2022 Fiscal Year Annual Research Report
CO2の連続吸収・反応プロセスによるウレア・ウレタン誘導体原料のフロー合成
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21K14666
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
市塚 知宏 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究員 (50783924)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 環境調和型合成 / 不均一系触媒 / アミド化反応 / 付加反応 / N-アリールアミド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
N-アリールアミド化合物は、医薬品や機能性化学品およびこれらの合成中間体として重要な化合物である。現在、その工業的な合成法としては、化学量論量以上の縮合剤や添加剤を用いる方法が主に用いられている。ただし、この方法は、縮合剤等に由来する大量の廃棄物が生じるため、より環境調和性の高い合成法が求められている。近年、縮合剤を用いずにカルボン酸やエステルを直接的にアミドへと変換する触媒反応がいくつか開発されている。これらの触媒反応も、いくつかの課題を抱えており（基質適用範囲の制約、高い触媒コスト、煩雑な後処理操作）、改善の余地が大きい。
本研究では、カルボン酸イソプロペニルエステルの触媒的な活性化を経る、N-アリールアミドの直接合成法を開発した。このカルボン酸イソプロペニルエステルは、カルボン酸とプロピンの触媒的な付加反応により、簡便かつ高い原子効率で調製することができ、安定で取り扱い容易なエステルである。安価で入手容易な固体酸触媒であるH-モンモリロナイトの存在下、このエステルとアリールアミンを反応させたところ、対応するN-アリールアミドが高収率で得られることを見出した。この反応の基質適用範囲を調査したところ、本反応は、様々な官能基を有するN-アリールアミドを効率よく合成することが可能であった。また、この反応で生じる共生成物は低沸点のアセトンのみであり、使用した固体酸触媒も容易に濾別することができる。そのため、本反応では、抽出分離やカラムクロマト精製を用いずに簡便な後処理操作（濾過、洗浄など）のみで高純度なN-アリールアミドを得ることが可能であった。さらに、本反応を用いたN-アリールアミド合成のプロセス質量強度(PMI = プロセス全体で使用した材料の全質量[kg]/生成物の質量[kg])は、8程度であった。これは従来法よりも低い値であり、環境に配慮した合成法であることが示された。
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