ソノケミストリー:化学反応性の物理制御概念の確立とその戦略的応用

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11640531
• Research Institution: Shiga University of Medical Science
• Principal Investigator: 安藤 喬志 滋賀医科大学, 医学部, 教授 (70029867)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤田 光恵 滋賀医科大学, 医学部, 教務職員 (40175576) ; 宗宮 創 滋賀医科大学, 医学部, 助手 (80211324) ; 木村 隆英 滋賀医科大学, 医学部, 助教授 (70167378)
• Keywords: ソノケミストリー / 超音波 / 反応機構 / スチレン

Research Abstract

ソノケミストリーの反応性を支配する因子の解明を進め、我々がすでに提唱してきた「化学反応性の物理制御」概念を一層確かなものとし、これを用いて新規有機合成法を開発することを目的として、以下の研究を行った。
(1)酢酸中の四酢酸鉛とスチレン類との反応において見いだした置換スチレンの反応性の蒸気圧依存性を発展させ、酢酸中における置換スチレンのみの超音波活性化が置換スチレンの蒸気圧に依存することを直線自由エネルギー関係によって確認した。
(2)上記活性化の機構を解明する目的で、酢酸のみの超音波照射を行ったところ、酢酸カリウムの存在下に分解が促進し、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、さらに少量のエタン、エチレンの発生を確認した。このことは、本反応においてスチレンの活性化が酢酸を起源とすることが明らかとなっただけでなく、水溶液のみならず、多くの有機溶媒中のソノケミカル反応が溶媒分子の活性化を起源とする可能性を示唆する。
(3)ヨードホルムと固体水酸化ナトリウム共存下に炭化水素類を超音波照射すると、炭化水素類のヨウ素化が促進されることを見いだした。四臭化メタンを用いると、臭素化が進行する。いずれも簡便な炭化水素類の活性化法となる。
(4)アルキルおよびアリールチオール類の超音波照射による酸化的分解反応を水-イソプロパノール混合溶媒中で行ったところ、液-液二相系のソノケミストリーの反応性が基質の蒸気圧と界面活性(表面張力)の両者に依存することを見いだした。

Research Products

• [Publications] 安藤喬志: "Sonochemical Reactions of Lead Tetraacetate with 4-Substitutead Styrenes"Chemistry Letters. 1124-1125 (2000)
• [Publications] 宗宮創: "光と超音波の二重照射による有機化学反応制御の可能性について"Ultrasonics Sonochemistry. 8. 7-10 (2001)
• [Publications] 安藤喬志: "化学反応を音波で制御する"日本音響学会誌. 57(in press). (2001)