMo 6 W 6 O 40 was added as a polyoxoanion compound.
・ 30H 2 O (manufactured by Nippon Inorganic Chemical Co., Ltd.) 144.66 g (5
0 mmol) and 100 ml of water were added to dissolve the polyoxoanion compound. H 2 NNH 2 in 50 ml of water
· H was dissolved 2 O 1.25g (25mmol) was placed in a dropping funnel. This was added dropwise to the above polyoxoanion compound aqueous solution over 30 minutes under N 2 atmosphere while stirring. Further, the polyoxoanion compound was reduced by heating and stirring at 40 ° C. for 3 hours and at 60 ° C. for 1 hour. The solution after the reaction was dark blue. The reaction solution was cooled to room temperature and then diluted with water to prepare a reduced polyoxoanion compound as a 0.2 mol / l aqueous solution. From the titration with the KMnO 4 solution, the number of reducing electrons of the obtained reduced polyoxoanion compound was 2 electrons. In this way, 0.2 mol / l
Two-electron reduced polyoxoanion compound H 5 P
A Mo 6 W 6 O 40 aqueous solution was obtained. 0.2 mol of the above
/ L Two-electron reduced polyoxoanion compound
30 ml of H 5 PMo 6 W 6 O 40 aqueous solution (two-electron reduced polyoxoanion compound H 5 PMo 6 W
6 O 40 6.0 mmol containing), and lanthanum nitrate hexahydrate as catalyst (La (NO 3) 3 · 6H
2 O) 0.0520 g (0.12 mmol) was charged into a 100 ml autoclave with a stirring blade made of Teflon, oxygen 4 kg / cm 2 (absolute pressure) was injected, and a stirring speed of 800
The mixture was reacted at 60 ° C for 30 minutes while stirring at rpm. In the reaction, oxygen was supplied and supplemented so that the pressure during the reaction became constant. After the reaction was completed, the reaction solution was allowed to cool, and the reaction solution was KMn.
When titrated with an O 4 solution, the oxidation rate of the polyoxoanion compound reduced by this reaction was 18.1%.
【0036】すなわち、この反応により2電子還元され
たポリオキソアニオン系化合物 H5PMo6W6O
40の還元電子は18.1%なくなったことになる。That is, the polyoxoanion compound H 5 PMo 6 W 6 O reduced by two electrons by this reaction
The reduced electrons of 40 are 18.1% gone.
【0037】実施例2 実施例1において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において硝酸ランタン・6水和物のかわり
に、触媒として硫酸亜鉛(ZnSO4)0.0194g
(0.12mmol)を用いたこと以外は実施例1と全
く同様の反応を行った。その結果、還元されたポリオキ
ソアニオン系化合物の酸化率は13.5%であった。Example 2 In Example 1, 0.0194 g of zinc sulfate (ZnSO 4 ) was used as a catalyst instead of lanthanum nitrate hexahydrate in the oxidation of the reduced polyoxoanion compound.
The same reaction as in Example 1 was performed except that (0.12 mmol) was used. As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound was 13.5%.
【0038】比較例1 実施例1において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において硝酸ランタン・6水和物を添加しな
かったこと以外は実施例1と全く同様の反応を行った。
その結果、還元されたポリオキソアニオン系化合物の酸
化率は1.8%であった。Comparative Example 1 The same reaction as in Example 1 was carried out except that lanthanum nitrate hexahydrate was not added in the oxidation of the reduced polyoxoanion compound.
As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound was 1.8%.
【0039】実施例3 実施例1において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において硝酸ランタン・6水和物のかわり
に、硫酸ビスマス(Bi2(SO4)3) 0.084
7g(0.12mmol)を用いたこと以外は実施例1
と全く同様の反応を行った。その結果、還元されたポリ
オキソアニオン系化合物の酸化率は11.4%であっ
た。Example 3 In Example 1, bismuth sulfate (Bi 2 (SO 4 ) 3 ) 0.084 was used instead of lanthanum nitrate hexahydrate in the oxidation of the reduced polyoxoanion compound.
Example 1 except that 7 g (0.12 mmol) was used
Reaction exactly the same as was performed. As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound was 11.4%.
【0040】実施例4 実施例1において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において硝酸ランタン・6水和物のかわり
に、三塩化アンチモン(SbCl3)0.0274g
(0.12mmol)を用いたこと以外は実施例1と全
く同様の反応を行った。その結果、還元されたポリオキ
ソアニオン系化合物の酸化率は10.8%であった。Example 4 In Example 1, 0.0274 g of antimony trichloride (SbCl 3 ) was used in place of lanthanum nitrate hexahydrate in the oxidation of the reduced polyoxoanion compound.
