JP2022508992A - 合成方法及び合成システム - Google Patents

Abstract

カソードとアノードを有する第１電解セルの前記アノード側において、一酸化炭素と、アルコール系化合物からカーボネート化合物を生成する第１工程と、前記カーボネート化合物を脱アルコール化反応することで第１生成物を合成する第２工程とを備え、前記第２工程にて脱離したアルコール系化合物が、前記第１工程にて再利用される合成方法を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一酸化炭素を原料として、電気化学反応と、その後の合成反応により有機化合物を合成する合成方法、及び合成システムに関する。

近年、地球温暖化の抑制、化石燃料の代替などを目的として、二酸化炭素を電気的に還元して有価物を生成することが検討されている。また、化石燃料や廃棄物などを燃焼する際に二酸化炭素とともに生じ、また、二酸化炭素を還元することで得られる一酸化炭素を利用して、有機化合物を合成することも試みられている。

例えば、非特許文献１では、電解セルを用いて、電気化学反応により、アノードにおいて一酸化炭素とメタノールからジメチルカーボネートを合成することが開示されている。
また、特許文献１では、カソード側において、二酸化炭素を還元させて一酸化炭素などの様々な有価物を生成させるとともに、アノード側では、ハロゲン化水素をハロゲンに還元することが開示されている。特許文献１では、アノード側で還元されたハロゲンは、電解セルと別に設けられた反応器において炭化水素などの有機物と反応して、ハロゲン化有機化合物に変換される。ハロゲン化有機化合物は、ハロゲンが脱離して、アルコールなどの有価物に変換されるとともに、脱離したハロゲンはハロゲン化水素としてアノード側に再度供給されて再利用される。

国際公開２０１４／０４６７９２号

Journal of the Electrochemical Society, 153(4),D68 (2006)

電気化学反応で得られる各種化合物は、一般的に、その後、複数の反応ステップを経ることで利用価値の高い有機化合物に変換される。したがって、二酸化炭素及び一酸化炭素などを原料として利用価値の高い有機化合物を得るためには、電気化学反応のみならず、その後の反応も効率的に行う必要がある。しかし、非特許文献１では、カーボネート化合物生成後の反応が開示されず、電気化学反応を利用して、有益な有機化合物を実用的に生産できる方法が示されるわけではない。

また、一般的に、有機合成反応では、目的化合物を得る過程において有機化合物の副生成物が生成され、その副生成物の活用は効率的な生産を実現するためには重要である。特許文献１では、電解セルにおける電気化学反応と、その後の反応ステップのいずれもが開示されるものの、有機化合物の副生成物が、電気化学反応にて再利用される構成などが示されず、十分に効率的な反応スキームが示されるとはいえない。

そこで、本発明は、一酸化炭素を出発原料とする場合において、後段の反応にて生成された有機化合物の副生成物を、電気化学反応にて再利用することで、効率的かつ実用的に、有機化合物を合成できる方法を提供することを課題とする。

本発明の要旨は、以下のとおりである。
［１］カソードとアノードを有する第１電解セルの前記アノード側において、一酸化炭素と、アルコール系化合物からカーボネート化合物を生成する第１工程と、
前記カーボネート化合物を脱アルコール化反応することで第１生成物を合成する第２工程とを備え、
前記第２工程にて脱離したアルコール系化合物が、前記第１工程にて再利用される合成方法。
［２］カソードとアノードを有し、前記アノードが一酸化炭素とアルコール系化合物からカーボネート化合物を生成する反応を促進する触媒を含む第１電解セルと、
前記第１電解セルの前記アノード側に一酸化炭素を供給する第１ガス供給路と、
カーボネート化合物を脱アルコール化反応して第１生成物を生成させる第１反応器と、
前記第１の電解槽のアノード側にて生成されたカーボネート化合物を第１反応器に供給し、かつ前記第１反応器にて脱離されたアルコール系化合物を、前記第１電解セルのアノード側に供給できるように構成される循環経路と
を備える合成システム。

本発明によれば、一酸化炭素を出発原料とする合成方法、合成システムにおいて、後段の反応にて生成された有機化合物の副生成物を、電気化学反応にて再利用することで、効率的かつ実用的に、有機化合物を合成できる。

第１の実施形態に係る合成システムの概略図である。 第２の実施形態に係る合成システムの概略図である。 第３の実施形態に係る合成システムの概略図である。 第３の実施形態の変形例に係る合成システムの概略図である。 第４の実施形態に係る合成システムの概略図である。 第５の実施形態に係る合成システムの概略図である。 第６の実施形態に係る合成システムの概略図である。

以下、本発明の合成方法及び合成システムについて実施形態を用いて説明する。
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る合成システム１０は、カソード１２とアノード１３と有する第１電解セル１１と、第１反応器２１とを備える。
第１電解セル１１では、アノード側において、一酸化炭素と、アルコール系化合物からカーボネート化合物を生成する工程（第１工程）を行う。第１反応器２１では、第１電解セル１１にて得られたカーボネート化合物を脱アルコール化反応することで第１生成物を合成する工程（第２工程）を行い、第２工程にて脱離したアルコール系化合物は、第１工程にて再利用される。

本実施形態では、第１生成物を合成する際に副生成物として生成されるアルコール系化合物を、第１電解セル１１にて行う電気化学反応に再利用できるので、効率的かつ実用的に第１生成物を合成できる。
なお、以下の説明では、第１工程で原料として使用され、かつ第２工程で脱離されるアルコール系化合物は、「アルコール系化合物（１）」ということがある。

以下、本実施形態についてより詳細に説明する。
［第１電解セル］
本実施形態における第１電解セル１１は、セル内部に、カソード１２及びアノード１３に加えて、イオン輸送膜１４を備える。第１電解セル１１は、イオン輸送膜１４により区画され、二室に隔てられた二室型隔膜式セル構造を有し、第１電解槽１５及び第２電解槽１６が形成される。第１電解槽１５及び第２電解槽１６は、内部にカソード１２及びアノード１３がそれぞれ配置され、カソード１２側の領域（カソード領域）と、アノード１３側の領域（アノード領域）を構成する。
カソード１２及びアノード１３は、例えば、図１に示すように、イオン輸送膜１３の両面それぞれに配置され、かつ接合され、イオン輸送膜１４とともに膜－電極接合体を構成する。カソード１２及びアノード１３には、電源１９が接続され、電源１９によりカソード１２及びアノード１３間に電圧が印加される。

＜第１電解槽＞
第１電解槽１５内部に配置されるカソード１２は、還元触媒（第１触媒）を含む。還元触媒は、特に限定されず、各種金属又は金属化合物、ヘテロ原子もしくは金属の少なくともいずれかを含有するカーボン化合物を使用することができる。
第１電解槽１５には、還元触媒によって還元可能な化合物（以下、「被還元化合物」もいう）が内部に配置されるとよい。被還元化合物は、特に限定されないが、例えば、水、二酸化炭素、一酸化炭素、アクリロニトリルなどが挙げられる。
被還元化合物は、第１電解槽１５内部に配置されれば特に限定されないが、二酸化炭素などの気体を被還元化合物とする場合には、被還元化合物が、第１電解槽１５内部に吹き込まれるとよい。また、水を被還元化合物とする場合には、水を第1電解槽１５に充填させるとよい。
さらに、水、電解液などの充填液が第１電解槽１５内部に充填され、水、電解液などに被還元化合物が溶解などしてもよいし、水、電解液などに気体である被還元化合物が吹き込まれてもよい。また、第１電解槽１５には、水、電解液などの充填液が充填されずに、充填液が充填されない第１電解槽１５の内部に、気体の被還元化合物が供給されてもよい。

（還元触媒）
カソード１２に含有される還元触媒（第１触媒）は、被還元化合物の還元を促進するものならば特に限定されない。例えば、還元触媒としては、各種金属、金属化合物、ヘテロ原子もしくは金属の少なくともいずれかを含有するカーボン化合物などを使用することができる。
上記金属としては、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｕ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｌａ、Ｃｅ、及びＮｄ等が挙げられる。
上記金属化合物としては、これら金属の無機金属化合物及び有機金属化合物等の金属化合物を使用することができ、具体的には、金属ハロゲン化物、金属酸化物、金属水酸化物、金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属酢酸塩、金属リン酸塩、金属カルボニル、及び金属アセチルアセトナト等が挙げられる。
被還元化合物が二酸化炭素である場合には、金属元素の好ましい具体例としては、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｎが挙げられ、これらの中では、Ｂｉ，Ｓｂ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｒｕ，Ａｇがより好ましい。

上記ヘテロ原子もしくは金属の少なくともいずれかを含有するカーボン化合物としては、窒素含有グラファイト、窒素含有カーボンナノチューブ、窒素含有グラフェン、Ni及び窒素含有グラファイト、Ni及び窒素含有カーボンナノチューブ、Ni及び窒素含有グラフェン、Cu及び窒素含有グラファイト、Cu及び窒素含有カーボンナノチューブ、Cu及び窒素含有グラフェン、Co及び窒素含有グラファイト、Co及び窒素含有カーボンナノチューブ、Co及び窒素含有グラフェン等が挙げられる。

カソード１２は、上記還元触媒の他に、導電性を付与するための導電性炭素材料を含有してもよい。但し、還元触媒として上記カーボン化合物を使用する場合、該カーボン化合物は導電性炭素材料としても機能する。導電性炭素材料としては、電気伝導性を有する種々の炭素材料を使用することができ、例えば、活性炭、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、メソポーラスカーボン等のカーボンブラック、グラファイト、カーボンファイバー、カーボンペーパー、及びカーボンウィスカー等が挙げられる。これらカーボン化合物は、上記金属を含む錯体などと混合して焼成することで、触媒粉体などにしてもよい。

