2017 Fiscal Year Annual Research Report
Integration of reactive species-cooperative reaction system
| Project Area | Middle molecular strategy: Creation of higher bio-functional molecules by integrated synthesis. |
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| Project/Area Number |
15H05850
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
福山 高英 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60332962)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
植田 光洋 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (60566298)
柳 日馨 大阪府立大学, 研究推進機構, 特認教授 (80210821)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | マイクロリアクター / 光レドックス触媒 / Hantzschエステル / 還元的ラジカル付加反応 / 光リアクター / PCBM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では複数の反応活性種が協同して働く活性種協同型反応プロセスの高次集積化を行い、高機能性化合物の迅速合成に資する新たな方法論を開拓することを目的としている。
近年、可視光を利用した光レドックス触媒を用いた、環境調和型の化学反応の開発が精力的になされている。光レドックス触媒存在下、Hantzschエステルを水素源として用い、ジフルオロハロメチル化合物とオレフィン類を反応させると、還元的ラジカル付加反応が進行し、ジフルオロメチレン基を有する化合物が得られることを見出した。本反応を光マイクロリアクターを用いて実施したところ、反応時間を大幅に短縮することができた。
修飾フラーレン、PCBM ([6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester)は、新エネルギーデバイスである有機薄膜太陽電池においてn型半導体に利用される代表的な化合物として注目を集めている。PCBMはC60フラーレンとジアゾアルカンを反応させfulleroidを合成し、続く光異性化により合成できることが知られている。これまでに光異性化を鍵としたPCBMのフロー合成が数例報告されているが、その生産効率は十分ではない。そこでfulleroid合成とfulleroid の光異性化反応を連続的に行うPCBMの効率合成について検討した。ジアゾアルカンとC60との反応およびfulleroidの光異性化反応を検討したところ、良好な収率でPCBMが得られることを見出した。さらにこれらの工程を連結したワンフロー合成にも成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は可視光を利用した光レドックス触媒を用い、ジフルオロハロメチル化合物とオレフィン類を反応させると、還元的ラジカル付加反応が進行し、ジフルオロメチレン基を有する化合物が得られることを見出した。また、光マイクロリアクターを用い、フロー系での反応を実施したところ、反応時間を大幅に短縮することに成功している。ジフルオロメチレン基を有する化合物は医薬品や農薬、電子デバイス材料に多く含まれるため、これらの化合物を簡便に合成可能な本手法は医薬品、農薬、電子デバイス材料開発の発展へと期待される。また、修飾フラーレン、PCBM([6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester)は、有機薄膜太陽電池のn型半導体材料として有望な化合物であるが、フロー型反応装置を用いた、これまでの報告例ではその生産効率は十分ではない。本研究では、マイクロリアクターをもちい、二段階からなる効率的反応系の開発とそれらを集積化したワンフロースケーラブル合成を達成している。次年度以降はこれまでに得られた知見をもとに反応集積化を加速化させて行く予定であるが、本年度に得られ研究の達成度は充分に満足いくレベルであり、研究は順調に推移しているものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
従来の有機合成において、複数の触媒反応を行う場合、触媒同士の干渉を避けるために個別の反応装置を用いて順次飯能を実施するのが一般的である。申請者はこれまでの研究において、複数の固体触媒を同一のフロー型反応装置に充填し、複数の触媒反応を一挙に達成する触媒混合型フロー反応システムの構築に成功している。本年度以降はこの概念を一般化すべく、酸、塩基、遷移金属触媒などの触媒を混合した触媒混合型リアクターを用いた反応集積による活性種協働型反応プロセスの構築に取り組む。また、芳香属カルボン酸のフロー合成と続く触媒的環化反応による多環芳香族化合物の集積型合成法の開発にも引き続き取り組むものとする。
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