The same reaction as in Example 1 was performed except that (0.12 mmol) was used. As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound was 10.8%.
【0041】実施例5 実施例1において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において硝酸ランタン・6水和物のかわり
に、硫酸チタン・4水和物(Ti(SO4)2・4H2
O)0.0374g(0.12mmol)を用いたこと
以外は実施例1と全く同様の反応を行った。その結果、
還元されたポリオキソアニオン系化合物の酸化率は1
0.6%であった。[0041] In Example 5 Example 1, in place of lanthanum nitrate hexahydrate in the oxidation of the reduced polyoxometalate anion compound, titanium sulfate tetrahydrate (Ti (SO 4) 2 · 4H 2
O) The same reaction as in Example 1 was performed except that 0.0374 g (0.12 mmol) was used. as a result,
The oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound is 1
It was 0.6%.
【0042】実施例6 実施例1において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において硝酸ランタン・6水和物のかわり
に、硫酸インジウム・9水和物(In2(SO4)3・
9H2O)0.0816g(0.12mmol)を用い
たこと以外は実施例1と全く同様の反応を行った。その
結果、還元されたポリオキソアニオン系化合物の酸化率
は10.1%であった。Example 6 In Example 1, instead of lanthanum nitrate hexahydrate in the oxidation of the reduced polyoxoanion compound, indium sulfate nonahydrate (In 2 (SO 4 ) 3
9H 2 O) 0.0816 g (0.12 mmol) was used, and the same reaction as in Example 1 was performed. As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound was 10.1%.
【0043】実施例7 実施例1において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において硝酸ランタン・6水和物のかわり
に、硝酸サマリウム・6水和物(Sm(NO3)3・6
H2O)0.0533g(0.12mmol)を用いた
こと以外は実施例1と全く同様の反応を行った。その結
果、還元されたポリオキソアニオン系化合物の酸化率は
8.8%であった。[0043] In Example 7 Example 1, in place of lanthanum nitrate hexahydrate in the oxidation of the reduced polyoxometalate anionic compounds, samarium nitrate hexahydrate (Sm (NO 3) 3 · 6
H 2 O) The reaction was performed in exactly the same manner as in Example 1 except that 0.0533 g (0.12 mmol) was used. As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound was 8.8%.
【0044】実施例8 実施例1において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において硝酸ランタン・6水和物のかわり
に、硝酸セリウム・6水和物(Ce(NO3)3・6H
2O)0.0521g(0.12mmol)を用いたこ
と以外は実施例1と全く同様の反応を行った。その結
果、還元されたポリオキソアニオン系化合物の酸化率は
8.6%であった。[0044] In Example 8 Example 1, in place of lanthanum nitrate hexahydrate in the oxidation of the reduced polyoxometalate anion compound, cerium nitrate hexahydrate (Ce (NO 3) 3 · 6H
2 O) The same reaction as in Example 1 was performed except that 0.0521 g (0.12 mmol) was used. As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound was 8.6%.
【0045】実施例9 実施例1において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において硝酸ランタン・6水和物のかわり
に、塩化酸化ジルコニウム・8水和物(ZrCl 2O・
8H2O)0.0387g(0.12mmol)を用い
たこと以外は実施例1と全く同様の反応を行った。その
結果、還元されたポリオキソアニオン系化合物の酸化率
は8.1%であった。Example 9 In Example 1, reduction polyoxoanion systemization
Instead of lanthanum nitrate hexahydrate in the oxidation of compounds
Zirconium oxide chloride octahydrate (ZrCl TwoO
8HTwoO) using 0.0387 g (0.12 mmol)
Except for the above, the same reaction as in Example 1 was performed. That
As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound
Was 8.1%.
【0046】実施例10 実施例1において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において硝酸ランタン・6水和物のかわり
に、塩化タンタル(TaCl5)0.0430g(0.
12mmol)を用いたこと以外は実施例1と全く同様
の反応を行った。その結果、還元されたポリオキソアニ
オン系化合物の酸化率は5.5%であった 。 実施例11 実施例1において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において硝酸ランタン・6水和物のかわり
に、硫酸バナジル(VOSO4)0.0195g(0.