カソード１２は、上記金属及び金属化合物の少なくともいずれか、又は金属及び金属化合物の少なくともいずれかと導電性炭素材料とを、カーボンペーパー等の導電性炭素材料に担持させたものが好ましい。担持方法は限定されないが、例えば、金属若しくは金属化合物、又は上記した触媒粉体などを溶媒中に分散してカーボンペーパー等の導電性炭素材料に塗布して加熱すればよい。

カソード１２には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）、フッ化黒鉛（（ＣＦ）ｎ）、及びフッ化ピッチ（ＦＰ）等の含フッ素化合物を混合させてもよい。これらは、撥水剤として使用されるものであり、電気化学反応効率を向上させる。上記含フッ素化合物は、カソード１２を形成する際の結着剤としても使用できる。この場合、例えば、上記還元触媒及び上記フッ素化合物を溶媒中に分散して、カーボンペーパー等の導電性炭素材料に塗布して加熱することで、カソードを作製すればよい。

＜第２電解槽＞
第２電解槽１６には、ガス供給路１７が接続され、ガス供給路１７を介して一酸化炭素が供給される。なお、第２電解槽１６（すなわち、第１電解セル１１のアノード側）に一酸化炭素を供給するガス供給路は、第１ガス供給路ということがある。一酸化炭素は、気体として供給される。ガス供給路１７は、配管などから構成され、図示しない一酸化炭素供給源などに接続され、その一酸化炭素供給源などから一酸化炭素が供給される。
ガス供給路１７には、流量調整機構等が設けられ、供給される一酸化炭素の流量などが調整されてもよい。一酸化炭素は、第２電解槽１６に継続的に供給されてもよいし、断続的に供給されてもよい。一酸化炭素は、一酸化炭素単体で第２電解槽１６に供給されてもよいし、ヘリウム等の不活性気体をキャリアガスとして第２電解槽１６に供給されてもよい。さらには、二酸化炭素ガスなどとともに供給されてもよい。

一酸化炭素は、第２電解槽１６の内部に充填される、後述の充填液（アルコール系化合物（１）、混合液など）にバブリングなどして供給されるとよい。また、一酸化炭素は、第２電解槽１６に充填されている充填液に少なくとも一部が溶解したうえで、第２電解槽１６においてアルコール系化合物（１）と反応するとよい。

第２電解槽１６の内部には、アルコール系化合物（１）が充填される。アルコール系化合物（１）は、例えば、後述するように、第1反応器２１より供給されたものでもあってもよいし、第２電解槽１６に設けられた原料供給口１８Ａなどを介して、供給されたものでもよい。なお、原料供給口１８Ａは、配管などにより構成され、第１反応器２１以外から原料が供給されるための供給口である。アルコール系化合物（１）は、第２電解槽１６で電気化学反応が行われる環境下で、固体、液体又は気体のいずれであってもよいが、液体であることが好ましい。
アルコール系化合物（１）は、固体又は気体である場合や、後述する第３触媒等の溶解性を向上させる必要がある場合などには、溶媒との混合液（以下、単に「混合液」ともいう）として第２電解槽１６に充填されるとよい。なお、第２電解槽１６の内部は、アルコール系化合物（１）又は混合液によってその全体が満たされてもよいし、一部空間があってもよい。

（アルコール系化合物（１））
本発明におけるアルコール系化合物（１）は、第２電解槽１６中で一酸化炭素と反応して、カーボネート化合物を生成できるものである。アルコール系化合物（１）は、水酸基を少なくとも１つ有する化合物であり、より具体的には、下記一般式（１）で表される化合物である。
なお、本明細書において「アルコール系化合物」とは、後述するように、フェノールに代表される、水酸基がベンゼン環などの芳香族環に直接結合される芳香族ヒドロキシ化合物も含まれる概念である。
ＲＯＨ （１）
（Ｒは、炭素数１～１５の有機基を示す。）

上記一般式（１）中のＲが表す炭素数１～１５の有機基としては、炭素数１～１５の炭化水素基が挙げられる。炭化水素基としては、炭素数１～１５のアルキル基又は炭素数２～１５のアルケニル基、炭素数６～１５のアリール基が挙げられる。
炭素数１～１５のアルキル基としては、メチル基、エチル基、各種プロピル基、各種ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、各種オクチル基、各種ノニル基、各種デシル基、各種ドデシル基、各種ペンタデシル基等が挙げられる。
炭素数２～１５のアルケニル基としては、ビニル基、各種プロピニル基、各種ブチニル基、各種ペンチニル基、各種ヘキセニル基、各種ヘプテニル基、各種オクテニル基、各種ノネニル基、各種デセニル基、各種ドデセニル基、各種ペンタデセニル基等が挙げられる。
なお、「各種」とは、ｎ－、ｓｅｃ－、ｔｅｒｔ－、ｉｓｏ－を含む各種異性体を意味する。また、アルキル基又はアルケニル基は、直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれであってもよい。
炭素数６～１５のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。なお、上記した炭化水素基は、置換基を有していてもよく、その場合は、置換基も含めた炭素数が１～１５である。

また、一般式（１）における炭素数１～１５の有機基は、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、ハロゲン原子等のヘテロ原子を含有してもよい。
これらの中では、酸素原子が好ましい。酸素原子を有する場合、その酸素原子は、アルコール基、及びエーテル結合のいずれかの酸素原子であることが好ましい。したがって、Ｒは水酸基、及びエーテル結合の少なくともいずれかを有する炭化水素基であることが好ましい。また、水酸基は、Ｒにおいて１つであることが好ましい。すなわち、アルコール系化合物（１）は、水酸基を２つ有してもよい。
水酸基を２つ有するアルコール系化合物（１）としては、より具体的には、以下の式（1-1）で表される基であることが好ましい。
ＨＯ－Ｒ¹¹－ＯＨ （1-1）
なお、式（1-1）において、Ｒ¹¹は炭素数２～１５の２価の飽和炭化水素基であるが、Ｒ¹¹の炭素数は好ましくは２～４、より好ましくは２～３である。

上記一般式（１）で表される化合物としては、上記した中でも、Ｒが炭素数１～８のアルキル基、炭素数２～８のアルケニル基、炭素数６～８のアリール基が好ましく、また、一般式(1-1)で表され、Ｒ¹¹の炭素数が２～４のものも好ましい。
これらの中では、Ｒがアルキル基又はアリール基である化合物がより好ましく、特にＲがアルキル基である化合物がさらに好ましい。また、アルキル基は、炭素数１～３がより好ましく、炭素数１又は２がさらに好ましい。
具体的には、反応性、生産効率の観点などから、メタノール、エタノール、フェノール、１－プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等が好ましく、これらの中では、メタノールがより好ましい。
なお、アルコール系化合物（１）は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

第２電解槽１６で行われる反応は、一酸化炭素とアルコール系化合物（１）からカーボネート化合物が生成されるカルボニル化反応であり、具体的には、下記式（i）で示される反応により、カーボネート化合物（（ＲＯ）_２ＣＯ）が生成される。
ＣＯ＋２ＲＯＨ→（ＲＯ）_２ＣＯ＋２Ｈ^＋＋２ｅ^－ （i）
なお、（i）においてＲは、上記と同様であるが、好ましくは、Ｒが炭素数１～８のアルキル基、炭素数２～８のアルケニル基、炭素数６～８のアリール基であり、より好ましくはアルキル基又はアリール基、さらに好ましくはアルキル基である。アルキル基は、炭素数１～３がより好ましく、炭素数１又は２がさらに好ましい。
また、ＲＯＨが一般式(1-1)で表される場合には、下記（ii）で示される反応により、カーボネート化合物が生成される。

なお、（ii）においてＲ¹¹は、上記と同様であるが、Ｒ¹¹の炭素数は好ましくは２～４、より好ましくは２～３である。

具体的な好ましいカーボネート化合物は、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、ジプロピルカーボネート、プロピレンカーボネート、及びジフェニルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネートから選択される１種又は２種以上が挙げられ、これらの中では、ジメチルカーボネートがより好ましい。

第２電解槽１６においてアルコール系化合物（１）と共に用いてもよい溶媒としては、電気化学反応に通常用いられる溶媒を選択することができ、例えば、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等のカーボネート系溶媒、γ－ブチロラクトン等のラクトン系溶媒、１，２－ジメトキシエタン、１－エトキシ－２－メトキシエタン、１，２－ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、リン酸エステル溶媒、リン酸類、スルフォラン系溶媒、ピロリドン類等が挙げられる。これらの溶媒は１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。

なお、第２電解槽内部の充填液である、アルコール系化合物（１）又は混合液には、電気化学反応効率を向上させる観点から、電解質塩が添加されていることが好ましい。この場合、アルコール系化合物（１）又は混合液自体が、電解液として機能する。
電解質塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ金属の過酸化物、アンモニウム塩等が挙げられる。
具体的には、アルカリ金属塩としては、例えば、水酸化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、炭酸水素リチウム、硫酸リチウム、硫酸水素リチウム、リン酸リチウム、リン酸水素リチウム等のリチウム塩；水酸化ナトリウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸水素ナトリウム等のナトリウム塩；水酸化カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、炭酸水素カリウム、硫酸カリウム、硫酸水素カリウム、リン酸カリウム、リン酸水素カリウム等のカリウム塩等が挙げられる。
アルカリ金属の過酸化物としては、例えば、過酸化リチウム、過酸化ナトリウム等が挙げられる。
アンモニウム塩としては、例えば、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、ヨウ化アンモニウム、過塩素酸アンモニウム、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等が挙げられる。
上記した中では、臭化リチウムなどのリチウム塩が好ましい。
これらの電解質塩は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
溶液中の電解質塩の濃度は、例えば、０．００１～２ｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．０１～１ｍｏｌ／Ｌの範囲である。

