JPH05229966A

JPH05229966A - 水素化フラーレンの製造法

Info

Publication number: JPH05229966A
Application number: JP4073227A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Shigematsu; 一吉重松; Kazuaki Abe; 和明阿部
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1992-02-25
Filing date: 1992-02-25
Publication date: 1993-09-07

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】フラーレンＣ₆₀から、その水素添加物にあた
るところの閉殻構造を有し、Ｃ₆₀Ｈ₁₈又はＣ₆₀Ｈ₃₆で表
される水素化フラーレンを工業的に製造する方法を提供
する。【構成】フラーレンＣ₆₀を、炭化水素溶媒及び水添触
媒の存在下に水素ガスを導入して水素化するにあたり、
反応温度と水素ガス分圧をそれぞれＸ軸、Ｙ軸として示
したとき、（１）２０℃、３ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、（２）２
０℃、４ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、（３）２４０℃、７０ｋｇ／
ｃｍ² Ｇ、（４）２４０℃、３ｋｇ／ｃｍ² Ｇの四点で
囲まれる範囲の温度及び水素ガス分圧のもとで反応を行
うＣ₆₀Ｈ₁₈で表される水素化フラーレンの製造法及び
（１）２０℃、５ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、（２）２０℃、８０
ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、（３）２４０℃、８０ｋｇ／ｃｍ² Ｇ
の三点で囲まれる範囲の温度及び水素ガス分圧のもとで
反応を行うＣ₆₀Ｈ₃₆で表される水素化フラーレンの製造
法より成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｃ₆₀Ｈ₁₈又はＣ₆₀Ｈ₃₆
で表される水素化フラーレンの製造法に関し、より詳し
く言うと、閉殻構造を有し、炭素数６０の球状のカーボ
ンクラスター分子として知られるフラーレンＣ₆₀から、
その水素添加物にあたるところの閉殻構造を有し、Ｃ₆₀
Ｈ₁₈又はＣ₆₀Ｈ₃₆で表される水素化フラーレンを工業的
に容易に製造するための方法に関する。

【０００２】なお、本発明の方法で得られた上記水素化
フラーレンは、真球状の分子構造を有すると共に特定の
Ｈ／Ｃ比を有することから種々の特徴的な物性を有して
おり、その物性等に基づく種々の用途への利用が期待で
き、例えば固体潤滑剤、潤滑油添加剤等の潤滑部材など
として好適に利用することができる。

【０００３】

【従来の技術】最近、球状分子構造を有する新しい物質
として、炭素数６０、７０、８４等の閉殻構造を有する
カーボンクラスターがグラファイト状炭素（すす）から
抽出されたり、あるいは合成され、その性質が研究され
ている［例えば、ＮＡＴＵＲＥ，Ｖｏｌ．３４７，３５
４（１９９０）等参照］。この特殊な構造を有するカー
ボンクラスターは、フラーレンとも称され、その分子骨
格を構成する炭素数によって、フラーレンＣ₆₀、同
Ｃ₇₀、同Ｃ₈₄などと呼ばれている。これらのフラーレン
類は、新しい炭素材料であり、また特殊な分子構造を有
することからも特異な物性を示すことが期待されるの
で、その性質及び用途開発についての研究は極めて重要
と思われる。

【０００４】例えば、フラーレン類は球状分子であるこ
となどから、分子のレベルからも潤滑性に優れているこ
とが期待されている。したがって、フラーレン類の用途
として、例えば、固体潤滑剤、潤滑油添加剤等の潤滑部
材としての利用が考えられる。

【０００５】ところで、固体潤滑剤は、潤滑油が使用し
難いような高温、極低温、高圧の場所、あるいは潤滑油
の臭気を吸収することを好まない食品加工機器などにも
好適に使用される。従来、固体潤滑剤として用いられる
物質として、二硫化モリブデン、黒鉛、フッ化黒鉛、雲
母等の無機化合物系のものとフッ素樹脂系のテフロン粉
末等の有機化合物系のものがある。しかしながら、使用
条件、作業環境、価格等の点で、従来の固体潤滑剤では
満足できないこともある。例えば、黒鉛等の従来の多く
の無機化合物系固体潤滑剤は、使用条件によっては潤滑
特性が不十分となったり、作業環境への影響から敬遠さ
れており、また、フッ素樹脂系のものは比較的クリーン
で潤滑性に優れているものの極めて高価であり、しか
も、潤滑油、グリース等へ添加した場合、分散安定性が
悪いなどの問題点がある。