12mmol)を用いたこと以外は実施例1と全く同様
の反応を行った。その結果、還元されたポリオキソアニ
オン系化合物の酸化率は4.9%であった。Example 10 In Example 1, instead of lanthanum nitrate hexahydrate in the oxidation of the reduced polyoxoanion compound, tantalum chloride (TaCl 5 ) 0.0430 g (0.
The same reaction as in Example 1 was performed except that 12 mmol) was used. As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound was 5.5%. In Example 11 Example 1, in place of lanthanum nitrate hexahydrate in the oxidation of the reduced polyoxometalate anion compound, vanadyl sulfate (VOSO 4) 0.0195g (0.
The same reaction as in Example 1 was performed except that 12 mmol) was used. As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound was 4.9%.
【0047】実施例12 実施例1において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において硝酸ランタン・6水和物のかわり
に、硝酸ネオジム・6水和物(Nd(NO3)3・6H
2O)0.0526g(0.12mmol)を用いたこ
と以外は実施例1と全く同様の反応を行った。その結
果、還元されたポリオキソアニオン系化合物の酸化率は
4.5%であった。[0047] In Example 12 Example 1, in place of lanthanum nitrate hexahydrate in the oxidation of the reduced polyoxometalate anionic compounds, neodymium nitrate hexahydrate (Nd (NO 3) 3 · 6H
2 O) The reaction was carried out in exactly the same manner as in Example 1 except that 0.0526 g (0.12 mmol) was used. As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound was 4.5%.
【0048】実施例13 実施例1において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において硝酸ランタン6・水和物のかわり
に、硝酸ガリウム・8水和物(Ga(NO3)3・8H
2O)0.0460g(0.12mmol)を用いたこ
と以外は実施例1と全く同様の反応を行った。その結
果、還元されたポリオキソアニオン系化合物の酸化率は
4.7%であった。[0048] In Example 13 Example 1, in place of lanthanum nitrate 6-hydrate in the oxidation of the reduced polyoxometalate anionic compounds, gallium nitrate octahydrate (Ga (NO 3) 3 · 8H
2 O) The same reaction as in Example 1 was performed except that 0.0460 g (0.12 mmol) was used. As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound was 4.7%.
【0049】実施例14 実施例1において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において硝酸ランタン・6水和物のかわり
に、硫酸ニッケル・6水和物(NiSO4・6H2O)
0.0315g(0.12mmol)を用いたこと以外
は実施例1と全く同様の反応を行った。その結果、還元
されたポリオキソアニオン系化合物の酸化率は4.0%
であった。[0049] In Example 14 Example 1, in place of lanthanum nitrate hexahydrate in the oxidation of the reduced polyoxometalate anionic compounds, nickel sulfate hexahydrate (NiSO 4 · 6H 2 O)
The same reaction as in Example 1 was performed except that 0.0315 g (0.12 mmol) was used. As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound was 4.0%.
Met.
【0050】実施例15 実施例1において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において硝酸ランタン・6水和物のかわり
に、塩化ニオブ(NbCl5)0.0324g(0.1
2mmol)を用いたこと以外は実施例1と全く同様の
反応を行った。その結果、還元されたポリオキソアニオ
ン系化合物の酸化率は3.4%であった。Example 15 In Example 1, instead of lanthanum nitrate hexahydrate in the oxidation of the reduced polyoxoanionic compound, niobium chloride (NbCl 5 ) 0.0324 g (0.1
The same reaction as in Example 1 was performed except that 2 mmol) was used. As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound was 3.4%.
【0051】実施例16 実施例1において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において反応温度を40℃としたこと以外は
実施例1と全く同様の反応を行った。その結果、還元さ
れたポリオキソアニオン系化合物の酸化率は5.8%で
あった。Example 16 The same reaction as in Example 1 was carried out except that the reaction temperature was set to 40 ° C. in the oxidation of the reduced polyoxoanion compound. As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound was 5.8%.
【0052】実施例17 実施例2において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において反応温度を40℃としたこと以外は
実施例2と全く同様の反応を行った。その結果還元され
たポリオキソアニオン系化合物の酸化率は3.8%であ
った。Example 17 The same reaction as in Example 2 was carried out except that the reaction temperature was set to 40 ° C. in the oxidation of the reduced polyoxoanion compound. As a result, the reduced polyoxoanion compound had an oxidation rate of 3.8%.
【0053】実施例18 実施例1において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において反応温度を100℃としたこと以外
は実施例1と全く同様の反応を行った。その結果、還元
されたポリオキソアニオン系化合物の酸化率は28.9
%であった。Example 18 The same reaction as in Example 1 was carried out except that the reaction temperature was 100 ° C. in the oxidation of the reduced polyoxoanion compound. As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound was 28.9.
