ヒドロシリル化反応を用いたメソポーラスシリカの有機修飾法Synthesis of organo-functionalized mesoporous silica by hydrosilylation reaction
帝京科学大学生命環境学部環境科学科Department of Material Science, Teikyo University of Science & Technology ◇ 〒409-0193 山梨県上野原市八ッ沢2525
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高い構造規則性と比表面積を持つシリカメソ多孔体MCM-41の表面に,各種の有機官能基を導入することで,高機能触媒または吸着剤を合成する試みが盛んに行われている。
本研究では,MCM-41表面水酸基をメトキシ化した後,水素化アルミニウムリチウムで還元することにより,固体表面にSi–H基を導入したHSi–MCM–41を合成し,これと種々のオレフィンとのヒドロシリル化反応により,MCM-41表面に様々な有機基を導入することに成功した。さらに,フェニル基を導入したMCM-41を濃硫酸で処理し,強酸性基であるフェニルスルホン酸に変換することで,固体酸の合成にも成功した。
合成した酸性基導入MCM-41の水溶媒に対する安定性を検討したところ,従来の有機修飾法である,シランカップリング反応を経由し導入したアルキルスルホン酸と比較して,高い安定性を有していることが明らかとなった。これは,本研究で導入したMCM-41の表面酸性基が,シリカ表面とSi–C で結合しているためであり,このことは,本法で調製した触媒の回収,再利用が可能であることを示唆する。
The organic functionalized mesoporous molecular sieves, MCM-41 or SBA-15, have received much attention in terms of the application of such materials in the fields of catalysis and adsorption. The organofunctional groups introduced by the common methods connected to the silica surface by Si–O–Si bonds. Hence they are easily leached by the hydrolysis in an aqueous solution. On the other hand, Si–C bonds have a good thermal and solvolytic stability as compared with Si–O–Si bonds on the surface of silica. One of the most effective and elegant methods for Si–C bond formation is the hydrosilylation reaction, because the hydrosilylation reaction can incorporate a wide range of functional groups by use of the corresponding alkenes.
We have investigated the Si–H bond formation onto the surface of MCM-41 by the reduction of a methoxylated MCM-41 and the functionalization of several alkyl and phenyl groups by hydrosilylation reactions with corresponding olefins. Furthermore, MCM-41 with phenethyl sulfonic acid functionalized MCM-41 was prepared by treatment of phenethyl group introduced to MCM-41 with conc. sulfuric acid. The characterization and stability of the resulting material were also investigated.
キーワード:メソポーラスシリカ;MCM-41;固体酸;ヒドロシリル化
Key words: Mesoporous silica; MCM-41; Solid acid; Hydrosilylation
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