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2014 年度 実績報告書

フラッシュケミストリーの深化と新展開

研究課題

研究課題/領域番号 26220804
研究機関京都大学

研究代表者

吉田 潤一  京都大学, 工学研究科, 教授 (30127170)

研究分担者 永木 愛一郎  京都大学, 工学研究科, 講師 (80452275)
清水 章弘  京都大学, 工学研究科, 助教 (30584263)
殿村 修  京都大学, 工学研究科, 助教 (70402956)
研究期間 (年度) 2014-05-30 – 2019-03-31
キーワードファインケミカル / フローマイクロリアクター / フラッシュケミストリー / ハイスループット合成 / 有機活性種
研究実績の概要

1.不安定有機アニオン活性種の生成と分解の速度論的解析法の確立 本年度は、フローマイクロリアクターを用いたクエンチフロー法により、有機アニオン活性種の生成速度と分解速度の定量的な解析の基礎を確立することをめざした。クエンチフローによる速度解析については、まず、ストップドフロー法での速度が報告されているメチルリチウムとベンゾフェノンとの反応について検討し、反応速度が、混合速度に大きく影響をうけ、既報の速度は遅い混合の場合の速度と一致することを明らかにした。マイクロミキサーの性能を向上させ、流速を増大することにより、さらに混合速度を上げることができ、それに伴って、反応速度も増大した。これらのことから、以後の検討は、混合速度を増大させても反応速度が増大しない領域で求めることにした。
ペルフルオロアルキルリチウム種のβ脱離による分解の速度解析を行ったところ、β脱離の速度がペルフルオロアルキル鎖の長さに依存することが明らかになった。ペンタフルオロエチルリチウムのβ脱離が一番遅いという興味深い結果が得られ、これはペルフルオロアルキル基のついた物質の設計・合成の際の重要な知見となると期待される。
2.短寿命活性種の直接観測のためのインライン解析装置の構築 フロー系で発生させた不安定有機活性種を分析するためには、インライン分析が不可欠である。高性能低温フーリエ赤外分光装置(FT-IR)を備えたフローマイクロリアクター装置を開発し、短寿命活性種の直接観測を行うことにより、活性種の構造や安定性に関する知見を得るとともに、それを合理的反応設計による新反応開発に生かすための手法として確立を行う。本度は、分子内にカルボニル基を有するアリールリチウム種をFT-IRで直接観測し、分子軌道計算とあわせて、その構造と反応性に関する知見を得た。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年年度の達成目標としていたクエンチフロー法による有機活性種の速度解析の方法を開発することができた。マイクロ混合器などのデバイスについても、目的としている超高速合成反応の速度解析に十分使用できるものを開発することができ、その運転条件についても十分な知見が得られた。さらに、分子内にエステルカルボニル基を有するアリールリチウム種をFT-IRで直接観測することもでき、不安定活性種のインライン分析についても道を開くことができた。

今後の研究の推進方策

本年度開発したクエンチフロー法による寿命が非常に短い不安定有機活性種の生成と分解の速度解析法をさらに精密化するとともに、この方法に基づいて、オキシラニルリチウム種の生成と異性化について検討を行う計画である。そのためにマイクロミキサー等のデバイスの改良も引き続き行っていく計画である。本年度の検討では、不安定活性種の生成と分解を同時に見ることはできなかったが、オキシラニルリチウム種の場合には、生成と異性化を同時に測定することができると期待される。
また、短寿命活性種の直接観測のためのインライン解析装置の構築についても、間接カチオンフロー法により発生させた有機カチオン種の直接観測の検討を行う計画である。とくに、有機合成化学上重要な短寿命活性中間体である鎖状および環状オオキソニウムイオンのチオアセタールから発生させた直接観測をめざす。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Flash generation of -(trifluoromethyl)vinyllithium and application to continuous flow threecomponent synthesis of -trifluoromethylamides.2014

    • 著者名/発表者名
      Nagaki, A.; Tokuoka, S.; Yoshida, J.
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 50 ページ: 15079 15081

    • DOI

      10.1039/C4CC06709F

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Three-Component Coupling Based on Flash Chemistry. Carbolithiation of Benzyne with Functionalized Aryllithiums Followed by Reactions with Electrophiles.2014

    • 著者名/発表者名
      Nagaki, A.; Ichinari, D.; Yoshida, J.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 136 ページ: 12245 12248

    • DOI

      10.1021/ja5071762

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Flow Microreactor Synthesis of Fluorine-Containing Block Copolymers.2014

    • 著者名/発表者名
      Nagaki, A.; Akahori, K.; Takahashi, Y.; Yoshida, J.
    • 雑誌名

      J. Flow Chem.

      巻: 4 ページ: 168 172

    • DOI

      10.1556/JFC-D-14-00017

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Flash Chemistry: Departure from Flask Chemistry2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, J.
    • 学会等名
      1st Kyoto University - UC San Diego Joint Symposium
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-12
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Flash Chemistry: organic synthesis that cannot be done in batch2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, J.
    • 学会等名
      Kyoto University SGU-CH 1stInternational Workshop -Micro/Flow Chemistry & Engineering
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2015-01-28 – 2015-01-29
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Flash Chemistry: organic synthesis that cannot be done in batch2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, J.
    • 学会等名
      Screen School 2014
    • 発表場所
      Anglet, France
    • 年月日
      2014-10-21 – 2014-10-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] New Strategies in Electroorganic Synthesis: Reaction Integration Using Electrogenerated Cationic Intermediates2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, J.
    • 学会等名
      Electrochemistry 2014
    • 発表場所
      Mainz, Germany
    • 年月日
      2014-09-22 – 2014-09-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 京都大学大学院工学研究科 合成・生物化学専攻 吉田研究室

    • URL

      http://www.sbchem.kyoto-u.ac.jp/yoshida-lab

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公開日: 2017-01-06  

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