【０００６】一方、潤滑油等の潤滑基材油の潤滑性を向
上させるために、それらに適当な潤滑油添加剤を添加
し、分散又は溶解させることも広く行われている。例え
ば、上記の黒鉛等の無機化合物系固体潤滑剤も分散型の
潤滑油添加剤として常用されている。しかしながら、こ
うした従来の固体潤滑剤等の分散型で用いられる固体潤
滑油添加剤の多くは、潤滑油、グリース等に添加した場
合、分散安定性が不十分であるなどの欠点がある。ま
た、溶解型の潤滑油添加剤についても、潤滑性の改善効
果に優れているだけでなく、分子量、安定性等の種々の
潤滑性能を満足させるものの開発が要求されている。

【０００７】以上の点から、新規な優れた特性を有する
固体潤滑剤、潤滑油添加剤等の潤滑部材の開発が強く望
まれており、その有力な候補としてフラーレン類が考え
られる。

【０００８】フラーレン類は、前記したように球状分子
構造を有することから、高い潤滑性能を発揮することが
期待できる。しかしながら、Ｃ₆₀、Ｃ₇₀等のフラーレン
は、実質的に炭素分子であるので、例えばベンゼン、ト
ルエン等の特定の芳香族化合物など極めて限られた溶媒
に、それもわずかに溶解するのみであり、したがって、
その利用分野が著しく限定されるという欠点を有してい
る。実際、フラーレンを潤滑油添加剤として利用すべ
く、潤滑油やグリース等の液状のオイルやバインダーに
添加したところ、溶解性が著しく低く、また、親和性も
不十分であり分散安定性が悪いことが判明した。すなわ
ち、フラーレンは、有機溶剤への溶解性や親和性が著し
く低い故に、潤滑部材としての用途を意図した場合に
も、固体潤滑剤としての利用は十分に期待できるもの
の、潤滑油添加剤としての利用にはそのままでは不適当
であるという欠点を有している。

【０００９】そこで、本発明者らは、フラーレンを水素
化し、水素化フラーレンとしたならば多くの溶媒に対す
る溶解性や親和性が著しく向上でき、潤滑油添加剤等と
しての利用はもとより、より広範囲の用途分野への利用
が可能となるものと考えた。

【００１０】ところで、従来のフラーレンの水素化技術
としては、Ｃ₆₀のフラーレンを液体アンモニア中で、還
元剤（金属リチウム＋ｔｅｒｔ−ブチルアルコール）で
処理し、Ｃ₆₀Ｈ₃₆を得る方法が知られている［Ｊ．Ｐｈ
ｙｓ．Ｃｈｅｍ．，９４，８６３４〜８６３４（１９９
０）］。しかしながら、この従来法は特殊な還元水素化
であり、工業的に実施するにはコスト等の点で問題があ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
を鑑みてなされたものである。本発明の目的は、フラー
レンＣ₆₀から、炭素骨格がフラーレンＣ₆₀様の閉殻構造
をなし、球状分子構造を有する水素化フラーレンであっ
て、フラーレンに比べて有機溶剤への溶解性や親和性に
著しく優れ、極めて多様な有機溶剤への溶解あるいは安
定な分散化が可能であるなどの利点を有するところのＣ
₆₀Ｈ₁₈又はＣ₆₀Ｈ₃₆で表される水素化フラーレンを、工
業的に容易に製造できる実用上著しく有用な方法である
水素化フラーレンの製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記した
ようにフラーレンを十分に水素化したならば、有機溶媒
への溶解性等の特性が改善でき、しかも潤滑性等の球状
分子特有の特異な物性を示す物質が得られると考え、水
素化度（Ｈ／Ｃ比）が大きいＣ₆₀系水素化フラーレンを
工業的に容易に製造することができる方法を開発すべく
鋭意研究を行った。