（アノード）
アノードは、一酸化炭素とアルコール系化合物（１）からカーボネート化合物を生成する反応を促進する第２触媒を含む。第２触媒としては、例えば、各種金属、金属化合物、及び導電性炭素材料からなる群から選択される１種又は２種以上を含む材料を使用することができる。
第２触媒は、金属として、第８～１２族の一種以上の元素を含むことが好ましく、例えば、鉄、金、銅、ニッケル、白金、パラジウム、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム等が挙げられる。金属化合物としては、これら金属の無機金属化合物及び有機金属化合物等の金属化合物を使用することができ、具体的には、金属ハロゲン化物、金属酸化物、金属水酸化物、金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属酢酸塩、金属リン酸塩、金属カルボニル、及び金属アセチルアセトナト等が挙げられ、金属ハロゲン化物が好ましい。金属ハロゲン化物の好適な具体例としては、ＰｄＣｌ_２（塩化パラジウム）、ＲｕＣｌ₃, ＲｈＣｌ₃、Ｈ₂ＰｔＣｌ₆、ＨＡｕＣｌ₄、ＣｕＣｌ_３, ＣｏＣｌ_２、ＮｉＣｌ_２などが挙げられる。

導電性炭素材料としては、電気伝導性を有する種々の炭素材料を使用することができ、例えば、メソポーラスカーボン、活性炭、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、カーボンファイバー、カーボンペーパー、及びカーボンウィスカー等が挙げられる。

アノード１３は、例えば、金属及び金属化合物の少なくともいずれかと、導電性炭素材料とを混合して形成された複合体である。複合体としては複合膜などでもよいし、粉末などでもよい。複合体は、例えば、金属及び金属化合物の少なくともいずれかと、導電性炭素材料の混合物を溶媒中に分散して焼成することにより形成することができる。

アノード１３は、上記金属及び金属化合物の少なくともいずれか、又は金属及び金属化合物の少なくともいずれかと導電性炭素材料とを、カーボンペーパー等の導電性炭素材料に担持させたものが好ましい。担持方法は限定されないが、例えば、金属若しくは金属化合物、又は上記した複合体を溶媒中に分散してカーボンペーパー等の導電性炭素材料に塗布して加熱すればよい。

アノード１３には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンオリゴマー（ＴＦＥＯ）、フッ化黒鉛（（ＣＦ）ｎ）、及びフッ化ピッチ（ＦＰ）、パーフルオロカーボンスルホン酸ポリマー（ナフィオン等）の含フッ素化合物を混合させてもよい。これらは、撥水剤として使用されるものであり、電気化学反応効率を向上させる。
上記含フッ素化合物は、第２電極を形成する際の結着剤としても使用できる。したがって、上記した複合体を形成するとき、金属及び金属化合物の少なくともいずれかと、導電性炭素材料に、さらに含フッ素化合物を混合させるとよい。また、上記した複合体とフッ素化合物とを混合したものを、導電性炭素材料に塗布して加熱することで導電性炭素材料に担持させてもよい。

（第３触媒）
第１電解セル１１は、第２電解槽１６中に、一酸化炭素とアルコール系化合物（１）とからカーボネート化合物を生成する反応を促進する、第３触媒を含んでもよい。第３触媒は、上記した第２触媒と併用されることが好ましい。第３触媒は、第２電解槽１６中に充填された充填液（アルコール系化合物（１）、又はアルコール系化合物（１）と溶媒との混合液）中に含有させることが好ましい。また、第３触媒は、アノード１３に担持などされることで、アノード１３に含有させてもよい。
第３触媒は、レドックス触媒が好ましい。なお、本明細書におけるレドックス触媒は、酸化状態の可逆的な変化が可能な化合物であればよく、少なくとも１種の活性金属を含む金属化合物、有機化合物、ハロゲンなどが挙げられる。レドックス触媒は、酸化還元特性を示すことから、アノード近傍以外の領域では一酸化炭素とアルコール系化合物（１）との反応を促進すると共に、レドックス触媒自体は還元される。ここで還元されたレドックス触媒は、アノード上の電気化学反応によって再び酸化されることで、再度、一酸化炭素とアルコール系化合物（１）との反応を促進できる。

第２電解槽中に充填されたアルコール系化合物（１）は、一般的に、アルコール系化合物（１）、又はアルコール系化合物（１）と溶媒との混合液中に存在する一酸化炭素とアノード上で反応する。ここで、一酸化炭素とアルコール系化合物（１）との反応は、通常アルコール系化合物（１）の体積が大きい場合に、アノード近傍のアルコール系化合物（１）の拡散が第２反応の律速となり、全体の反応速度が遅くなる。しかし、レドックス触媒が含まれると、アノードに拡散する物質はレドックス触媒のみになるため、第２電解槽における反応の反応速度を向上させることができる。また、アルコール系化合物（１）の物性に関する制限が緩和されるため、様々なアルコール系化合物（１）を使用することが可能になる。

レドックス触媒に含まれる活性金属としては、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｕ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｌａ、Ｃｅ、及びＮｄ等が挙げられる。これらの中でも、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｎｉが好ましい。
上記活性金属を含む金属化合物としては、これら金属の無機金属化合物及び有機金属化合物等の金属化合物を使用することができ、具体的には、金属ハロゲン化物、金属酸化物、金属水酸化物、金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属酢酸塩、金属リン酸塩、金属カルボニル、及び金属アセチルアセトナト等の金属有機錯体等が挙げられる。
活性金属を含む金属化合物の具体例としては、パラジウムアセチルアセトナト（Ｐｄ（ＯＡｃ）_２）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（Ｐｄ（ＰＰｈ_３）_４錯体）、トリス（２，２’－ビピリジン）コバルト(Ｃｏ（ｂｐｙ）₃錯体)、トリス［１，３－ビス（４‐ピリジル）プロパン）］コバルト（Ｃｏ（ｂｐｐ）_３錯体）等が挙げられる。
レドックス触媒において使用される有機化合物としては、２，２，６，６－テトラメチルピペリジン １－オキシル（ＴＥＭＰＯ）等が挙げられる。
レドックス触媒において使用されるハロゲンとしては、臭素、ヨウ素等が挙げられる。
第３触媒は１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
第２電解槽１６中に充填される充填液中の第３触媒の濃度は、例えば、０．００１～２ｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．００１～１ｍｏｌ／Ｌの範囲である。

（イオン輸送膜）
イオン輸送膜１４としては、固体膜が使用され、プロトン等のカチオンを輸送できるカチオン輸送膜、アニオンを輸送できるアニオン輸送膜が挙げられる。本実施形態では、上記のようにアノード１３でプロトン等のカチオンが発生し、カチオンはイオン輸送膜１３を介して、カノード１２側に送られる。
カチオン輸送膜としては、ポリエチレンスルホン酸、フラーレン架橋ポリスルホン酸、ポリアクリル酸のような炭化水素樹脂系のポリスルホン酸類やカルボン酸類、パーフルオロエチレンスルホン酸のようなフッ素樹脂系のスルホン酸類やカルボン酸類等が好ましく挙げられる。また、ＳｉＯ_２－Ｐ_２Ｏ_５のようなリン酸ガラス類、ケイタングステン酸やリンタングステン酸のようなヘテロポリ酸類、ペロブスカイト型酸化物等のセラミックス類等も用いることができる。
また、アニオン輸送膜としては、ポリ（スチリルメチルトリメチルアンモニウムクロリド）のような４級アンモニウム塩を有する樹脂やポリエーテル類等が好ましく挙げられる。
上記した中では、カチオン輸送膜が好ましく、カチオン輸送膜の中でもパーフルオロエチレンスルホン酸樹脂が好ましい。パーフルオロエチレンスルホン酸樹脂の市販品としてはナフィオン（デュポン社の商標）が挙げられる。

第２電解槽１６にて生成されたカーボネート化合物は、排出路２０Ａから排出させるとよい。排出路２０Ａは、例えば第２電解槽１６に接続された配管などにより構成される。排出路２０Ａからは、通常、カーボネート化合物とともに、未反応のアルコール系化合物（１）が排出される。また、溶媒、電解質塩などを使用する場合には、これらも排出され、さらには、副生成物も通常は排出される。
排出路２０Ａからのカーボネート化合物の排出は、特に限定されないが、例えば、第２電解槽１６内部にカーボネート化合物が一定量生成されてから行うとよい。

排出路２０Ａから排出したカーボネート化合物は、第１反応器２１に送られる。
第１反応器２１へのカーボネート化合物は、上記のように、未反応のアルコール系化合物（１）、溶媒、副生成物、電解質塩などとともに、排出路２０Ａから排出される。したがって、カーボネート化合物は、不図示の分離装置によって分離された後で、第１反応器２１に送られることが好ましい。
カーボネート化合物は、通常、常温、常圧下で液体もしくは固体であり、分離装置又は第２電解槽１６から送液ポンプなどで第1反応器２１に供給するとよい。
分離装置としては、カーボネート化合物を他の化合物と分離できる装置であれば限定されないが、蒸留装置が好ましい。蒸留装置を使用することで、未反応のアルコール系化合物（１）と、カーボネート化合物の沸点差を利用して、これらを容易に分離することが可能である。また、溶媒や副生成物を含む場合には、未反応のアルコール系化合物（１）に加えて、溶媒と、カーボネート化合物とを分離するとよい。また、副生成物が含有される場合には、副生成物からも分離するとよい。
そして、分離したカーボネート化合物を第１反応器２１に送るとよい。また、カーボネート化合物から分離した未反応のアルコール系化合物（１）、又は未反応のアルコール系化合物（１）及び溶媒は、分離装置から第２電解槽１６に戻して、第２電解槽１６における電気化学反応に再利用してもよい。カーボネート化合物が常温常圧で固体である場合には、精製したのちに粉体にしたカーボネート化合物を輸送できる公知の粉体輸送手段であってもよい。

