成果報告書詳細
管理番号20130000000087
タイトル平成21年度-平成23年度成果報告書 グリーン・サステイナブルケミカルプロセス基盤技術開発 有害な化学物質を削減できる、又は使わない革新的プロセス及び化学品の開発、及び廃棄物、副生成物を削減できる革新的プロセス及び化学品の開発 革新的アクア・固定化触媒プロセス技術開発
公開日2013/4/9
報告書年度2009 - 2011
委託先名国立大学法人東京大学/昭和電工株式会社/日光ケミカルズ株式会社/和光純薬工業株式会社
プロジェクト番号P09010
部署名環境部
和文要約 NEDOプロジェクト「グリーン・サステイナブルケミカルプロセス基盤技術開発」において、国立大学法人東京大学・昭和電工株式会社・日光ケミカルズ株式会社・和光純薬工業株式会社は、「革新的アクア・固定化触媒プロセス技術開発」をテーマとして、東京大学で開発された日本発オリジナル技術である水を溶媒とする触媒技術、及びリサイクル可能な固定化金属触媒の技術をシーズとして工業化プロセスへの展開を目的としてプロセス開発を行った。サブテーマ「アクア触媒によるアセトアルデヒド製造プラント排水中の希薄酢酸回収技術」(国立大学法人東京大学、昭和電工株式会社)においては、高級アルコールと希薄酢酸水溶液のエステル化反応において、高い活性を維持しながら、高い脂溶性を付与した新規DBSA(ドデシルベンゼンスルホン酸)/ジフェニルアミン誘導体塩触媒を開発し、触媒の水層への溶出低減を実現した。酢酸濃縮/水中エステル化法における水中エステル化においては、トルエンの添加により収率が大きく向上することを明らかにした。また、均一系強酸触媒を上回る高活性な高分子触媒を開発した。さらに電解質の添加を検討し、90%以上の収率を実現した。サブテーマ「固定化触媒を活用する革新的水素化反応システム開発」(国立大学法人東京大学、日光ケミカルズ株式会社)においては、高分子固定化触媒の開発研究において見いだしたポリシラン担持パラジウム触媒を活用し、連続フロー式水素化システムを開発した。装置の自動化とスケールアップの検討を進めた結果、レシチン誘導体の製造において現行のバッチ方式に比べて生産性と品質の向上を達成できた。さらに、触媒の長時間の連続使用が可能なことから、再生コストやそれに伴う廃棄物の大幅な削減が可能となった。サブテーマ「グリーンプロセスのための高分子固定化金属触媒試薬の開発」(国立大学法人東京大学、和光純薬工業株式会社)においては、揮発性を抑え、取り扱いが容易な高分子固定化金属触媒であるPI(高分子カルセランド型)オスミウム触媒を開発し、スケールアップ合成を行った。さらに、耐溶剤性を強化し、オスミウムの溶出を抑えたPIオスミウムII型触媒を開発した。工業的実用化の実証として、PIオスミウム触媒を用いて医薬品であるカンプトテシン中間体の1mol合成を達成し、オスミウムの溶出を1%に抑えた。また、従来のPI金触媒に活性炭を加えることで、金の担持量を増やし、触媒活性が増加したPIカーボンブラック金触媒のスケールアップ合成を行った。さらに酸化反応用のPI白金/金触媒やPI白金触媒、及び溝呂木?Heck反応に適用可能なPMIカーボンブラックパラジウム触媒についてもスケールアップ合成を達成した。
英文要約In the NEDO project titled "Development of Fundamental Technologies for Green-Sustainable Chemical Process", our group (The University of Tokyo, Showa Denko K.K., Nikko Chemicals Co., Ltd., and Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) has been focused on a theme titled "Development of Innovative Technologies for Catalytic Processes Using Aqua and Immobilized Catalysts" and developed catalytic process technologies toward industrial processes by utilizing "aqua catalysts" (the catalysts which can function in water) and recyclable polymer-immobilized metal catalysts, which were developed in the University of Tokyo as Japanese original technologies. In the sub-theme "Development of Recovery Method of Organic Compounds from Diluted Aqueous Solution Using Aqua catalysts" (Showa Denko K.K. and The University of Tokyo), highly active and hydrophobic ammonium catalysts for esterification reaction of aqueous acetic acid and hydrophobic alcohols were developed. The catalysts, which can be prepared from dodecylbenzenesulfonic acid and diphenylamine, could decrease solubility of catalysts in aqueous phase. In the development of the acetic acid concentration/esterification process, addition of toluene was found to be effective for the significant improvement of the esterification yield. Highly active polymer-supported catalysts which are more active than homogeneous strong acid catalysts were also developed. Furthermore, addition of electrolytes improved esterification yield up to >90%. In the sub-theme "Development of Innovative Hydrogenation Reaction System Using Immobilized Catalysts" (Nikko Chemicals Co., Ltd. and the University of Tokyo), by utilizing polysilane-immobilized palladium catalyst developed in the research of polymer-supported catalysts, continuous flow hydrogenation process has been developed. Automation of the reaction equipments and scale-up experiments resulted in significant improvement of productivity and product quality compared with those of batch reactions in the lecithin production process. Due to the long lifetime of the polysilane catalyst afforded large reduction of regeneration cost and amount of wastes. In the sub-theme "Development of Polymer-supported Metal Catalyst Reagents for Green Process"(Wako Pure Chemical Industries, Ltd. and The University of Tokyo), polymer-incarcerated osmium catalyst (PI Os), which is low volatile and easy to handle, has been developed and prepared in large scale. Furthermore, the second generation osmium catalyst, which is more solvent-tolerant and can suppress the osmium leaching, was developed. As a demonstration for industrial process, an intermediate of camptothecin, an anticancer agent, was synthesized in 1 mol scale with less than 1% of osmium leaching. The catalytic activity of polymer-incarcerated gold catalyst (PI Au) could be improved by the addition of carbon black which increases gold loading. The scale up synthesis of PI Au, PI Pt/Au, PI Pt (PI Pt/Au and PI Pt are for oxidation reactions), and polymer-micelle incarcerated carbon black palladium (PMI/CB Pd, for Mizoroki-Heck reactions) could be attained.
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