【００１３】その結果、フラーレンＣ₆₀を炭化水素溶媒
及び水添触媒の存在下で、ある特定の範囲の反応温度及
び水素分圧で水素ガスにより水素化するとＨ／Ｃ比の小
さい水素化フラーレンＣ₆₀Ｈ₁₈を選択的にかつ効率よく
得ることができ、また、より高い特定の範囲の反応温度
及び水素分圧で水素ガスにより水素化するとＨ／Ｃ比の
大きい水素化フラーレンＣ₆₀Ｈ₃₆を選択的にかつ効率よ
く得ることができることを見出した。これらの方法は、
工業的に極めて容易に実施できる方法であり、しかも、
反応温度及び水素分圧を変えることによって上記それぞ
れの水素化フラーレン（すなわち、Ｃ₆₀Ｈ₁₈又はＣ₆₀Ｈ
₃₆）を選択性よく得ることができるので、この点からも
プロセス上著しく有利であることを確認した。また、得
られたＣ₆₀Ｈ₁₈及びＣ₆₀Ｈ₃₆は、共に、フラーレンＣ₆₀
に水素が付加した形の真球状分子であり、しかも、各種
の有機溶媒に対する溶解性に優れているなどの特徴を有
しているので、固体潤滑剤としてだけでなく潤滑油添加
剤等の各種の潤滑部材などとしても好適に利用すること
ができ、種々の用途に極めて有用であることも確認し
た。

【００１４】本発明者らは、これらの知見に基づいて本
発明を完成するに至った。すなわち、本発明の第一の発
明は、閉殻構造を有するフラーレンＣ₆₀を、炭化水素溶
媒及び水添触媒の存在下に水素ガスを導入して水素化す
るにあたり、反応温度と水素ガス分圧をそれぞれＸ軸、
Ｙ軸として示したとき、（１）２０℃、３ｋｇ／ｃｍ²
Ｇ、（２）２０℃、４ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、（３）２４０
℃、７０ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、（４）２４０℃、３ｋｇ／ｃ
ｍ² Ｇの四点で囲まれる範囲の温度及び水素ガス分圧の
もとで反応を行うことを特徴とするＣ₆₀Ｈ₁₈で表される
水素化フラーレンの製造法を提供するものである。以
下、この製造法を、方法１と呼ぶことがある。

【００１５】また、本発明の第二の発明は、閉殻構造を
有するフラーレンＣ₆₀を、炭化水素溶媒及び水添触媒の
存在下に水素ガスを導入して水素化するにあたり、反応
温度と水素ガス分圧をそれぞれＸ軸、Ｙ軸として示した
とき、（１）２０℃、５ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、（２）２０
℃、８０ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、（３）２４０℃、８０ｋｇ／
ｃｍ² Ｇの三点で囲まれる範囲の温度及び水素ガス分圧
のもとで反応を行うことを特徴とするＣ₆₀Ｈ₃₆で表され
る水素化フラーレンの製造法を提供するものである。以
下、この製造法を、方法２と呼ぶことがある。

【００１６】本発明の方法１及び方法２における反応条
件である反応温度及び水素ガス分圧の関係を図１に示
す。

【００１７】本発明の第一の発明である前記方法１と本
発明の第二の発明である前記方法２は、反応温度と水素
分圧がそれぞれ前記特定の範囲となるように水素ガスを
導入して前記水素化を行う以外は、他の条件や手法等の
他の点については基本的に同様にして行うことができる
ので、該方法１と方法２の共通部分については一括して
説明する。但し、方法１と方法２は、それぞれ、Ｃ₆₀Ｈ
₁₈及びＣ₆₀Ｈ₃₆を選択的に得ることを目標においている
ので、それぞれの目標を好適に達成させるためには、前
記反応温度及び水素ガス分圧以外の他の条件等も異なっ
てくる場合があることにも留意すべきである。

【００１８】本発明の方法１及び２においては、少なく
ともフラーレンＣ₆₀を前記それぞれの反応温度及び水素
ガス分圧の範囲で水素化し、前記それぞれの目的とする
水素化フラーレン（Ｃ₆₀Ｈ₁₈、Ｃ₆₀Ｈ₃₆）を含有する水
素化生成物を得るが、ここで前記水素化に供する原料と
しては、純粋なフラーレンＣ₆₀も勿論使用可能である
が、不純物を含有する粗製のフラーレンＣ₆₀等の各種の
フラーレンＣ₆₀含有原料を使用することができる。例え
ば、グラファイトのアーク放電やレーザーアブレーショ
ン等により得られたフラーレンＣ₆₀を含有するスス状物
質をそのまま本発明の方法の水素化原料として使用する
こともできるし、そのようなフラーレンＣ₆₀含有スス類
から、例えばベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素溶
媒などによって抽出された粗製フラーレンＣ₆₀粉体など
の粗製フラーレンＣ₆₀、更にはそのような粗製フラーレ
ンＣ₆₀を、例えばクロマト分離等の各種の精製手法で更
に精製した精製フラーレンＣ₆₀などの種々の製法及び精
製法によって得られた各種の純度（精製度）のフラーレ
ンＣ₆₀若しくはフラーレンＣ₆₀含有物を、適宜、前記水
素化の原料として使用することができる。こうしたフラ
ーレンＣ₆₀又はフラーレンＣ₆₀含有物がすでに炭化水素
溶媒に溶解分散されている場合には、必ずしも溶媒を分
離しないでもよく、場合によっては、これを前記水素化
に供してもよい。

