Development of efficient continuous flow synthesis method using microwave energy accumulation effect

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化学反応の進行にはエネルギーの投入が必要であるが、エネルギーがすべて反応の進行に利用されるわけではなく、大部分は熱などとして周囲に放散される。本研究では、MW連続フロー反応で使用する、石英ガラス製触媒カートリッジに充填した不均一系触媒担体に、シングルモードMW照射下で送液すると、MWエネルギーを溶液流路内の担体素材に局所的に吸収させて、少量のエネルギー投入でフロー流路内に局所高温反応場を形成し、反応系にエネルギーを効率良く供給するシステムを利用している。特に、カーボンビーズ（CB）担持Pt触媒カートリッジでは、MWがCBに選択吸収され、２－プロパノールやメチルシクロヘキサンからの脱水素が容易に進行することを報告している。採択いただいてからこれまで精力的に継続してきた「非環状炭化水素の環化による多環式芳香族化合物の合成法の開発と反応機構解明研究」は、2022年度までに主たる目標を達成し、連続フロー条件下で進行する、ジアリールアセチレンのPt/CB触媒によるベンズアニュレーション反応を開発することができた。これはMWが媒介するPt触媒的C-H活性化反応を基盤としており、分子内に複数の芳香環を持つ様々な芳香族化合物を、有機半導体などの機能性が期待される多環縮合型の芳香族化合物（クリセン、フルオレン、ベンゾ［a］フルオレン、フルオランテン、トリフェニレンなど）へと選択的に変換することができる。触媒カートリッジ内では、Pt/CBへの選択的（90%以上）MW吸収による局所高温反応場（320-370 ℃）が形成されており、塩基や酸化剤を使用することなく、レドックスニュートラルな条件で環化反応が進行する。この化学変換の進行には「水素ガス」が必須で、「Pt金属の活性化」と、反応溶液を触媒カートリッジから速やかに押し出して「滞留時間を制御して望ましくない副生成物の発生を回避」している