［第1反応器］
第１反応器２１では、カーボネート化合物を脱アルコール化反応することで所定の生成物を合成する工程（第２工程）を行う。なお、第２工程にてカーボネート化合物を脱アルコール化反応とすることで得られる生成物は、以下、「第１生成物」ということがある。
第１反応器２１で行われるカーボネート化合物の脱アルコール化反応は、脱アルコール化し、かつ縮合反応も行う脱アルコール縮合反応であることが好ましい。具体的には、カーボネート化合物からアルコール系化合物（１）を脱離しつつ、アミン系化合物や、アルコール系化合物（２）などの化合物を付加する反応である。

第１反応器２１（第２工程）にて付加されるアミン系化合物は、アミノ基を少なくとも１つ有する化合物である。また、第１反応器２１（第２工程）にて付加されるアルコール系化合物は、水酸基を少なくとも１つ有する化合物であり、第１電解セル１１（第１工程）にて一酸化炭素と合成されるアルコール系化合物（１）とは異なる構造を有する化合物であり、以下では、便宜上、「アルコール系化合物（２）」ということがある。
第２工程にて使用されるアミン系化合物及びアルコール系化合物（２）は、例えば第１反応器２１に接続される原料供給口１８Ｂより、反応器２１に供給されるとよい。

第２工程（すなわち、第１反応器２１）にて、脱アルコール縮合反応にて使用するアミン系化合物、及びアルコール系化合物（２）は、炭素数１～３０程度のアミン系化合物や、炭素数１～３０程度のアルコール系化合物を使用すればよいが、好ましくはジオール系化合物、及びジアミン系化合物を使用する。

ジオール系化合物としては、具体的には以下の式（２）で表される化合物が挙げられる。
ＯＨ－Ｒ^１－ＯＨ （２）
なお、式（２）において、Ｒ^１は炭素数１～３０の有機基を表す。

式（２）において、Ｒ^１の炭素数は、好ましくは２～２５、より好ましくは３～２３、さらに好ましくは４～２１である。Ｒ^１で示される有機基としては、２価の炭化水素基が挙げられ、より具体的には２価の飽和脂肪族炭化水素基、２価の不飽和炭化水素基、２価の芳香族炭化水素基が挙げられる。
また、Ｒ^１で示される有機基は、ヘテロ原子を有する炭化水素基でもよく、具体的には、ヘテロ原子を有する２価の飽和脂肪族炭化水素基、ヘテロ原子を有する２価の不飽和炭化水素基、ヘテロ原子を有する２価の芳香族炭化水素基などが挙げられる。
２価の飽和脂肪族炭化水素基又は２価の不飽和炭化水素基は、直鎖状でもよいし、分岐構造や環状構造を有してもよい。
ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、ハロゲン原子等が挙げられ、中でも酸素原子が好ましく、エーテル結合の酸素原子であることが好ましい。
Ｒ^１で示される有機基としては、上記した中では、２価の飽和脂肪族炭化水素基、ヘテロ原子を有する２価の飽和脂肪族炭化水素基、２価の芳香族炭化水素基、ヘテロ原子を有する２価の芳香族炭化水素基が好ましい。ヘテロ原子を有する２価の飽和脂肪族炭化水素基は、エーテル結合を有する２価の飽和脂肪族炭化水素基がより好ましく、また、ヘテロ原子を有する２価の芳香族炭化水素基は、エーテル結合を有する２価の芳香族炭化水素基がより好ましい。

ジオール化合物としては、アルカンジオール、ポリアルキレングリコール、ビスフェノール系化合物などが挙げられる。
アルカンジオールとしては、好ましくは炭素数が２～１０、より好ましくは炭素数が３～６のアルカンジオールが挙げられる。具体例としては、エチレングリコール、１，３－プロパンジオール、１，２－プロパンジオール、１，３－ブタンジオール、1，4－ブタンジオール、２，３－ブタンジオール、１，５－ペンタンジオール、１，２－ペンタンジオール、１，３－ペンタンジオール、１，４－ペンタンジオール、１，５－ペンタンジオール、１，４－ヘキサンジオール、１，６－ヘキサンジオール、１，４－ヘプタンジオール、１，７－ヘプタンジオール、１，４－オクタンジオール、１，８－オクタンジオール、１，４－ノナンオール、１，９－ノナンジオール、１，４－デカンジオール、１，１０－デカンジオールなどの直鎖状アルカンジオール、２－メチル－１，３－プロパンジオール、３－メチル－１，５－ペンタンジオール、２－メチル－１，８－オクタンジオール、２，２－ジエチル－１，３－プロパンジオールなどの分岐状アルカンジオール、１，２－シクロヘキサンジオール、１，４－シクロヘキサンジオール、１，２－シクロヘキサンジメタノール、１，４－シクロヘキサンジメタノール、１，３－シクロブタンジオール、２，２，４，４，－テトラメチル－１，３－シクロブタンジオール、水素化ビスフェノールＡなどのシクロアルキル基を有する脂肪族ジオールなどが挙げられる。これらの中では、直鎖状アルカンジオールが好ましく、炭素数３～６の直鎖状アルカンジオールがより好ましい。
ポリアルキレングリコールとしては、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどが挙げられる。

ビスフェノール系化合物としては、２個のヒドロキシフェニル基を有する化合物であれば特に限定されないが、好ましくは、以下の式（2-1）で表される化合物が挙げられる。

式（2-1）において、Ｒ¹²及びＲ¹³はそれぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、フェニル基であり、あるいは、Ｒ¹²及びＲ¹³は結合しシクロアルカン構造を形成してもよい。シクロアルカン構造は、環を形成する炭素数が５～８、好ましくは炭素数６のシクロアルカン構造であり、シクロアルカンの水素原子がメチル基で置換されてもよい。
Ｒ¹⁴、Ｒ¹⁵、Ｒ¹⁶、及びＲ¹⁷はそれぞれ独立に水素原子、炭素数１～８のアルキル基、炭素数１～４のアルコキシ基などが挙げられる。炭素数１～８のアルキル基は、直鎖状であってもよいし、分岐構造又は環状構造を有してもよい。炭素数１～８のアルキル基は、好ましくは炭素数１～４のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、ｔ－ブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、イソブチル基等が挙げられる。また、炭素数１～４のアルコキシ基としては、好ましくは１又は２のアルコキシ基が挙げられ、具体的にはメトキシ基、エトキシ基が挙げられる。
上記した中では、Ｒ¹²及びＲ¹³がいずれも水素原子又はメチル基であり、Ｒ¹⁴、Ｒ¹⁵、Ｒ¹⁶、及びＲ¹⁷がそれぞれ独立に水素原子、炭素数１～４のアルキル基、及び炭素数１～２のアルコキシ基から選択されるビスフェノール化合物がより好ましい。

また、具体的な好適なジオール化合物としては、１，４－ブタンジオール、ビスフェノールＡ、以下の式（2-2）で表されるｍ，ｍ’－ビスグアイアコール、イソソルビド、デカンジオールなどが挙げられる。

またジアミン系化合物としては、具体的には以下の式（３）で表される化合物が挙げられる。
Ｈ_２Ｎ－Ｒ^２－ＮＨ_２ （３）
なお、式（３）において、Ｒ^２は炭素数１～３０の有機基を表す。

式（３）において、Ｒ^２の炭素数は、好ましくは２～２５、より好ましくは３～２０、さらに好ましくは４～１２である。
Ｒ^２で示される有機基としては、２価の炭化水素基が挙げられ、より具体的には２価の飽和脂肪族炭化水素基、２価の不飽和炭化水素基、２価の芳香族炭化水素基が挙げられる。
また、Ｒ^２で示される有機基は、ヘテロ原子を有する炭化水素基でもよく、具体的には、ヘテロ原子を有する２価の飽和脂肪族炭化水素基、ヘテロ原子を有する２価の不飽和炭化水素基、ヘテロ原子を有する２価の芳香族炭化水素基が挙げられる。
２価の飽和脂肪族炭化水素基又は２価の不飽和炭化水素基は、直鎖状でもよいし、分岐構造や環状構造を有してもよい。
ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、ハロゲン原子等が挙げられ、中でも酸素原子が好ましく、エーテル結合の酸素原子であることが好ましい。
Ｒ^２で示される有機基としては、上記した中では、２価の飽和脂肪族炭化水素基が好ましい。

具体的なジアミン化合物としては、アルカンジアミンが挙げられる。より具体的には、１，２－エタンジアミン、１，３－プロパンジアミン、１，４－ブタンジアミン、１，４－ペンタンジアミン、１，５－ペンタンジアミン、１，４－ヘキサンジアミン、１，６－ヘキサンジアミン、１，４－ヘプタンジアミン、１，７－ヘプタンジアミン、１，４－オクタンジアミン、１，８－オクタンジアミン、１，４－ノナンジアミン、１，９－ノナンジアミン、１，４－デカンジアミン、１，１０－デカンジアミン、１，４－ウンデカンジアミン、１，１１－ウンデカンジアミン、１，４－ドデカンジアミン、１，１２－ドデカンジアミンなどの直鎖状アルカンジアミン、２－メチル－１，５－ペンタンジアミン、３－メチル－１，５－ペンタンジアミン、２－メチル－１，８－オクタンジアミン、２，２，４－トリメチル－１，６－ヘキサンジアミン、２，４，４－トリメチル－１，６－ヘキサンジアミン、５－メチル－１，９－ノナンジアミン等の分岐状アルカンジアミン、１，４－シクロヘキサンジアミンなどの環状アルカンジアミンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、２種以上を用いることができる。
また、アルカンジアミン以外にもイソイジドジアミンなどの環状エーテル構造を有する化合物などでもよい。
これらの中では、直鎖状アルカンジアミンが好ましく、炭素数４～１２の直鎖状アルカンジアミンがより好ましい。