【００１９】本発明の方法１及び２においては、前記フ
ラーレンＣ₆₀若しくはこれを含有する原料を炭化水素溶
媒に溶解分散（溶解及び／又は分散）し、水添触媒の存
在下で水素ガスと反応させる。この水素化（水添反応）
によって、少なくとも原料中のフラーレンＣ₆₀を前記そ
れぞれの目的とする水素化フラーレン（Ｃ₆₀Ｈ₁₈、Ｃ₆₀
Ｈ₃₆）に選択性よく転化させる。ここで、使用する前記
炭化水素溶媒としては、特に制限はなく、多種多様の炭
化水素１種又は２種以上からなる単独又は混合溶媒が使
用可能である。該炭化水素溶媒又はその成分として使用
される炭化水素の具体例としては、例えば、ベンゼン、
トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素、
シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシク
ロヘキサン等のシクロアルカン系炭化水素、ヘキサン、
ヘプタン、オクタン、デカン等のアルカン系炭化水素な
どを挙げることができる。なお、これらは、１種単独で
使用してもよく、２種以上を混合するなどして併用する
こともできる。

【００２０】こうした各種の炭化水素の中でも、フラー
レン類（原料フラーレンＣ₆₀及び水素化フラーレン）を
溶解する芳香族炭化水素（特に、ベンゼン、トルエン、
キシレン、メシチレン等）からなる単独又は混合溶媒が
好適に使用される。このように、前記炭化水素溶媒とし
て、芳香族炭化水素溶媒を使用することによって、原料
フラーレンＣ₆₀の溶解性をよくすることができるので、
前記水素化における触媒との接触効率が著しく向上し、
該水素化反応を極めて有効に進めることができる。ま
た、このように芳香族炭化水素溶媒を用いると、溶媒又
は溶媒成分の芳香族炭化水素は、前記フラーレンＣ₆₀の
水素化の際に同時に水添され、それぞれ対応するシクロ
アルカン類（例えば、シクロヘキサン、メチルシクロヘ
キサン、ジメチルシクロヘキサン、トリメチルシクロヘ
キサン等）に転化される。これらのシクロアルカン類
は、生成物の水素化フラーレン類（Ｃ₆₀Ｈ₁₈及びＣ₆₀Ｈ
₃₆等）の溶解性が高いが、原料のフラーレンＣ₆₀等のフ
ラーレン（また、原料中の炭素類など）は溶解しないの
で、水素化後の反応混合物から触媒を濾過等によって分
離する際に水素化フラーレン以外の不溶性のフラーレン
類等を容易に分離除去することができるという利点もあ
る。

【００２１】主として、このような理由によって、芳香
族炭化水素溶媒が好適に使用されるが、使用する炭化水
素溶媒は、これに限定されるものではなく、前記したよ
うに種々の種類及び組成の炭化水素系溶媒を適宜使用す
ることができる。なお、前記炭化水素溶媒には、本発明
の目的を阻害しない範囲で、炭化水素以外の他の成分を
含有させてもよい。

【００２２】また、前記したようにフラーレンＣ₆₀含有
原料として、前記抽出液等の芳香族炭化水素などの炭化
水素系溶媒にすでに溶解若しくは溶解分散してある原料
を用いる場合には、必ずしも、前記炭化水素溶媒にあら
ためて溶解分散しなくてもよく、そのまま前記水素化
（水添反応）に供することもできる。

