Development of efficient continuous flow synthesis method using microwave energy accumulation effect

利用微波能量积累效应开发高效连续流合成方法

基本信息

批准号：
20H03367
负责人：
佐治木弘尚
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Gifu Pharmaceutical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

化学反応の進行にはエネルギーの投入が必要であるが、エネルギーがすべて反応の進行に利用されるわけではなく、大部分は熱などとして周囲に放散される。本研究では、MW連続フロー反応で使用する、石英ガラス製触媒カートリッジに充填した不均一系触媒担体に、シングルモードMW照射下で送液すると、MWエネルギーを溶液流路内の担体素材に局所的に吸収させて、少量のエネルギー投入でフロー流路内に局所高温反応場を形成し、反応系にエネルギーを効率良く供給するシステムを利用している。特に、カーボンビーズ（CB）担持Pt触媒カートリッジでは、MWがCBに選択吸収され、２－プロパノールやメチルシクロヘキサンからの脱水素が容易に進行することを報告している。採択いただいてからこれまで精力的に継続してきた「非環状炭化水素の環化による多環式芳香族化合物の合成法の開発と反応機構解明研究」は、2022年度までに主たる目標を達成し、連続フロー条件下で進行する、ジアリールアセチレンのPt/CB触媒によるベンズアニュレーション反応を開発することができた。これはMWが媒介するPt触媒的C-H活性化反応を基盤としており、分子内に複数の芳香環を持つ様々な芳香族化合物を、有機半導体などの機能性が期待される多環縮合型の芳香族化合物（クリセン、フルオレン、ベンゾ［a］フルオレン、フルオランテン、トリフェニレンなど）へと選択的に変換することができる。触媒カートリッジ内では、Pt/CBへの選択的（90%以上）MW吸収による局所高温反応場（320-370 ℃）が形成されており、塩基や酸化剤を使用することなく、レドックスニュートラルな条件で環化反応が進行する。この化学変換の進行には「水素ガス」が必須で、「Pt金属の活性化」と、反応溶液を触媒カートリッジから速やかに押し出して「滞留時間を制御して望ましくない副生成物の発生を回避」している

化学反应的进展需要能量，但并非所有能量都用于进行反应的进展，并且大多数能量以热等方式消散到周围区域。在这项研究中，当将液体发送到填充在单个模式MW辐照下用于MW连续流动反应的石英玻璃催化剂盒中的异质催化剂载体时，MW的能量在溶液流动路径中局部吸收到载体中，并将少量的能量应用于局部高 - 较高的反应系统中，以高温反应，以配有效地供应。特别是，据报道，在碳珠（CB）支持的PT催化剂墨盒中，MW被CB选择性地吸收，而2-丙醇或甲醇或甲基环己烷的脱氢作用很容易进行。 “开发通过环化碳酸烃合成多环芳族化合物的方法以及对反应机制的研究”，该方法一直持续到现在为止，这实现了2022财年的主要目标，并能够开发出PT/CB-cataly-cataly-cataly-cataly-cataly-cataly-cataly cataly benz Ennulation Ennulation Annulation Reaction diarrylacyylene的反应，从而在不断的下进行了持续的流程。这是基于由MW介导的PT催化的C-H活化反应，并且可以选择将各种具有多种芳族环的化合物选择性地转换为多环状融合芳族化合物（例如Chrysene，Fluorene，Benzo，Benzo [A] [A]，氟烯烯，氟烷烯，Triphenylthene等人，等等。在催化剂弹药筒中，通过选择性（90％或更多）MW吸收MW到PT/CB，形成了局部高温反应场（320-370°C），并且在不使用碱基或氧化剂的情况下进行了氧化还原反应在不中性条件下进行的环化反应进行。氢气对于这种化学转化至关重要，“ PT金属的激活”，并且反应溶液很快从催化剂墨盒中挤出，以“控制停留时间，以避免产生不需要的副产品”。

项目成果

期刊论文数量（26）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

マイクロ波の生体影響と安全利用の狭間でマイクロ波をより身近な技術へ

在微波的生物效应和安全使用之间让微波成为更熟悉的技术

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Maezono Sakura Eri B.;Kanuka Mika;Tatsuzawa Chika;Morita Miho;Kawano Taizo;Kashiwagi Mitsuaki;Nondhalee Pimpimon;Sakaguchi Masanori;Saito Takashi;Saido Takaomi C.;Hayashi Yu;佐治木弘尚
通讯作者：
佐治木弘尚

Development of Continuous Chemical Conversion Methods Applying New Devices -Focusing on the deuterium labeling method-

应用新装置的连续化学转化方法的开发 -以氘标记法为中心-

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yamada Yuma;Sato Yusuke;Nakamura Takashi;Harashima Hideyoshi;本郷伶奈，大西英博，Steven P. Nolan，佐藤美洋;Hironao Sajiki
通讯作者：
Hironao Sajiki

フロー反応を基軸とした省エネルギー・省スペース型連続合成法の開発

基于流动反应的节能、节省空间的连续合成方法的开发