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用于实现碳循环社会的化学原料(羧酸)合成技术的开发——甲酸的有效利用

 

日本国立研究开发法人新能源产业技术综合开发机构(NEDO)一直致力于超先进材料的超高速开发基础技术项目,此次与产业技术综合研究所、先端素材高速开发技术研究组合(ADMAT)、株式会社日本触媒展开合作,采用计算、处理、测量三位一体的技术开发方案,使用高效催化剂,开发出由甲酸和烯烃合成各种化学产品的基础原料——羧酸的技术。

本次开发的技术是一种安全且环保的羧酸合成技术。该技术不需要现有技术那样的高压条件,也不使用有毒且易爆的一氧化碳(CO)气体和环境负荷大的添加剂。而且,甲酸可以由二氧化碳(CO2)和氢气(H2)高效合成,因此可以视为利用CO2的清洁原料。如果能够将该技术投入实际应用,则有望为实现将CO2作为碳资源利用的碳循环社会作出贡献。

1、概要

甲酸是一种由二氧化碳(CO2)和氢气(H2)高效合成的液态有机化合物,除了合成成本低廉且易于处理外,还可以扩大CO2的利用,因此是工业上广泛利用的清洁原料。特别是,利用甲酸,通过烯烃的羟基羰基化合成羧酸的方法中不会生成副产物,因此从环境和成本的观点来看,该方法作为甲酸的有效利用方法备受关注。另外,在该合成反应中,所生成的羧酸是聚酯、PMMA、高吸水性树脂等高分子材料以及医药、农药等有用化学品的基础原料,因此有望在工业上得到应用。但是,在目前报告的例子中,存在使用高压条件、有毒且易爆的一氧化碳(CO),以及除催化剂外,还大量使用甲基碘(CH3I)等多种不环保添加剂的问题。

在此背景下,日本国立研究开发法人新能源产业技术综合开发机构(NEDO)在“超先进材料的超高速开发基础技术项目”(2016~2021年度)中致力于利用计算、处理、测量三位一体高速开发有机·高分子系功能性材料。

作为该项目的一环,NEDO与日本国立研究开发法人产业技术综合研究所(产综研)、先端素材高速开发技术研究组合(ADMAT)、日本触媒展开合作,致力于开发更安全、更环保的羧酸合成技术。到目前为止,为了获得设计指南,组合使用实验和计算科学,利用反应路径的自动探索计算技术(AFIR法),分析了与催化剂、反应基质和多

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