%Met.
【0054】実施例19 実施例2において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において反応温度を100℃としたこと以外
は実施例2と全く同様の反応を行った。その結果、還元
されたポリオキソアニオン系化合物の酸化率は21.8
%であった。Example 19 The same reaction as in Example 2 was carried out except that the reaction temperature was 100 ° C. in the oxidation of the reduced polyoxoanion compound. As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound was 21.8.
%Met.
【0055】実施例20 実施例1において、還元されたポリオキソアニオン系化
合物の酸化において硝酸ランタン・6水和物の量を、
0.013g(0.03mmol)としたこと以外は実
施例1と全く同様の反応を行った。その結果、還元され
たポリオキソアニオン系化合物の酸化率は10.1%で
あった。Example 20 In Example 1, the amount of lanthanum nitrate hexahydrate in the oxidation of the reduced polyoxoanionic compound was changed to
The same reaction as in Example 1 was performed except that the amount was 0.013 g (0.03 mmol). As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound was 10.1%.
【0056】実施例21 滴下ロート、還流冷却管、100℃温度計、および、磁
気撹拌子を備えた500ml四ツ口フラスコ中に、ポリ
オキソアニオン系化合物として H3PMo12O40
・29H2O(日本無機化学社製)11.74g(5m
mol)と水100mlを加え、ポリオキソアニオン系
化合物を溶解させた。水50mlに、H2NNH2・H
2O 0.250g(5mmol)を溶解し滴下ロート
中にいれた。これをN2雰囲気下、先のポリオキソアニ
オン系化合物水溶液に撹拌しながら30分かけて滴下し
た。さらに40℃で3時間、60℃で3時間加熱撹拌す
ることによりポリオキソアニオン系化合物を還元した。
反応後の溶液は濃紺色であった。この反応溶液を室温ま
で冷却した後、水及びH3PO4を加え、還元されたポ
リオキソアニオン系化合物が0.02mol/l水溶液
(1重量%H3PO4含有)となるように調製した。K
MnO4溶液による滴定から、得られた還元されたポリ
オキソアニオン系化合物の還元電子数は4電子であっ
た。このようにして、0.02mol/l 4電子還元
されたポリオキソアニオン系化合物 H7PMo12O
40 水溶液(1重量%H3PO4含有)を得た。Example 21 In a 500 ml four-necked flask equipped with a dropping funnel, a reflux condenser, a 100 ° C. thermometer, and a magnetic stirrer, H 3 PMo 12 O 40 was added as a polyoxoanion compound.
・ 29H 2 O (Nippon Inorganic Chemicals Co., Ltd.) 11.74 g (5 m
mol) and 100 ml of water were added to dissolve the polyoxoanion compound. H 2 NNH 2 · H in 50 ml of water
0.250 g (5 mmol) of 2 O was dissolved and placed in a dropping funnel. This was added dropwise to the above polyoxoanion compound aqueous solution over 30 minutes under N 2 atmosphere while stirring. Furthermore, the polyoxoanion compound was reduced by heating and stirring at 40 ° C. for 3 hours and at 60 ° C. for 3 hours.
The solution after the reaction was dark blue. After the reaction solution was cooled to room temperature, water and H 3 PO 4 were added to prepare a reduced polyoxoanion compound as a 0.02 mol / l aqueous solution (containing 1 wt% H 3 PO 4 ). .. K
From the titration with the MnO 4 solution, the number of reducing electrons of the obtained reduced polyoxoanion compound was 4 electrons. In this way, 0.02 mol / l 4 electron-reduced polyoxoanion compound H 7 PMo 12 O
40 aqueous solution (containing 1 wt% H 3 PO 4 ) was obtained.
