2-ブチン-1,4-ジオールの水素化触媒反応 : 活性, 選択性, 速度論研究 Catalytic Hydrogenation of 2-Butyne-1,4-diol : Activity, Selectivity and Kinetics Studies

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抄録

2-ブチン-1,4-ジオール水素化反応では,<i>cis</i>-2-ブテン-1,4-ジオールとブタンジオールが得られるが,並行反応や逐次的異性化反応により種々の化合物が副生する。工業的にはブテンジオールとブタンジオールの選択性を制御することが重要となる。この選択性制御においては,基質である2-ブチン-1,4-ジオールの活性点への吸着特性が重要となる。本総説では,担持パラジウムナノ粒子触媒,パラジウムコロイドそして担持白金触媒による2-ブチン-1,4-ジオールの水素化反応における添加物効果,触媒前処理効果,速度論的解析結果について示す。1% Pd/CaCO<sub>3</sub>触媒では反応系内にアンモニアを添加させることで,ブタンジオールの生成が抑えられ<i>cis</i>-2-ブテン-1,4-ジオールの選択性が増大すること,ナノ構造を有するパラジウムコロイドおよび担持パラジウム触媒では<i>cis</i>-2-ブテン-1,4-ジオールへの水素化活性が通常の含浸触媒と比べて10~40倍も向上することが分かった。また,白金触媒はパラジウム触媒よりも2-ブチン-1,4-ジオール水素化反応は低いが副反応が抑制されることが分かった。特に,塩基強度の大きなアルカリを添加した白金触媒においては,中間種の脱離が促進され<i>cis</i>-2-ブテン-1,4-ジオールの選択性が向上すること,連続水素化反応システムを用いて白金触媒により水素化反応を行うと,接触時間を変えることにより<i>cis</i>-2-ブテン-1,4-ジオールとブタンジオールの生成比を広い範囲で制御できることが分かった。

The reaction pathway for hydrogenation of 2-butyne-1,4-diol involves parallel and consecutive isomerization as well as hydrogenation reactions forming other side products along with <i>cis</i>-2-butene-1,4-diol and butane-1,4-diol. Hence, achieving the highest selectivity to butene- and/or butanediol is critical from industrial point of view. Hydrogenation of butynediol is also of fundamental significance, due to its adsorption characteristics leading to the formation of active species and their role in determining the product distribution. Studies on designing various catalyst systems including colloidal as well supported palladium nanoparticles for the hydrogenation of butynediol, role of additives, catalyst pretreatment, kinetic studies carried out in our group has been presented in this review. Interestingly, almost complete selectivity to the intermediate olefinic diol was achieved with 1% Pd/CaCO<sub>3</sub>-NH<sub>3</sub> catalyst system. This could be due to the competitive adsorption of ammonia on the palladium surface along with the substrate 2-butyne-1,4-diol. Studies on catalyst pretreatment and kinetics using palladium catalyst have also been presented here. Nanostructure palladium both colloidal as well as supported catalysts showed a very high catalytic activity (10-40 times more) in the hydrogenation 2-butyne-1,4-diol to <i>cis</i>-2-butene-1,4-diol compared with the corresponding conventional Pd catalysts. For platinum based catalysts, formation of side products was completely eliminated in the hydrogenation of butyne diol. The increase in the basic strength of alkali metal doped Pt catalysts measured by CO<sub>2</sub>-TPD, led to the increase in electron density of Pt hence, faster desorption and higher selectivity to butenediol. In the case of continuous hydrogenation, the selectivity pattern was completely different from that found in the case of batch slurry reactor and by varying the contact time, the selectivity to both butene- and butanediols could be varied over a wide range of conditions.

収録刊行物

  • Journal of the Japan Petroleum Institute

    Journal of the Japan Petroleum Institute 51(3), 119-133, 2008-05-01

    公益社団法人 石油学会

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10021125966
  • NII書誌ID(NCID)
    AA11590615
  • 本文言語コード
    ENG
  • 資料種別
    REV
  • ISSN
    13468804
  • NDL 記事登録ID
    9498276
  • NDL 雑誌分類
    ZP29(科学技術--化学・化学工業--燃料--石油)
  • NDL 請求記号
    Z17-177
  • データ提供元
    CJP書誌  NDL  J-STAGE 
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