なお、第２工程（すなわち、第１反応器２１）にて、脱アルコール縮合反応にて使用するアミン系化合物及びアルコール系化合物（２）は、上記したジオール系化合物、ジアミン系化合物以外の化合物でもよい。
具体的には、４，４’－メチレンビスカテコール、４，４’－イソプロピリデンビスカテコール、４，４’－メチレンビス（プロピルカテコール）、４，４’－イソプロピリデンビス（プロピルカテコール）などのビスカテコール系化合物、ジグリセロールなどの水酸基を３つ以上有するアルコール系化合物（２）などが挙げられる。
また、これら以外でも、飽和アルキルアルコール、不飽和アルキルアルコール、飽和アルキルアミン、不飽和アルキルアミンなどでもよい。これらは水酸基又はアミノ基を１つ有していてもよいし、水酸基又はアミノ基を３つ以上有してもよい。

第２工程において、ジオール系化合物を使用する場合、カーボネート化合物とジオール系化合物により生成される第１生成物は、例えば、ジオール系化合物の２つの水酸基それぞれにカーボネート化合物が付加縮合された化合物である。具体的には、カーボネート化合物と、式（２）で表されるジオール系化合物により、第１生成物として、例えば、以下の式（4-1）で表されるジカーボネート化合物が合成される。

（なお、式（4-1）においてＲ^１は上記と同様である。）

また、ジアミン系化合物を使用する場合には、第２工程にてカーボネート化合物とジアミン系化合物により生成される第１生成物は、例えば、ジアミン系化合物の２つのアミノ基それぞれにカーボネート化合物が付加縮合された化合物である。具体的には、カーボネート化合物と、式（３）で表されるジアミン系化合物により、第１生成物として、例えば、以下の式（5-1）で表されるジカーバメート化合物が合成される。

（なお、式（5-1）においてＲ^２は上記と同様である。）

また、第１反応器２１（第２工程）においては、カーボネート化合物と、式（２）で表されるジオール系化合物及び式（３）で表されるジアミン系化合物から選択される少なくとも１種とが重縮合されて、第１生成物として、以下の式（4-2）及び式（5-2）で表される繰り返し単位の少なくともいずれかを有する重合体が合成されてもよい。本実施形態では、少ない工程数で一酸化炭素から有用なポリマーが生成できる。

（なお、式（4-2）及び式（5-2）それぞれにおいてＲ^１、Ｒ^２は上記と同様である。）

本実施形態において得られる重合体は、ポリカーボネート、ポリウレタンなどである。本発明では、ホスゲン、ジイソシアネートなどの毒性の高い原料を使用しなくてもポリカーボネート、ポリウレタンを生成できる。
より具体的には、カーボネート化合物と、式（２）で表されるジオール系化合物を重縮合することで、第２工程において以下の式（4-3）で表されるポリカーボネートが得られる。また、例えば、カーボネート化合物と、式（３）で表されるジアミン系化合物を重縮合することで、以下の式（5-3）で表されるポリウレタンが得られる。

（式（4-3）、（5-3）において、Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ上記と同じである。また、ｎ１、ｎ２はそれぞれ独立に２以上の整数である）
ｎ１、ｎ２はそれぞれ独立に、好ましくは１０以上、より好ましくは５０以上であり、また、好ましくは５０００以下、より好ましくは２０００以下である。

第１反応器２１において、アミン系化合物及びアルコール系化合物（２）から選択される少なくとも１種に対する、カーボネート化合物の使用量は、目的生成物によって異なる。例えば、上記のように、ジカーボネート化合物やジカーバメート化合物を目的生成物とする場合には、ジアミン系化合物及びジオール系化合物から選択される少なくとも１種の仕込み量に対する、カーボネート化合物の仕込み量は、モル比で、過剰にするとよく、好ましくは１．９以上５０以下、より好ましくは２以上１２以下である。
また、上記したように、第１反応器２１にて生成される目的生成物が、重合体である場合には、ジアミン系化合物及びジオール系化合物から選択される少なくとも１種の仕込み量に対する、カーボネート化合物の仕込み量は、モル比で１に近いことが好ましく、例えば、０．５以上２以下、より好ましくは０．９５以上１．０５以下である。

第２工程において、カーボネート化合物と、アミン系化合物及びアルコール系化合物（２）から選択される少なくともいずれかとの反応は、触媒存在下で行うとよい。
カーボネート化合物と、アミン系化合物とを反応させる際に使用する触媒としては、ルイス酸触媒、鉛、チタン又はジルコニウム系触媒、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物又はアルコラート触媒、アミジン化合物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の金属炭酸塩などが挙げられる。これらの中ではアミジン化合物が好ましい。

アミジン化合物としては、窒素原子の少なくとも１個が脂環式もしくは複素環式の１部を構成する環式アミジン化合物が挙げられる。好適な環式アミジン化合物は、窒素原子が、６員環および５員環、６員環および７員環、または２個の６員環からなる縮合環の一部を構成するものが挙げられる。具体的な環式アミジン化合物としては、１，５－ジアザビシクロ［４.３．０］ノン－５－エン（ＤＢＮ）、１，８－ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセ－７－エン（ＤＢＵ）、１，５，７－トリアザビシクロ［４．４．０］デセ－５－エン（ＴＢＤ）などが挙がられるが、これらの中では、ＴＢＤが好ましい。

また、カーボネート化合物と、アルコール系化合物（２）とを反応させる際に使用する触媒としては、一般的なエステル交換に使用される触媒を使用可能であり、金属触媒、含窒素塩基性化合物などが挙げられる。金属触媒としては、酸化ジブチルスズなどのスズ化合物が好ましい例として挙げられる。また、含窒素塩基性化合物としては、２－アミノピリジン、４－アミノピリジン、４－ジメチルアミノピリジン、４－ジエチルアミノピリジンなどのピリジン類が挙げられ、これらの中では、４－ジメチルアミノピリジンが好ましい。
使用される触媒量は、アミン系化合物及びアルコール系化合物（２）から選択される少なくとも１種に対して、モル比で例えば０．００１以上０．４以下、好ましくは０．００５以上０．２以下である。

第１反応器２１（第２工程）において、カーボネート化合物から第１生成物を生成する反応を行う際の反応温度は、例えば、２５℃以上４００℃以下程度であればよいが、好ましくは７０℃以上１８０℃以下である。

さらに、第１反応器２１（第２工程）における反応温度は、段階的に向上させていってもよい。例えば原料としてジオール系化合物を使用する場合には、１００℃以上１５０℃以下程度で第１段階の反応を行い、それよりも２０～６０℃程度高い反応で第２段階の反応を行ってもよい。このように段階的に反応を行うと、重合体なども生成しやすくなる。
第１反応器２１では、連続反応を行ってもよいし、バッチ反応を行ってもよい。バッチ反応を行う場合、第１反応器２１における反応時間は、特に限定されないが、３０分以上６０時間以下程度である。

第１反応器２１（第２工程）では、第１生成物が合成されながら、アルコール系化合物（１）が脱離される。したがって、第１反応器２１内部の反応液には、アルコール系化合物（１）と、第１生成物とが混合した状態で存在する。また、第１反応器２１では、アルコール系化合物（１）と、第１生成物に加えて、通常、上記触媒や副生成物なども存在する。
そのため、第１反応器２１で脱離生成されたアルコール系化合物（１）は、第１生成物、さらには、触媒や副生成物などから分離される。分離されたアルコール系化合物（１）は供給経路２０Ｂを通って、第１電解セル１１のアノード側の領域（すなわち、第２電解槽１６）に戻される。なお、分離されたアルコール系化合物（１）は一旦別容器に貯めておき、必要時に供給経路２０Ｂを介して第２電解槽１６に供給させてもよい。供給経路２０Ｂは、第１電解セル１１のアノード側の領域と、第１反応器２１又は上記した別容器などとを連結する配管などである。また、分離されたアルコール系化合物（１）は、送液ポンプなどで第２電解槽１６に戻されるとよい。

アルコール系化合物（１）と第１生成物との分離は、第１反応器２１において行ってもよいし、第１反応器２１とは別に設けた分離装置により行ってもよい。また、アルコール系化合物（１）を分離する方法としては、アルコール系化合物を蒸留などにより留去する方法が挙げられる。

第１反応器２１にて分離を行う場合には、第１反応器２１に供給されたカーボネート化合物が所定の割合以上で第１生成物に変換された後、アルコール系化合物（１）を第１反応器２１から留去させればよい。
また、第１生成物を生成する反応を進行させながら（すなわち、脱アルコール反応を進行させながら）、脱離したアルコール系化合物（１）を留去してもよい。この場合、第１反応器２１の内部の温度を、アルコール系化合物（１）の沸点以上の温度にして、脱アルコール化反応を進行させながら、脱離したアルコール系化合物（１）を留去させるとよい。アルコール系化合物（１）は、溶媒、他の副生成物などとともに留去してもよく、そのような場合、得られた留去物をさらに精製してもよい。なお、ここでいうアルコール系化合物（１）の沸点とは、第１反応器２１の内部圧力下における沸点を意味し、したがって、第１反応器２１の内部が減圧される場合には、その減圧下の圧力におけるアルコール系化合物（１）の沸点を意味する。

第１反応器２１とは別に設けた分離装置（図示しない）により分離を行う場合、分離装置としては、蒸留器などを使用すればよい。分離装置が使用される場合、例えば、第１反応器２１から反応液が分離装置に送られ、分離装置にて分離されたアルコール系化合物（１）が、供給経路２０Ｂを通ってアノード側の領域（すなわち、第２電解槽１６）に送られるとよい。
さらに、アルコール系化合物（１）を分離する方法としては、アルコール系化合物（１）が液体で、第１生成物が固体ならば、固液分離により、アルコール系化合物を分離してもよい。この際、第１生成物の貧溶媒などを加えて第１生成物を析出させてもよい。固液分離としては、遠心分離などにより行ってもよいし、濾過などにより行ってもよい。アルコール系化合物（１）の分離は、溶解度の差などを利用して、分液抽出などを利用してもよい。また、上記各操作により第１生成物を適宜精製してもよい。
分離されたアルコール系化合物（１）は、送液ポンプなどで第２電解槽１６に供給されるとよい。

