2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of core-corona polymer microsphere-supported chiral organocatalyst for continuous flow system
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20K05604
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
原口 直樹 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30378260)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | コアーコロナ / 高分子微粒子 / 有機分子触媒 / ATRP / 不斉反応 / MacMillan触媒 / Diels-Alder反応 / フロー反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
表面開始原子移動ラジカル重合の開始剤部位となるベンジルハライドを有するスチレン誘導体、スチレン、ジビニルベンセンの沈殿重合により、目的の粒子径と狭い粒径分布を有するコア高分子微粒子を合成した。これを多官能性開始剤として、スチレンおよびスチレンスルホン酸フェニルの表面開始原子移動ラジカル重合の重合条件を検討した結果、CuBr/2,2-ビピリジル存在下、DMF中、110 oCにて、表面開始原子移動ラジカル重合は円滑に進行し、スルホン酸フェニルの脱保護反応により、目的とするコアーコロナ型高分子微粒子が得られた。コアーコロナ型高分子微粒子とシンコナアルカロイド四級塩およびキラルイミダゾリジノンのイオン交換反応または中和反応は副反応なく進行し、高い触媒固定化率でイオン性官能基化コアーコロナ型高分子微粒子の合成に成功した。
1-5マイクロメートルの均一な粒子径とスルホン酸を有するコア－コロナ型高分子微粒子にイオン結合を介して導入したキラルイミダゾリジノン塩有機分子触媒により、シンナムアルデヒドとシクロペンタジエンのDiels-Alder反応をバッチ式反応で行い、その反応性、立体選択性、触媒の再使用性を調査した。特に、コロナ部の分子量が反応性に大きく影響を与えることを見い出した。このイオン結合型コアーコロナ高分子微粒子固定化キラルイミダゾリジノン塩触媒は遠心分離により、定量的に回収できると共に、その触媒性能を低下させることなく、数回の再使用が可能であった。
バッチ式で高い触媒活性を示したコアーコロナ型高分子微粒子固定化キラルイミダゾリジノン塩触媒は連続フロー反応においても高い触媒性能を示し、バッチ式反応における10回程度の再使用に相当する連続反応において、その触媒活性を低下されることなく連続使用できることが明らかとなった。
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