低温プラズマを用いる炭化水素への官能基の直接導入

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550679
• Research Institution: Saitama Institute of Technology
• Principal Investigator: 手塚 還 埼玉工業大学, 工学部, 教授 (50118668)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 萩原 時男 埼玉工業大学, 工学部, 助教授 (80164763)
• Keywords: プラズマ酸化 / 高周波放電 / マイクロ波放電 / グロ-放電電解 / フェノ-ル合成 / シアノ化反応

Research Abstract

近年の合成化学の進歩はさまざまの有機化合物のTailar-made合成を万能にしつつあるが、それらの一段階合成、特に炭素骨格上への官能基の直接導入が今後の重要な課題となっている。本研究では従来の化学的手段で困難であった酸素や窒素を含む官能基を炭素上に直接的に導入するために低温プラズマを利用し、より一般的で実用性の高い新規合成法を確立することを目的とした。そのため初年度においては炭化水素としては主に芳香族炭化水素を選び、酸素あるいは空気のラジオ波放電およびマイクロ波放電により発生させたプラズマで処理することにより官能基の導入反応を検討した。反応装置は流通式で炭化水素流量は1mmol/min程度で内圧数Torrに排気された反応管に導かれ、10mmol/minで供給された反応性プラズマガスと接触反応する。プラズマ出力はラジオ波の場合、数Wから50W程度、マイクロ波の場合、数十Wから200W程度の範囲である。ベンゼンを酸素プラズマとの反応では揮発性有機物としてはフェノ-ルのみが生成した。しかし同時に完全酸化も進行し水、二酸化炭素が副生する。ベンゼン転化率が充分に低い(<10%)条件下ではフェノ-ルの選択率は30%以上とかなり良好な結果を得た。トルエンなどのアルキル側鎖を有する炭化水素では環の水酸化により生成する置換フェノ-ル類と側鎖の酸化に由来する芳香族アルデヒド類や芳香族ケトン類が得られた。一方、芳香族炭化水素と窒素プラズマとの反応では含窒素芳香族化合物を収率良く得ることはできなかったが、溶液上でプラズマを発生させるグロ-放電電解の手法を用いることにより、溶媒のアセトニトリルから芳香環上へのシアノ基の移行を高効率でおこなうことができた。

Research Products

• [Publications] Meguru Tezuka: "Oxidation of Cycloalkanes in an rf Plasma"
• [Publications] Meguru Tezuka: "Aromatic Cyanation by Glow Discharge Electrolysis"
• [Publications] 手塚還(共著): "季刊化学総説「活性酸素種の化学」" 学会出版センタ-,