2017 Fiscal Year Research-status Report
new development on extraction-separation chemistry using new type of ionic liquids switchable their solubility
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17K19139
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
上村 明男 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (30194971)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤井 健太 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (20432883)
川本 拓治 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (70756139)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | イオン液体 / 抽出分離 / 脂溶性 / 水溶性 / 保護基 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
各種スイッチングイオン液体の合成開発と、その物性的な興味の展開：これまでにグリセルアルデヒドジメチルアセタールを還元的アミノ化して得られたアミンのアンモニウムイオンをカチオン部分として持つTFSA塩を合成し、これが室温で液体であることを明らかにした。アンモニウム塩としてはピロリジン、ピペリジン、ジエチルアミンを持つものを合成し、一部については50ｇスケールでの大量合成にも成功している。また、このアセタール部分は穏和な酸性条件を用いて加水分解によって定量的にジオールに変換できた。ジオールを持つTFSA塩は室温で液体であり、イオン液体であることがわかった。この加水分解はNAFIONなどの固体酸を触媒として用いても進行し、これにより後処理の容易な変換法を開発することができた。
得られたイオン液体の溶解性についての知見を得るために、水－有機溶媒混合系による抽出実験を行った。エーテルや塩化メチレンを有機溶媒として用いた場合は、予想通りアセタール型のイオン液体は有機溶媒に効果的に分配され、ジオール型のイオン液体はそのほぼ全量が水相に分配されることがわかった。一方酢酸エチルを有機溶媒として用いた場合は、すべてのイオン液体が有機相に抽出されることがわかった。
イオン液体の水溶性と脂溶性の変換を合成反応に利用することを考えて、単純なDiels-Alder反応を実施した。アセタール型イオン液体中で反応を行い、反応終了後希酸処理してアセタールを外してイオン液体を水溶性に変換した。その後溶媒抽出によって目的のDiels-Alder付加体とジオールに変換したイオン液体を完全に分離することに成功した。
変換されたジオール型イオン液体は2,2-ジメトキシプロパンで処理することでアセタール型に戻すことができ、簡単な操作で単一のイオン液体を水溶性と脂溶性に相互変換できることが明らかとなった。
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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
単純な保護機の化学をイオン液体の科学に展開することで、これまでになかったイオン液体の溶解性のコントロールを可能にした。このコンセプトはこれまでになかったものであり、これからの大きな発展が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
成果にも示したように、新しいスイッチングイオン液体を開発することに成功した。しかし、これはアンモニウム型のカチオンを持つものだけであるので今後イミダゾリウム型やホスホニウム型のスイッチングイオン液体の開発を進める。またランタノイドイオンを使った無機錯体の合成実験を進め、スイッチングイオン液体の有用性を示す検討を進めていく。
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| Causes of Carryover |
予定した試薬を使った合成がやや遅れたために、残額が発生した。次年度にこの合成を行う予定である。
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