【００２３】本発明の方法１及び２において、前記水添
触媒としては、特に制限はなく、公知の、炭化水素等の
水素化触媒として使用若しくは提案されているものなど
各種の水添用触媒が使用可能である。そのような水添用
触媒としては、例えば、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍ
ｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ等
の遷移金属をはじめとする各種の金属からなる種々の形
態の触媒があり、それらのうちの代表的なものを例示す
ると、例えば、Ｐｔコロイド、ラネーニッケル、ラネー
ルテニウム、ラネーコバルト等で代表される金属コロイ
ド等の金属系触媒、白金黒、パラジウムブラック、ルテ
ニウムブラック、ロジウムブラック、レニウムブラッ
ク、酸化クロム、酸化モリブデン等で代表される金属酸
化物系触媒、硫化モリブデン、硫化レニウム等の代表さ
れる金属硫化物系触媒、各種の金属錯体系触媒などの金
属化合物系触媒、更には、これらの金属又は金属化合物
を各種の担体（例えば、活性炭等カーボン類系担体、シ
リカ、アルミナ、シリカアルミナ、粘土類、珪藻土、各
種合成又は天然シリケート類など酸化物系担体など）に
担持してなる各種の担持型触媒（例えば、担持Ｐｄ／カ
ーボン、Ｒｕ／カーボン、ニッケル／珪藻土、Ｐｄ／シ
リカ）などの様々なものを挙げることができる。これら
の中でも、水素化後の反応混合物から触媒を濾過等によ
って容易に除去することができるなどの点から、通常は
固体触媒が好適に使用され、中でも特に好適に使用する
ことができるものとして、例えば、Ｐｄ／カーボン、Ｒ
ｕ／カーボン、Ｎｉ／珪藻土などを挙げることができ
る。なお、これらの水添触媒は１種単独で使用してもよ
く、２種以上を混合したり複合化するなどして併用する
こともできる。

【００２４】前記水添反応に使用する水素ガスとして
は、純粋なものはもとより、種々の工業用のものなど種
々の純度若しくはグレードのものが使用可能であり、水
素ガス含有ガスとしても使用することができる。

【００２５】本発明の方法１及び２においては、フラー
レンＣ₆₀あるいはこれを含有する原料を、前記水添触媒
の存在下で水素ガスと接触せしめて水素化し、水素化フ
ラーレンを得るが、方法１では主目的化合物をＣ₆₀Ｈ₁₈
で表される水素化フラーレンとしてこれを選択性よく製
造し、一方、方法２では主目的化合物をＣ₆₀Ｈ₃₆で表さ
れる水素化フラーレンとしてこれを選択性よく製造す
る。

【００２６】ここで、方法１では、いずれの触媒を用い
る場合にも、図３に示す特定範囲の条件、すなわち、反
応温度と水素ガス分圧が（１）２０℃、３ｋｇ／ｃｍ²
Ｇ、（２）２０℃、４ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、（３）２４０
℃、７０ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、（４）２４０℃、３ｋｇ／ｃ
ｍ² Ｇの四点で囲まれる範囲内の条件を設定して前記水
素化を行うことが重要であり、一方、方法２では、いず
れの触媒を用いる場合にも反応温度と水素ガス分圧が
（１）２０℃、５ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、（２）２０℃、８０
ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、（３）２４０℃、８０ｋｇ／ｃｍ² Ｇ
の三点で囲まれる範囲の温度内の条件を設定して前記水
素化を行うことが重要である。

【００２７】本発明の方法１において、前記水素化を行
うに際し、もし、前記水素ガス分圧が、３ｋｇ／ｃｍ²
Ｇ未満であると、Ｃ₆₀Ｈ₁₈への水素化率が不十分とな
り、方法１で目的とするＣ₆₀Ｈ₁₈の収率や選択率が不十
分となり、また、温度が２０℃未満では、反応速度が遅
く、工業的には不利になり、温度及び水素ガス分圧が
（２０℃、４ｋｇ／ｃｍ² Ｇ）、（２４０℃、７０ｋｇ
／ｃｍ² Ｇ）の範囲を超える条件での水素化では、温度
及び水素分圧が高過ぎて、Ｃ₆₀Ｈ₁₈の選択性や収率が低
下し、温度が２４０℃を越える範囲での水素化では、反
応生成物の分解等が起こり、目的とするＣ₆₀Ｈ₁₈の選択
性や収率が低下し、本発明の目的を十分達成することが
できない。

【００２８】また、本発明の方法２において、前記水素
化を行うに際し、もし、反応温度が２０℃未満であると
反応速度が遅く工業的に不利となり、水素ガス分圧が８
０ｋｇ／ｃｍ² Ｇを越えると水素ガス分圧が高過ぎて、
Ｃ₆₀Ｈ₃₆の選択性や収率が低下し、本発明の方法２の目
的が十分達成することができないし、反応温度及び水素
ガス分圧が（２０℃、５ｋｇ／ｃｍ² Ｇ）、（２４０
℃、８０ｋｇ／ｃｍ²Ｇ）未満の条件での反応では、Ｃ
₆₀Ｈ₃₆の収率や選択率が低下し、本発明の目的を十分に
達成できなくなる。

