質量分析法を用いる不均一系触媒反応の新規解析法

不均一系での有機化学反応はその光の散乱などのためにこれまで定量的なモニタリングを行うことは不可能だと考えられてきた。これに対し本研究では、重水素ラベル化した化合物を内部標準物質として用いることで、質量分析法あるDART-MS法を用いたモニタリング手法に高い定量性を確保することに成功した。また開発したモニタリング手法によって種々の化学反応の解析を行った。不均一系での有機化学反応として種々の化学反応を選択し、それぞれ定量的なモニタリングが可能かどうか検討を行った。まず水中でミセルを形成し反応が進行するルイス酸－界面活性剤一体型触媒を用いた水中でのヒドロキシメチル化反応について検討した。つづいて、界面活性剤が存在せず有機物質が水中に浮遊した状態で進行するスカンジウム触媒を用いた水中での1,4-付加反応、金属インジウムを触媒として用いたアリル化反応についてそれぞれモニタリングが可能であることを示した。また、水中での顕著な反応加速効果が知られているDiels-Alder反応についても均一系、不均一系の両方においてモニタリングが可能であることを示した。また、水中でのヒドロキシメチル化反応については、開発したモニタリング手法を用いて初速度法による速度論解析を行い反応機構の解明を行ったところ、ケイ素エノラートを用いた向山型とケトンを用いた直接型アルドール反応とで、反応の律速段階が大きく異なることを見出した。インジウムを触媒として用いるアリル化反応では、モニタリングにおいて明瞭な誘導期を観察したこと、およびフィルタレーション実験によるインジウムの漏出チェックから反応活性種に関する考察を得た。

不均一系での有機化学反応はその光の散乱などのためにこれまで定量的なモニタリングを行うことは不可能だと考えられてきた。これに対し本研究では、重水素ラベル化した化合物を内部標準物質として用いることで、質量分析法あるDART-MS法を用いたモニタリング手法に高い定量性を確保することに成功した。また開発したモニタリング手法によって種々の化学反応の解析を行った。不均一系での有機化学反応として種々の化学反応を選択し、それぞれ定量的なモニタリングが可能かどうか検討を行った。まず水中でミセルを形成し反応が進行するルイス酸－界面活性剤一体型触媒を用いた水中でのヒドロキシメチル化反応について検討した。つづいて、界面活性剤が存在せず有機物質が水中に浮遊した状態で進行するスカンジウム触媒を用いた水中での1,4-付加反応、金属インジウムを触媒として用いたアリル化反応についてそれぞれモニタリングが可能であることを示した。また、水中での顕著な反応加速効果が知られているDiels-Alder反応についても均一系、不均一系の両方においてモニタリングが可能であることを示した。また、水中でのヒドロキシメチル化反応については、開発したモニタリング手法を用いて初速度法による速度論解析を行い反応機構の解明を行ったところ、ケイ素エノラートを用いた向山型とケトンを用いた直接型アルドール反応とで、反応の律速段階が大きく異なることを見出した。インジウムを触媒として用いるアリル化反応では、モニタリングにおいて明瞭な誘導期を観察したこと、およびフィルタレーション実験によるインジウムの漏出チェックから反応活性種に関する考察を得た。