第１反応器２１で脱離したアルコール系化合物（１）は、第１電解セル１１のアノード側の領域（すなわち、第２電解槽１６）に送られ、第２電解槽１６にてカーボネート化合物の合成に再利用される。すなわち、アルコール系化合物（１）は、第２電解槽１６にて、上記と同様の方法により、ガス供給路１７から供給された一酸化炭素と電気化学反応により合成され、カーボネート化合物に変換される。

以上説明したように、本実施形態では、合成システム１０において、排出路２０Ａ及び供給経路２０Ｂにより循環経路２０が形成される。そして、その循環経路２０を通って、第１電解セル１１のアノード側にて生成された化合物（カーボネート化合物）が第１反応器２１に供給され、かつ第１反応器２１で脱離された化合物（アルコール系化合物）が電解セル１１のアノード側（第２電解槽１６）に供給される。すなわち、第１反応器２１及び第２電解槽１６それぞれで生成された化合物は、循環経路２０によって循環させられる。
本実施形態の合成システムは、このような循環経路２０が形成されることで、第１反応器２１及び第２電解槽１６で生成された化合物を容易に循環することが可能になり、第１及び第２工程を効率的に行うことが可能になる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本発明の第２の実施形態に係る合成システム３０は、図２に示すように、上記第１の実施形態の構成に加えて、第１反応器２１とは別の反応器である第２反応器２２を備える。以下、第２の実施形態の合成システムについて、第１の実施形態の合成システムとの相違点を説明する。
第1の実施形態では、上記のように、カーボネート化合物を脱アルコール化する反応が第１反応器２１のみで行われたが、本実施形態では第1及び第２反応器２１、２２の両方にて行われる。

第１反応器２１では、第１の実施形態と同様に、アルコール系化合物（１）を脱離させながら、第１生成物が生成され、脱離されたアルコール系化合物は供給経路２０Ｂを通って、第１電解セル１１のアノード側の領域（すなわち、第２電解槽１６）に戻される。上記のようにアルコール系化合物（１）と第１生成物との分離は、第１反応器２１で行われてもよいし、第１反応器２１とは別装置である分離装置（図示しない）により行われてもよい。

第１反応器２１で生成された第１生成物は、本実施形態では第２反応器２２に送られ、第２反応器２２にてさらに脱アルコール化反応することで第２生成物が合成される（第３工程）。第１生成物は、例えば、接続経路２０Ｅを介して第２反応器２２に送られるとよい。なお、第１生成物は、上記した分離装置が設けられる場合には、アルコール系化合物（１）から分離された第１生成物は、分離装置から接続経路２０Ｅを介して第２反応器２２に送られるとよい。接続経路２０Ｅは、例えば、配管などであってもよいし、第１生成物が固体である場合には、粉体にした第１生成物を輸送できる公知の粉体輸送手段であってもよい。また、接続経路２０Ｅを設けずに、第１反応器２１や分離装置などから第１生成物を取り出し、その取り出した第１生成物を第２反応器２２に仕込んでもよい。

本実施形態では、２つの反応器２１、２２を使用して目的生成物（第２生成物）を生成するので、各反応器２１、２２それぞれにおいて異なる反応条件に設定するなどして、目的生成物をより効率的に合成しやすくなる。具体的には、第２工程と第３工程において使用する触媒を互いに異なるものを使用したり、反応温度を互いに異なる温度にしたりすることで、目的生成物をより効率的に合成できる。

第２の実施形態でも第２工程（第１反応器２１）においては、カーボネート化合物からアルコール系化合物（１）を脱離しつつ、アミン系化合物や、アルコール系化合物などの化合物を付加して、第１生成物を得る反応が行われる。
また、第３工程（第２反応器２２）においては、第１生成物からアルコール系化合物（１）を脱離しつつ、アミン系化合物や、アルコール系化合物（２）などの化合物を付加して、第２生成物を得る反応が行われる。この場合、第２反応器２２には、第１反応器２１と同様に、ジオール系化合物及びジアミン系化合物などのアミン系化合物及びアルコール系化合物（２）の少なくともいずれかが、例えば、原料供給口１８Ｃを介して第２反応器２２に供給される。
ただし、ジオール系化合物及びジアミン系化合物を供給せずに、第１生成物を重合させて、第２生成物として第1生成物の重合体を生成してもよい。

第２の実施形態において、目的生成物（すなわち、第２生成物）は重合体であることが好ましい。そのため、第１生成物は、その重合体の前駆体化合物であることが好ましく、具体的にはジカーバメート化合物、ジカーボネート化合物が好ましい。
より具体的には、第１反応器２１（第２工程）では、上記ジアミン系化合物及びジオール系化合物のいずれかと、カーボネート化合物とから、第１生成物として、上記式(4-1)で表されるジカーボネート化合物、又は上記式(5-1)で表されるジカーバメート化合物が生成されることが好ましい。
なお、この場合のアミン系化合物及びアルコール系化合物（２）から選択される少なくとも１種に対する、カーボネート化合物の使用量は上記第１の実施形態で述べたとおりである。

一方で、第２反応器２２（第３工程）では、第１生成物と、第２反応器２２に供給されたジオール系化合物及びジアミン系化合物の少なくとも１種が重縮合されて、上記式（4-2）及び式（5-2）で表される繰り返し単位の少なくともいずれかを有する重合体が、第２生成物として合成されるとよい。この場合、第１生成物に対する、ジオール系化合物及びジアミン系化合物の少なくとも１種の仕込み量は、モル比で１に近いことが好ましく、例えば、０．５以上２以下、より好ましくは０．９５以上１．０５以下である。
また、第１生成物をジオール系化合物と、カーボネート化合物から生成し、目的生成物（第２生成物）としてポリカーボネートを得る場合には、第２反応器２２にはジオール系化合物及びジアミン系化合物が供給されず、ジカーボネート化合物などの第１生成物が重縮合されて上記式（4-2）で表される繰り返し単位を有する重合体が、第２生成物として生成されてもよい。

第２生成物として得られる重合体の具体例としては、上記した式(4-3)で表されるポリカーボネート、式(5-3)で表されるポリウレタンが挙げられる。
また、式(4-2)及び式(5-2)で表される繰り返し単位を両方有するポリウレタンであってもよい。両方の繰り返し単位を有するポリウレタンは、例えば第１生成物として、ジカーボネート化合物を生成するとともに、第２反応器２２にジアミン系化合物を供給して、ジカーボネート化合物とジアミン系化合物とを第２反応器２２（第３工程）にて重縮合することで合成できる。そのようなポリウレタンは、通常以下の式(4-4)で示される繰り返し単位を有する。

（なお、式(4-4)において、Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ上記と同じである。）

第２の実施形態においても、第２工程では、カーボネート化合物と、アミン系化合物及びアルコール系化合物（２）から選択される少なくともいずれかとの反応を、触媒存在下で行うとよい。また、第３工程では、第１生成物とアミン系化合物及びアルコール系化合物（２）から選択される少なくともいずれかとの反応、又は第1生成物の重合反応を、触媒存在下で行うとよい。
第２工程及び第３工程における触媒としては、第１の実施形態の第２工程で使用される触媒として列挙したものから適宜選択して使用すればよい。
また、第２工程において使用される触媒量は、アミン系化合物又はアルコール系化合物（２）に対して、モル比で例えば０．００１以上０．７５以下、好ましくは０．００５以上０．２以下である。
一方で、第３工程において使用される触媒量は、第１生成物に対して、モル比で例えば０．００１以上０．７５以下、好ましくは０．００５以上０．２以下である。

重合体を合成する際の重縮合反応は、一般的に、カーボネート化合物と、ジオール系化合物又はジアミン系化合物とを反応させて、ジカーバメート化合物、ジカーボネート化合物などを合成する反応に比べて、反応温度を高くする必要がある場合が多い。また、触媒を変更してほうが各反応における反応性が向上して、収率などが向上しやすい。
したがって、本実施形態では、上記のように、カーボネート化合物とジオール系化合物又はジアミン系化合物とを反応させて、第１生成物（例えば、上記式(4-1)又は式(5-1)で表される化合物）を生成する工程と、重縮合して重合体（例えば、式（4-2）及び式（5-2）で表される繰り返し単位の少なくともいずれかを有する重合体）とを生成する工程とを別々の反応器（第１及び第２反応器２１、２２）にて行うことで、より効率的に重合体である目的生成物を合成できるようになる。

第２の実施形態において、第１反応器２１（第２工程）において、カーボネート化合物から第１生成物を生成する反応を行う際の反応温度は、例えば、２５℃以上４００℃以下程度であればよいが、好ましくは７０℃以上１８０℃以下である。
第２の実施形態でも、第１反応器２１では、連続反応を行ってもよいし、バッチ反応を行ってもよい。バッチ反応を行う場合、第１反応器２１における反応時間は、特に限定されないが、３０分以上６０時間以下程度である。

第２反応器２２（第３工程）において、第１生成物から第２生成物を生成する反応を行う際の反応温度は、特に制限されないが、第１反応器２１（第２工程）における反応温度よりも高くすることが好ましい。具体的には、３０～１００℃程度高くすればよい。具体的な反応温度は、例えば１００℃以上２５０℃以下、好ましくは１４０℃以上２４０℃以下である。
第２反応器２２では、連続反応を行ってもよいし、バッチ反応を行ってもよい。バッチ反応を行う場合、第１反応器２１における反応時間は、特に限定されないが、３０分以上６０時間以下程度、好ましくは１時間以上１２時間以下である。