【0057】前記の0.02mol/l 4電子還元さ
れたポリオキソアニオン系化合物H7PMo12O40
水溶液(1重量%H3PO4含有)を30ml(4電
子還元されたポリオキソアニオン系化合物 H7PMo
12O40 0.60mmol含有)、および、触媒と
して硝酸ランタン・6水和物 0.0520g(0.1
2mmol)を、テフロン製撹拌翼付き100mlオー
トクレーブに仕込み、酸素4kg/cm2(絶対圧)を
圧入し、撹拌速度800rpmで撹拌しながら60℃で
30分反応した。反応において、反応中の圧力が一定と
なるように酸素を供給し補った。反応終了後、放冷した
のち、反応溶液をKMnO4溶液で滴定したところ、こ
の反応による還元されたポリオキソアニオン系化合物の
酸化率は23.6%であった。The above-mentioned 0.02 mol / l 4 electron-reduced polyoxoanion compound H 7 PMo 12 O 40
30 ml of an aqueous solution (containing 1 wt% H 3 PO 4 ) (4-electron reduced polyoxoanion compound H 7 PMo)
12 O 40 ( 0.60 mmol content) and lanthanum nitrate hexahydrate 0.0520 g (0.1
(2 mmol) was charged into a 100 ml autoclave equipped with a Teflon stirring blade, oxygen 4 kg / cm 2 (absolute pressure) was injected, and the reaction was carried out at 60 ° C. for 30 minutes while stirring at 800 rpm. In the reaction, oxygen was supplied and supplemented so that the pressure during the reaction became constant. After completion of the reaction, the reaction solution was allowed to cool, and then the reaction solution was titrated with a KMnO 4 solution. As a result, the oxidation rate of the polyoxoanion compound reduced by this reaction was 23.6%.
【0058】すなわち、この反応により4電子還元され
たポリオキソアニオン系化合物 H7PMo12O40
の還元電子は23.6%なくなったことになる。That is, the polyoxoanion compound H 7 PMo 12 O 40 which has been reduced by four electrons by this reaction
This means that the reduced electrons of are no more than 23.6%.
【0059】実施例22 滴下ロート、還流冷却管、100℃温度計および磁気撹
拌子を備えた500ml四ツ口フラスコ中に、ポリオキ
ソアニオン系化合物として H5PMo10V2O40
・31H2O(日本無機化学社製)114.79g(5
0mmol)と水100mlを加え、ポリオキソアニオ
ン系化合物を溶解させた。水50mlにH2NNH2・
H2O 1.25g(2.5mmol)溶解し滴下ロー
トにいれた。これをN2雰囲気下、先のポリオキソアニ
オン系化合物溶液に撹拌しながら30分かけて滴下し
た。さらに40℃で3時間、60℃で3時間加熱撹拌す
ることによりポリオキソアニオン系化合物を還元した。
反応後の溶液は濃青緑色であった。この反応溶液を室温
まで冷却した後、水で希釈して還元されたポリオキソア
ニオン系化合物が0.2mol/l水溶液となるように
調製した。Example 22 In a 500 ml four-necked flask equipped with a dropping funnel, a reflux condenser, a 100 ° C. thermometer and a magnetic stirrer, H 5 PMo 10 V 2 O 40 was added as a polyoxoanion compound.
・ 31H 2 O (manufactured by Nippon Inorganic Chemical Co., Ltd.) 114.79 g (5
0 mmol) and 100 ml of water were added to dissolve the polyoxoanion compound. H 2 NNH 2 · in 50 ml of water
1.25 g (2.5 mmol) of H 2 O was dissolved and placed in a dropping funnel. This was added dropwise to the above polyoxoanion compound solution under N 2 atmosphere over 30 minutes while stirring. Furthermore, the polyoxoanion compound was reduced by heating and stirring at 40 ° C. for 3 hours and at 60 ° C. for 3 hours.
The solution after the reaction was deep blue-green. The reaction solution was cooled to room temperature and then diluted with water to prepare a reduced polyoxoanion compound as a 0.2 mol / l aqueous solution.
【0060】可視−近赤外吸収スペクトル測定より、得
られた還元されたポリオキソアニオン系化合物の還元電
子数は2電子であった。このようにして、0.2mol
/l2電子還元されたポリオキソアニオン系化合物 H
7PMo10V2O40 水溶液を得た。From the visible-near infrared absorption spectrum measurement, the number of reducing electrons of the obtained reduced polyoxoanion compound was 2 electrons. In this way, 0.2 mol