【００２９】なお、前記方法１及び方法２において前記
水素化を行う際に、水素ガスは少なくとも原料のフラー
レンＣ₆₀の水素化（水添反応）に消費されるし、また、
場合によってはそれ以外に例えば溶媒の芳香族炭化水素
等の水素化されうる他の成分の水素化によっても消費さ
れることになるので、こうした水素ガスの消費量等を考
慮して反応系の水素ガス分圧を前記それぞれの範囲に調
節するのが望ましい。このような水素ガス分圧の調節
は、例えば、水素ガスの初期分圧の選定によって行うこ
ともできるが、通常は、反応による水素ガスの消費を補
うように反応系に水素ガスを適宜添加して、該水素化反
応の反応初期から反応終了時点まで反応系の水素ガス分
圧を前記それぞれの範囲に保持するように行う方式など
が好適に採用される。

【００３０】反応時間は、温度、水素ガス圧等の他の条
件によって異なるので、一律に定めることができない
が、本発明の方法１及び２のいずれの場合も、通常は、
１０分間〜１００時間程度で十分である。なお、本発明
の方法１において、前記溶媒として芳香族炭化水素溶媒
を用いた時は、該溶媒の芳香族炭化水素の水素化（核水
素化）が完了する前に（つまり、芳香族炭化水素溶媒の
水素化が部分的に起こった時点で）、この水素化反応を
終了するという方式が、この方法１の反応時間（すなわ
ち、フラーレンＣ₆₀からＣ₆₀Ｈ₁₈を選択性よく得るため
の反応時間）の目安として好適に採用することができ
る。一方、本発明の方法２において、芳香族炭化水素溶
媒を用いた時は、該溶媒の芳香族炭化水素の水素化（核
水素化）が完了した時点で、フラーレンＣ₆₀からＣ₆₀Ｈ
₃₆への水素化は通常完了しているので、このことをこの
方法２の反応時間の目安として利用することができる。

【００３１】以上のようにして、本発明の方法１によっ
て、フラーレンＣ₆₀を選択性よくＣ₆₀Ｈ₁₈に水素化（水
添）させることができ、一方、方法２によって、フラー
レンＣ₆₀をＣ₆₀Ｈ₃₆に選択性よく水素化（水添）させる
ことができる。

【００３２】反応終了後、反応混合物から、適宜必要に
応じて、触媒、未反応原料や原料中の混在物など、更に
は、必要に応じて、溶媒や主目的生成物であるＣ₆₀Ｈ₁₈
又はＣ₆₀Ｈ₃₆以外の他の水素化フラーレンや他の副生物
等を適宜分離除去することによって、目的とするＣ₆₀Ｈ
₁₈やＣ₆₀Ｈ₃₆を得ることができる。こうした反応後の分
離工程は、公知の分離・精製法等の各種の方法によって
容易に行うことができる。例えば、未反応のフラーレン
Ｃ₆₀等のフラーレン類や原料中の炭素類が残留していて
も、これらは水素化後の溶媒（溶媒として芳香族炭化水
素溶媒を用いた場合にも前記したように該芳香族炭化水
素は水素化されてその全部又は大部分がシクロアルカン
となっている。）に殆ど溶解せず、一方、Ｃ₆₀Ｈ₁₈やＣ
₆₀Ｈ₃₆等の水素化度が高い水素化フラーレンは該水素化
後の溶媒等の多くの炭化水素溶媒に十分によく溶解する
ので、この溶解度の著しい違いを利用して、目的とする
水素化フラーレンを効率よく分離することができる。す
なわち、触媒を反応混合物から濾過等によって分離する
際に、不溶性の原料や原料中の不純物等の混在成分を簡
単に分離除去することができ、それぞれの目的水素化フ
ラーレンを高濃度で含有する高純度の水素化フラーレン
の溶液を容易に得ることができる。この濾過後、濾さい
を適当な溶剤（例えば、シクロアルカン類など）で適宜
洗浄し、固形物に付着した水素化フラーレンを濾液中に
回収することも好適に行われる。こうして濾過等によっ
て分離回収されたそれぞれの目的水素化フラーレンを含
有する溶液は、そのまま製品として利用することもでき
るが、必要に応じて、溶媒を例えば蒸留等の通常の分離
手段で分離除去し、更には、必要に応じて、乾燥し、そ
れぞれＣ₆₀Ｈ₁₈又はＣ₆₀Ｈ₃₆を主成分とする水素化フラ
ーレンとして取得することができる。これらを、更に高
純度のＣ₆₀Ｈ₃₆又はＣ₆₀Ｈ₁₈とするには、例えば、溶媒
抽出やクロマト分離など、公知の精製法などを適宜適用
し、精製度を必要な範囲まで高めればよい。