第２の実施形態の第２反応器２２（第３工程）では、第２生成物が合成されながら、アルコール系化合物（１）が脱離される。したがって、第２反応器２２内部の反応液は、少なくともアルコール系化合物（１）と、第２生成物とが混合した状態で存在する。また、第２反応器２２では、アルコール系化合物（１）と、第２生成物に加えて、通常、上記触媒、副生成物、原料である第１生成物なども存在する。そのため、第２反応器２２で脱離生成されたアルコール系化合物（１）は、第２生成物、さらには、触媒、副生成物、第１生成物などから分離すればよい。分離されたアルコール系化合物（１）は供給経路２０Ｃを通って、第１電解セル１１のアノード側の領域（すなわち、第２電解槽１６）に戻される。なお、分離されたアルコール系化合物（１）は一旦別容器に貯めておき、必要時に供給経路２０Ｃを介して第２電解槽１６に供給されるとよい。供給経路２０Ｃは、第１電解セル１１のアノード側の領域と、第１反応器２２又は上記した別容器などとを連結する配管などである。また、分離されたアルコール系化合物（１）は、送液ポンプなどで第２電解槽１６に戻されるとよい。

アルコール系化合物（１）と第２生成物との分離は、第２反応器２２において行ってもよいし、第２反応器２２とは別に設けた分離装置により行ってもよい。また、アルコール系化合物（１）を分離する方法としては、アルコール系化合物を蒸留などにより留去する方法が挙げられる。

第２反応器２２にて分離を行う場合には、第２反応器２２に供給された第１生成物が所定の割合以上で第２生成物に変換された後、アルコール系化合物（１）を第１反応器２１から留去させればよい。
また、第２生成物を得る反応を進行させながら（すなわち、脱アルコール反応を進行させながら）、脱離したアルコール系化合物（１）を留去してもよい。この場合、第２反応器２２の内部の温度（反応温度）を、アルコール系化合物（１）の沸点以上の温度にして、脱アルコール化反応を進行させながら、脱離したアルコール系化合物（１）を留去させるとよい。このとき、第２反応器２２の内部を減圧などして、アルコール系化合物（１）の沸点を低下させ、アルコール系化合物（１）を留去しやすくしておくとよい。アルコール系化合物（１）は、溶媒、他の副生成物などとともに留去してもよく、そのような場合、得られた留去物をさらに精製してもよい。

また、第２反応器２２とは別に設けた分離装置（図示しない）により分離を行う場合、分離装置としては、蒸留器などを使用すればよい。第１反応器２２とは別の分離装置を使用する場合、例えば、第１反応器２２から反応液が分離装置に送られ、分離装置にて分離されたアルコール系化合物（１）が、供給経路２０Ｃを通ってアノード側の領域（すなわち、第２電解槽１６）に送られるとよい。
さらに、アルコール系化合物（１）と第２生成物を分離する方法としては、アルコール系化合物（１）が液体、第２生成物が固体ならば、固液分離により、アルコール系化合物を第２生成物から分離してもよい。この際、第２生成物の貧溶媒などを加えて第２生成物を析出などさせてもよい。固液分離としては、遠心分離などにより行ってもよいし、濾過などにより行ってもよい。さらに、アルコール系化合物（１）の分離は、溶解度の差などを利用して、分液抽出などを利用してもよい。また、上記各操作により第２生成物を適宜精製してもよい。

本実施形態では、第１及び第２反応器２１、２２で脱離したアルコール系化合物（１）は、第１電解セル１１のアノード側の領域（すなわち、第２電解槽１６）に送られ、カーボネート化合物の合成に再利用される。
このように、本実施形態の合成システム３０では、第１の実施形態と同様に、排出路２０Ａ、供給経路２０Ｂにより循環経路が形成されるとともに、供給経路２０Ｃによりさらに別の循環経路が形成される。そして、これらの循環経路を通って、第１電解セル１１のアノード側にて生成された化合物（カーボネート化合物）が第１反応器２１、さらには、第２反応器２２にて目的生成物に変換され、その過程にて脱離された化合物（アルコール系化合物）が第１電解槽１６（すなわち、アノード側の領域）に供給される。すなわち、第１及び第２反応器２１、２２及び第２電解槽１６それぞれで生成された化合物は、循環経路によって循環させられる。
本実施形態の合成システムは、このような循環経路が形成されることで、第１反応器２１及び第２電解槽１６で生成された化合物を容易に循環することが可能になり、目的生成物の合成を効率的に行うことが可能になる。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
上記第１の実施形態では、第１電解セル１１のアノード側には、原料として使用される一酸化炭素が第１電解セル１１以外から供給されたが、第３の実施形態では、第１電解セル１１のカソード側にて生成された一酸化炭素が第１電解セル１１のアノード側に供給される。以下、本発明の第３の実施形態に係る合成システム３５について、図３を用いて、第１の実施形態の合成システムとの相違点を説明する。

第３の実施形態の合成システム３５は、第１連結路３６を備える。第１連結路３６は、第１電解槽１５と第２電解槽１６とを連結し、第１電解槽１５において生成した一酸化炭素を第２電解槽１６に供給させる。すなわち、本実施形態の第１連結路３６は、第１電解セル１１のアノード側に一酸化炭素を供給する第１ガス供給路である。
第１連結路３６は、例えば、第１電解槽１５と第２電解槽１６とを接続する導管等であり、流量調整機構等が設けられ、流量などが調整されてもよい。また、導管には、逆止弁などが取り付けられ、第１連結路３６を通って、第１電解槽１５から第２電解槽１６には気体が送られるが、逆方向には気体が送られないようにしてもよい。

第１電解セル１１の第１電解槽１５には、第２ガス供給路２５が接続され、第２ガス供給路２５を介して二酸化炭素が供給される。第１電解セル１１では、まず、第１電解槽１５に二酸化炭素が供給され、供給された二酸化炭素が、カソード１２上で還元され、一酸化炭素が生成される。カソード１２に含有される還元触媒（第１触媒）は、二酸化炭素を一酸化炭素に還元できる還元触媒ならばよく、第1の実施形態で説明した構成から適宜選択して使用されればよい。
第１電解槽１５において生成した一酸化炭素は、気体として第１連結路３６を通って第２電解槽１６に流入される。なお、一酸化炭素は、第１電解槽１５で未反応であった二酸化炭素と共に、第２電解槽１６に流入されてもよい。

なお、第1電解槽１５は、電解液等の充填液が充填されていない場合には、生成した一酸化炭素は順次、未反応であった二酸化炭素と気相で混合され、そのまま、第１連結路３６を通って、第２電解槽１６に流出されるとよい。また、二酸化炭素の還元反応では、一酸化炭素とともに、副生成物として水も生成される。副生成物として生成した水は、電解槽中にとどまり、一定量となったところで排出されるとよい。第１電解槽１５には、副生成物である水を排出するための排出口が設けられていてもよい。

以上の第３の実施形態でも、第１電解セル１１で生成されたカーボネート化合物は、第１反応器２１にて第１生成物に変換されるとともに、第１反応器２１にて脱離されたアルコール系化合物（１）は、第１電解セル１１のアノード側の領域（第２電解槽１６）にて再利用されるので、目的生成物を効率的に生成することが可能になる。
さらに、本実施形態では、第１電解セル１１のカソード１２側で生成された一酸化炭素をそのまま、アノード１３側においてカーボネート化合物の生成に使用される。そのため、一酸化炭素供給源を別途設けなくてもよいので、効率的に目的生成物を得ることができる。

なお、上記第３の実施形態の合成システムでは、第１連結路３６に加えて、図４に示すように、第１電解槽１５と第２電解槽１６とを連結する第２連結路３７をさらに備えてもよい。
第２連結路３７は、例えば、第１電解槽１５と第２電解槽１６とを接続する導管等であり、流量調整機構等が設けられ、流量などが調整されてもよい。また、導管には、逆止弁などが取り付けられ、第２電解槽１６から第１電解槽１５には気体が送られるが、逆方向には気体が送られないようにしてもよい。
第３の合成システム３５では、第２連結路３７が設けられることで、第１電解槽１５及び第１連結路３６を通過して第２電解槽１６に流出された未反応の二酸化炭素は、さらに第２電解槽１６及び第２連結路３７を通過し、気体として第１電解槽１５に再び流入することが可能になる。このように、二酸化炭素は、第１電解槽１５、第１連結路３６、第２電解槽１６、第２連結路３７、第１電解槽１５という回路を循環し、その循環の過程で、カソード１２上における還元反応に供されるため、二酸化炭素の一酸化炭素への転化率を高めることができる。

また、第２連結路３７を通過して、第１電解槽１５に流入される成分は、上記した未反応の二酸化炭素の他、第１電解槽１５で生成して第２電解槽１６に流出された一酸化炭素のうち、アノード側の反応に供されなかった未反応の一酸化炭素等も含んでいてもよい。一酸化炭素は、二酸化炭素と同様に、第２電解槽１６、第２連結路３７、第１電解槽１５、第１連結路３６、及び第２電解槽１６の順に循環して、その循環の過程で、アノード側の反応に供されるとよい。これにより、一酸化炭素からカーボネート化合物への変換率が上昇する。

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
上記第２の実施形態では、第１電解セル１１のアノード側には、原料として使用される一酸化炭素が第１電解セル１１以外から供給されたが、第４の実施形態では、第１電解セル１１のカソード側にて生成された一酸化炭素が第１電解セル１１のアノード側に供給される。以下、本発明の第４の実施形態に係る合成システム４０について、図５を用いて、第２の実施形態の合成システムとの相違点を説明する。

第４の実施形態の合成システム４０は、第１連結路３６を備える。第１連結路３６は、第３の実施形態における第1連結路と同様である。また、第１電解セル１１の第１電解槽１５には、第３の実施形態と同様に、第２ガス供給路２５が接続され、第２ガス供給路２５を介して二酸化炭素が供給される。そして、第３の実施形態と同様に、第１電解セル１１ではカソード側で一酸化炭素が生成され、その一酸化炭素がアノード１３側においてカーボネート化合物の生成に使用される。そのため、本実施形態でも第３の実施形態と同様に、一酸化炭素供給源を別途設けなくてもよいので、効率的に目的生成物を得ることができる。

