日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
〒162-0801 東京都新宿区山吹町358-5 アカデミーセンター Japan Zeolite Association Academy Center, 358-5 Yamabuki-cho, Shinju-ku, Tokyo 162-0801, Japan
Zeolite 27(3): 81-88 (2010)
doi:10.20731/zeoraito.27.3.81

解説解説

Pd/USY触媒による鈴木・宮浦カップリング反応Suzuki-Miyaura coupling reactions catalyzed by Pd/USY

鳥取大学大学院工学研究科Department of Chemistry and Biotechnology, Graduate School of Engineering, Tottori University ◇ 〒680-8552 鳥取県鳥取市湖山町南4-101

受理日:2010年6月10日Accepted: June 10, 2010
発行日:2010年9月10日Published: September 10, 2010
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PdをUSYゼオライトに担持した触媒(Pd/USY)を用いて,鈴木・宮浦カップリング反応をおこなった。Pd/USYにキシレン中で6%水素をバブリングすることにより,原子状に高分散したPdが形成され,この原子状Pdが極めて高い活性を示すことを見出した。例えば,ブロモベンゼンとフェニルボロン酸による反応では1.5時間でターンオーバー数(TON)が13,000,000に達した。本触媒は一部のクロロベンゼン誘導体や,ナフタレンのような嵩高い分子同士をつなぐ場合にも有効である。Pd/USYが高活性を発現するには,担体であるUSYゼオライトの調製条件を最適化し,o-キシレン中で水素をバブリングしながら反応を行うことが必須条件であることが分かった。さらに,さまざまな条件でスチーミングして調製したUSYゼオライトの酸性質と触媒活性の関係を酸点の種類ごとに調べたところ,骨格外Al種に起因する強酸点の量と触媒活性に相関性がみられた。したがって,この強酸点が原子状Pdを安定化するためにPd/USYが高活性を発現するものと考えられる。

Suzuki-Miyaura coupling reaction was performed over the Pd/USY catalysts in which USY zeolites were prepared by steaming of NH4-USY under various conditions. We found that the Pd/USY exhibited extremely high activity when bubbling with 6% H2 were applied to the reaction before and during reactions. For instance, TON=13,000,000 was obtained in the reaction between bromobenzene and phenylboronic acid in 1.5 h. Pd/USY catalysts were applicable to the various kind of Suzuki-Miyaura reactions including naphthalene and chlorobenzene derivatives. Selection of an appropriate support (USY-zeolite), preparation condition of USY, solvent (o-xylene) and partial pressure of H2 (6%) affected the catalytic activity of Pd to a great extent. Pd K- and L3- edge XAFS analysis revealed the formation of atomic Pd with cationic character in o-xylene. Furthermore, catalytic activity of Pd/USY prepared under different steaming conditions was correlated with the strong Brønsted acid sites arisen from extra-framework Al, which was characterized by the peak appeared at 3598 cm-1 in IR spectra. Based on these data, atomic Pd anchored on the strong Brønsted acid site of USY zeolite was proposed to be the active species.

キーワード:USYゼオライト;パラジウム;鈴木・宮浦カップリング反応;XAFS;酸性質

Key words: Suzuki-Miyaura reaction; palladium; USY zeolite; XAFS; IRMS-TPD

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