Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

まず、ゼオライトの細孔が及ぼす影響について検討した。細孔径が異なる各種酸性ゼオライトを用いた結果、シクロヘキサノンオキシム分子が侵入できない小さな細孔から成るCa-A、および細孔をテンプレート剤で塞いだボロシリケート上では、より高選択的にε-カプロラクタムが生成することが分かった。酸性ゼオライト触媒の細孔内では、より嵩高いε-カプロラクタムの生成よりも副反応が優先するため、結晶外表面でのみ反応を行わせる法がε-カプロラクタムの選択的合成に有利であることが明らかとなった。次に、触媒活性点の性質を明らかにするため、各種触媒の性能を比較検討した。強酸性のゼオライトであるH-ZSM-5、H-モルデナイト、H-Y等を触媒とすると、ε-カプロラクタムの選択率は30〜60mol%と低い値となり、高沸点化合物の生成による触媒活性の低下も激しかった。また、塩基性のゼオライトであるK-ZSM-5、K-フェリエライト等を用いた場合も、ラクタム選択率は30〜60mol%となり、活性低下も同様に激しかった。このように、強酸点、塩基点ともに、副反応に対する活性が高いため、効率的なラクタム合成には不向きであることが分かった。そこで、強い酸点、塩基点をもたない触媒についてさらに検討した。無定形の酸化物であるγ-アルミナ、チタニア、ジルコニア等を用いると、ラクタム選択率は40mol%以下となり、本反応に有効ではないことが明かとなった。一方、結晶性酸化物であるH-フェリエライト、Ca-A、H-SAPO-5、シリカライト等を用いると、転化率は4〜100%と触媒によって差があるものの、ラクタム選択率はいずれも80mol%以上という高い値が得られた。高沸点化合物の生成も少ないため、活性の経時的低下も少なかった。この結果から、弱酸性あるいは中性のOH基もラクタム生成の活性点であり、高沸点化合物生成が起こりにくい分だけ強酸点および塩基点より有効な活性点であると結論した。

【研究分担者】
小松隆之	東京工業大学	理学部	助手	(Kakenデータベース)
小国正晴	東京工業大学	理学部	教授	(Kakenデータベース)