【００３３】以上のようにして、主たる目的生成物であ
るＣ₆₀Ｈ₁₈又はＣ₆₀Ｈ₃₆を、種々の純度（精製度）のも
のとして得ることができる。

【００３４】以上、本発明の方法（方法１又は方法２）
によると、反応温度及び水素ガスによる直接水添という
工業的に有利な水素化方法を用いており、しかも、反応
温度及び水素ガス分圧をそれぞれの特定の範囲に調節す
るという簡単な操作によって、フラーレンＣ₆₀をその水
素添加物にあたるところの閉殻構造を有するＣ₆₀Ｈ₁₈又
はＣ₆₀Ｈ₃₆で表される水素化フラーレンにそれぞれ選択
性よくかつ効率よく転化させることができる。

【００３５】すなわち、本発明の方法（方法１及び方法
２）は、フラーレンＣ₆₀又はこれを含有する原料から、
Ｃ₆₀Ｈ₁₈又はＣ₆₀Ｈ₃₆で表される水素化フラーレンある
いはこれを含有する製品を工業的に容易に製造するため
の方法として極めて有用である。

【００３６】なお、本発明の方法で得られた上記水素化
フラーレン特にＣ₆₀Ｈ₁₈及びＣ₆₀Ｈ₃₆は、フラーレンＣ
₆₀特有の真球状の分子構造を有すると共に高いＨ／Ｃ比
を有することから種々の特徴的な物性を有しており、そ
の物性等に基づく種々の用途への利用が期待できる。特
に、Ｃ₆₀Ｈ₁₈及びＣ₆₀Ｈ₃₆あるいはこれを主成分とする
水素化フラーレンは、フラーレンＣ₆₀と比較して、ベン
ゼン等の芳香族炭化水素溶媒に対する溶解性が向上する
のみならず、他の各種の炭化水素系溶媒（例えば、ヘキ
サン等のアルカン系溶媒、シクロヘキサン等のシクロア
ルカン系溶媒など）や他の有機溶媒（例えば、塩化メチ
レン、クロロホルム等）への溶解性がずっと優れている
ので、この点からも用途範囲が著しく拡大しており、広
い範囲の利用分野に好適に利用することができる。具体
的には、例えば、固体潤滑剤としてだけでなく、潤滑油
添加剤等の潤滑部材などとして好適に利用することがで
きる。

【００３７】

【実施例】以下に、本発明の実施例によって本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。

【００３８】実施例１フラーレンＣ₆₀ ９０％、フラレーンＣ₇₀ １０％を含
むフラレーン類５００ｍｇをトルエン５００ｍｌに溶解
し、５％ルテニウルカーボン（５０％ｗｅｔ）２．０５
ｇを触媒として添加し、水素ガスを挿入し、水素圧が２
０ｋｇ／ｃｍ²Ｇになるようにして昇温を開始した。設
定温度１８０℃まで４０分で昇温した。その後、２時間
反応を続行した。この反応の間、圧力はゲージ圧で２０
ｋｇ／ｃｍ²Ｇに制御した。反応後、室温まで冷却し、
脱圧後、触媒を瀘別した。瀘液を減圧下、留去し赤褐色
粉末体を得た。その収量３５０ｍｇであった。

【００３９】該化合物はマススペクトル測定では７３８
に親ピークを有する化合物であり、プロトンＮＭＲ測定
では、２．８ｐｐｍ〜４．６ｐｐｍにブロートなピーク
を示した。また、この化合物物のＩＲスペクトルチャー
トを図２に示した。これらの結果より、該化合物はＣ₆₀
Ｈ₁₈と結論した。

【００４０】該化合物はベンゼン等の芳香族化合物のみ
ならずメチルシクロヘキサン、ヘキサン、塩化メチレ
ン、クロロホルム等に可溶になることがわかった。

【００４１】実施例２実施例１において反応温度を１８０℃、ゲージ圧５０ｋ
ｇ／ｃｍ²Ｇにて２時間反応させる以外は、実施例１と
同様にして行った。

【００４２】得られた化合物は、マススペクトル測定で
は７５６に親ピークを有する化合物であり、プロトンＮ
ＭＲ測定では、２．６ｐｐｍ〜４．４ｐｐｍにブロード
なピークを示した。また、この化合物のＩＲスペクトル
チャートを図３に示した。これらの結果により、該化合
物はＣ₆₀Ｈ₃₆と結論した。