/ L Two-electron reduced polyoxoanion compound H
7 PMo 10 V 2 O 40 aqueous solution was obtained.
【0061】前記の0.2mol/l 2電子還元され
たポリオキソアニオン系化合物 H7PMo10V2O
40 水溶液を30ml(2電子還元されたポリオキソ
アニオン系化合物 H7PMo10V2O40 6.0
mmol含有)、および、触媒として硝酸ランタン・6
水和物 0.0520g(0.12mmol)を、テフ
ロン製撹拌翼付き100mlオートクレーブに仕込み、
酸素4kg/cm2(絶対圧)を圧入し、撹拌速度80
0rpmで撹拌しながら60℃で30分反応した。反応
において、反応中の圧力が一定となるように酸素を供給
し補った。反応終了後、放冷したのち、反応溶液を可視
−近赤外吸収スペクトル測定したところ、この反応によ
る還元されたポリオキソアニオン系化合物の酸化率は1
6.6%であった。The above-mentioned 0.2 mol / l 2 electron-reduced polyoxoanion compound H 7 PMo 10 V 2 O
40 ml of an aqueous solution of 30 ml (two-electron reduced polyoxoanion compound H 7 PMo 10 V 2 O 40 6.0
(containing mmol) and lanthanum nitrate-6 as a catalyst
Hydrate 0.0520 g (0.12 mmol) was charged into a 100 ml autoclave equipped with a Teflon stirring blade,
Oxygen 4 kg / cm 2 (absolute pressure) was press-fitted, stirring speed 80
The mixture was reacted at 60 ° C for 30 minutes while stirring at 0 rpm. In the reaction, oxygen was supplied and supplemented so that the pressure during the reaction became constant. After completion of the reaction, the reaction solution was allowed to cool and then the reaction solution was subjected to visible-near infrared absorption spectrum measurement. As a result, the oxidation rate of the polyoxoanion compound reduced by this reaction was 1
It was 6.6%.
【0062】すなわち、この反応により2電子還元され
たポリオキソアニオン系化合物 H7PMo10V2O
40の還元電子は16.6%なくなったことになる。That is, a polyoxoanion compound H 7 PMo 10 V 2 O which has been reduced by two electrons by this reaction
The reduced electrons of 40 are 16.6% gone.
【0063】実施例23 実施例22おいて、硝酸ランタン・6水和物のかわり
に、硫酸亜鉛 0.0194g(0.12mmol)を
用いたこと以外は実施例22と全く同様の反応を行っ
た。その結果、還元されたポリオキソアニオン系化合物
の酸化率は18.1%であった。Example 23 The same reaction as in Example 22 was carried out except that 0.0194 g (0.12 mmol) of zinc sulfate was used instead of lanthanum nitrate hexahydrate. .. As a result, the oxidation rate of the reduced polyoxoanion compound was 18.1%.
【0064】[0064]
【発明の効果】本発明において、金属化合物を触媒とし
て使用することにより還元ポリオキソアニオン系化合物
を酸素によって円滑に酸化することができる。従来、問
題となっていた還元されたポリオキソアニオン系化合物
の酸化は、本発明によって触媒的に促進することができ
るようになり、本発明は、ポリオキソアニオン系化合物
を触媒とするプロセス等において工業的にも利用価値の
極めて高いものである。INDUSTRIAL APPLICABILITY In the present invention, a reduced polyoxoanion compound can be smoothly oxidized by oxygen by using a metal compound as a catalyst. The oxidation of a reduced polyoxoanion compound, which has been a problem in the past, can be catalytically promoted by the present invention, and the present invention is directed to a process using a polyoxoanion compound as a catalyst. It has extremely high utility value industrially.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 27/25 M 7038−4G C01G 39/00 Z 8516−4G 41/00 A 8516−4G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Reference number within the agency FI Technical display location B01J 27/25 M 7038-4G C01G 39/00 Z 8516-4G 41/00 A 8516-4G
Claims (1)
液相で酸素酸化する方法において、触媒として、ランタ
ン、亜鉛、ビスマス、アンチモン、チタン、インジウ
ム、サマリウム、セリウム、ジルコニウム、タンタル、
バナジウム、ネオジウム、ガリウム、ニッケル及びニオ
ブから選ばれた少なくとも一種以上の金属を含む金属化
合物を使用することを特徴とする還元ポリオキソアニオ
ン系化合物の酸化方法。1. A method for oxygen-oxidizing a reduced polyoxoanion compound in a liquid phase, wherein lanthanum, zinc, bismuth, antimony, titanium, indium, samarium, cerium, zirconium, tantalum are used as catalysts.
A method for oxidizing a reduced polyoxoanion compound, which comprises using a metal compound containing at least one metal selected from vanadium, neodymium, gallium, nickel and niobium.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35687091A JP3203722B2 (en) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Method for oxidizing reduced polyoxoanionic compounds |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35687091A JP3203722B2 (en) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | Method for oxidizing reduced polyoxoanionic compounds |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05178612A true JPH05178612A (en) | 1993-07-20 |
JP3203722B2 JP3203722B2 (en) | 2001-08-27 |
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