【００４３】該化合物はベンゼン等の芳香族化合物のみ
ならずメチルシクロヘキサン、ヘキサン、塩化メチレ
ン、クロロホルム等に可溶になることがわかった。

【００４４】実施例３反応温度を１００℃とし水素分圧を５ｋｇ／ｃｍ² Ｇと
した以外は実施例１と同様に操作した。得られた化合物
の収量は３４０ｍｇであった。該化合物のマススペクト
ル測定結果、ＮＭＲ測定結果、ＩＲ測定結果は実施例１
で得た化合物と同じであり、Ｃ₆₀Ｈ₁₈と結論した。

【００４５】実施例４反応温度を１００℃として水素分圧を２０ｋｇ／ｃｍ²
Ｇとした以外は実施例１と同様に操作した。得られた化
合物の収量は３３５ｍｇであった。該化合物のマススペ
クトル測定結果、ＮＭＲ測定結果、ＩＲ測定結果は実施
例２で得た化合物と同じであり、Ｃ₆₀Ｈ₃₆と結論した。

【００４６】実施例５水添触媒として、５％パラジウムカーボン（５０％ｗｅ
ｔ）を２．４０ｇ用いた以外は実施例１と同様に操作し
た。得られた化合物は、マススペクトル測定、プロトン
ＮＭＲ測定、ＩＲスペクトル測定の結果より、実施例１
の生成物と同じＣ₆₀Ｈ₁₈と結論した。生成物の収量は、
３３０ｍｇであった。

【００４７】

【発明の効果】本発明の方法（方法１又は方法２）によ
ると、水素ガスによる直接水添という工業的に有利な水
素化方法を用いており、しかも、反応温度及び水素ガス
分圧をそれぞれの特定の範囲に調節するという簡単な操
作によって、フラーレンＣ₆₀をその水素添加物にあたる
ところの閉殻構造を有するＣ₆₀Ｈ₁₈又はＣ₆₀Ｈ₃₆で表さ
れる水素化フラーレンにそれぞれ選択性よくかつ効率よ
く転化させることができる。

【００４８】すなわち、本発明によると、フラーレンＣ
₆₀又はこれを含有する原料から、Ｃ₆₀Ｈ₁₈又はＣ₆₀Ｈ₃₆
で表される水素化フラーレンあるいはこれを含有する製
品を工業的に容易に製造するための方法として極めて有
用な方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法１及び方法２の反応条件である反
応温度及び水素ガス分圧の関係を示した図である。

【図２】本発明の方法（前記方法１）の例である前記実
施例１で得られた生成物（Ｃ₆₀Ｈ₁₈で表される水素化フ
ラーレン）のＩＲスペクトルの１例を示すチャートであ
る。

【図３】本発明の方法（前記方法２）の例である前記実
施例２で得られた生成物（Ｃ₆₀Ｈ₃₆で表される水素化フ
ラーレン）のＩＲスペクトルの１例を示すチャートであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── 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 // Ｃ０７Ｂ 61/00 ３００

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】閉殻構造を有するフラーレンＣ₆₀を、炭
化水素溶媒及び水添触媒の存在下に水素ガスを導入して
水素化するにあたり、反応温度と水素ガス分圧をそれぞ
れＸ軸、Ｙ軸として示したとき、（１）２０℃、３ｋｇ
／ｃｍ² Ｇ、（２）２０℃、４ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、（３）
２４０℃、７０ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、（４）２４０℃、３ｋ
ｇ／ｃｍ² Ｇの四点で囲まれる範囲の温度及び水素ガス
分圧のもとで反応を行うことを特徴とするＣ₆₀Ｈ₁₈で表
される水素化フラーレンの製造法。
【請求項２】閉殻構造を有するフラーレンＣ₆₀を、炭
化水素溶媒及び水添触媒の存在下に水素ガスを導入して
水素化するにあたり、反応温度と水素ガス分圧をそれぞ
れＸ軸、Ｙ軸として示したとき、（１）２０℃、５ｋｇ
／ｃｍ² Ｇ、（２）２０℃、８０ｋｇ／ｃｍ² Ｇ、
（３）２４０℃、８０ｋｇ／ｃｍ² Ｇの三点で囲まれる
範囲の温度及び水素ガス分圧のもとで反応を行うことを
特徴とするＣ₆₀Ｈ₃₆で表される水素化フラーレンの製造
法。