第４の実施形態でも、第１電解セル１１で生成されたカーボネート化合物は、第１反応器２１にて第１生成物に変換されるとともに、第１生成物は第２反応器２２に供給され、第２反応器２２にて第２生成物が生成される。また、第１及び第２反応器２１、２２で脱離されたアルコール系化合物は、第１電解セル１１のアノード側の領域（第２電解槽１６）に供給されるので、第２の実施形態と同様に目的生成物を効率的に生成することが可能になる。

また、第４の実施形態でも、第３の実施形態と同様に第２連結路（図示しない）を設けてもよい。第２連結路を設けて、一酸化炭素、二酸化炭素を第１電解セル１１において循環させることで、二酸化炭素から一酸化炭素への変換率、及び一酸化炭素からカーボネート化合物への変換率を上昇させることが可能になる。

なお、以上の第３及び第４の実施形態では、電解説１１のアノード側の領域（第２電解槽１６）に供給される全ての一酸化炭素が、カソード側の領域（第１電解槽１５）から供給される態様を示したが、一部が第１電解槽１５から供給され、一部が別の一酸化炭素供給源から供給されてもよい。

［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
上記第１の実施形態では、第１電解セル１１のアノード側には、一酸化炭素供給源から一酸化炭素が供給されたが、図６に示すように、第５の実施形態の合成システム５０では、第１電解セル１１とは別の電解セル（「第２電解セル５１」ともいう）が設けられ、第２電解セル５１にて生成された一酸化炭素が第１電解セル１１のアノード側に供給される。
以下、第５の実施形態について、第１の実施形態との相違点を説明する。

図６に示すように、第２電解セル５１は、第１電解セル１１と同様に、セル内部に、カソード５２、アノード５３を備える。第２電解セル５１は、さらにイオン輸送膜５４を備え、イオン輸送膜５４により区画され、二室に隔てられた二室型隔膜式セル構造を有し、第１電解槽５５及び第２電解槽５６が形成される。第１電解槽５５及び第２電解槽５６は、内部にカソード５２及びアノード５３がそれぞれ配置され、カソード５２側の領域（カソード領域）と、アノード５３側の領域（アノード領域）を構成する。
カソード５２及びアノード５３は、例えば、図６に示すように、イオン輸送膜５３の両面それぞれに配置され、かつ接合され、イオン輸送膜５４とともに膜－電極接合体を構成する。カソード５２及びアノード５３には、電源５９が接続され、電源５９によりカソード５２とアノード５３の間に電圧が印加される。

カソード５２は、第１電解セル１１のカソード１２同様に、還元触媒を含有し、その還元触媒には、二酸化炭素を一酸化炭素に還元できる触媒を使用すればよく、例えば、上記した還元触媒（第1触媒）から適宜選択して使用されればよい。第１電解槽５５には、ガス供給路５８（「第３ガス供給路」ともいうことがある）が接続され、ガス供給路５８を介して二酸化炭素が供給される。第1電解槽５５では、まず、第１電解槽５５に二酸化炭素が供給され、供給された二酸化炭素が、カソード５２上で還元され、一酸化炭素が生成される。生成された一酸化炭素は、第２電解セル５１の第１電解槽５５（すなわち、カソード側の領域）と、第１電解セル１１の第２電解槽１６（アノード側の領域）とを連結する、連結路５７を介して、第１電解セル１１の第２電解槽１６に供給されるとよい。すなわち、連結路５７は、第１電解セル１１に一酸化炭素を供給する第１ガス供給路となる。

第２電解セル５１のアノード５３は、被酸化物を酸化できる触媒を含有すればよく、その触媒は、上記した第２触媒から適宜選択されて使用されてもよいし、上記した第２触媒以外の触媒が使用されてもよい。また、第２電解槽５６において、後述するようにアルコール系化合物（１）からカーボネート化合物を生成する場合には、その反応を促進する第３触媒が、第２電解槽５６に含有されてもよい。第２触媒及び第３触媒の詳細な説明は上記したとおりであり、その詳細は省略する。

アノード５３側で酸化される被酸化物は、水などであってもよいし、第１電解セル１１と同様にアルコール系化合物（１）であってもよい。アルコール系化合物（１）を被酸化物に使用する場合には、第２電解セル５１でも、第1の実施形態の第１電解セル１１と同様に、カーボネート化合物が生成されることになる。その生成されたカーボネート化合物を用いて、上記各実施形態と同様に、第２電解セル５１とは別の反応器にて上記した第1生成物、第２生成物などが生成され、その反応器にて脱離されたアルコール系化合物（１）が第２電解セル５１などに供給されて原料として使用されてもよい。

以上の第５の実施形態でも、第１電解セル１１で生成されたカーボネート化合物は、第１反応器２１にて第１生成物に変換されるとともに、第１反応器２１にて脱離されたアルコール系化合物（１）は、第１電解セル１１のアノード側の領域（第２電解槽１６）にて再利用されるので、目的生成物を効率的に生成することが可能になる。

［第６の実施形態］
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
上記第２の実施形態では、第１電解セル１１のアノード側には、一酸化炭素供給源から一酸化炭素が供給されたが、図７に示すように、第６の実施形態の合成システム６０では、第５の実施形態と同様に、第２電解セル５１が設けられ、第２電解セル５１にて生成された一酸化炭素が第１電解セル１１のアノード側に供給される。
以下、第６の実施形態について、第２の実施形態との相違点を説明する。

第２電解セル５１は、上記した第５の実施形態で説明したとおりの構成を有し、第２電解セル５１のカソード側にて生成された一酸化炭素が、連結路５７を介して、第１電解セル１１の第２電解槽１６に供給される。

第６の実施形態でも、第１電解セル１１で生成されたカーボネート化合物は、第１反応器２１にて第１生成物に変換されるとともに、第１生成物は第２反応器２２に供給され、第２反応器２２にて第２生成物が生成される。また、第１及び第２反応器２１、２２で脱離されたアルコール系化合物（１）は、第１電解セル１１のアノード側の領域（第２電解槽１６）に供給されるので、第２の実施形態と同様に目的生成物を効率的に生成することが可能になる。

なお、以上の第５及び第６の実施形態では、第１電解セル１１のアノード側の領域（第２電解槽１６）に供給される全ての一酸化炭素が、第２電解セル５１のカソード側の領域（第１電解槽５５）から供給される態様を示したが、一部が第２電解セル５１から供給され、一部が別の一酸化炭素供給源から供給されてもよい。例えば、一部の一酸化炭素は、第３及び第４の実施形態で示したように、第１電解セル１１のカソード側の領域（第１電解槽１５）から供給されてもよいし、他の一酸化炭素供給源から供給されてもよい。
また、以上の各実施形態において、電解セル１１は、膜－電極接合体を有する構成であったが、このような構成に限定されず、イオン輸送膜と両電極は互いに離れた位置に配置されてもよい。この場合、例えば、電解セルが電解液で満たされ、その電解液を区画するようにイオン輸送膜が設けられ、かつイオン輸送膜によって区画された各領域の電解液それぞれの内部にカソード及びアノードが配置されるとよい。電解セル５１についても同様である。

上記の通り、本発明は、以下の［１］～［７４］を提供するものである。
［１］カソードとアノードを有する第１電解セルの前記アノード側において、一酸化炭素と、アルコール系化合物（１）からカーボネート化合物を生成する第１工程と、
前記カーボネート化合物を脱アルコール化反応することで第１生成物を合成する第２工程とを備え、
前記第２工程にて脱離したアルコール系化合物（１）が、前記第１工程にて再利用される合成方法。
［２］前記カーボネート化合物がジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、ジプロピルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、及びジフェニルカーボネートから選択される少なくとも1種である上記［１］に記載の合成方法。
［３］前記第２工程では、カーボネート化合物からアルコール系化合物（１）を脱離しつつ、アミン系化合物及びアルコール系化合物（２）から選択されると少なくとも１種を前記カーボネート化合物に付加することで第１生成物を合成する上記［１］又は［２］に記載の合成方法。
［４］前記第２工程を第１反応器にて行い、前記アミン系化合物及びアルコール系化合物（２）からなる群から選択されると少なくとも１種の化合物が第１反応器に接続される原料供給口より、第１反応器に供給される上記［３］に記載の合成方法。
［５］前記第２工程では、前記カーボネート化合物と、ジオール系化合物及びジアミン系化合物から選択される少なくとも１種とが、脱アルコール縮合反応することで第１生成物を合成する上記［１］～［４］のいずれかに記載の合成方法。
［６］前記第１生成物が、ジカーボネート化合物及びジカーバメート化合物からなる群から選択される少なくとも１種を含む上記［１］～［５］のいずれかに記載の合成方法。

［７］前記第１生成物が、以下の式（4-1）及び（5-1）で表される化合物からなる群から選択される少なくとも１種である、上記［５］又は［６］に記載の合成方法。

（式（4-1）、（4-2）において、Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ独立に炭素数１～３０の有機基を示す。）
［８］前記ジアミン系化合物及びジオール系化合物から選択される少なくとも１種の仕込み量に対する、カーボネート化合物の仕込み量は、１．９以上５０以下である上記［５］～［７］のいずれかに記載の合成方法。
［９］前記第１生成物が、以下の式（4-2）及び（5-2）で表される繰り返し単位の少なくともいずれかを有する重合体である上記［５］～［８］のいずれかに記載の合成方法。

（式（4-2）、（5-2）において、Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ独立に炭素数１～３０の有機基を示す。）
［１０］前記第１生成物が重合物を含み、
前記ジアミン系化合物及びジオール系化合物から選択される少なくとも１種の仕込み量に対する、カーボネート化合物の仕込み量が０．５以上２以下である上記［５］～［９］のいずれかに記載の合成方法。
［１１］前記第２工程における脱アルコール化反応を触媒存在下で行う上記［１］～［１０］のいずれかに記載の合成方法。
［１２］前記第２工程にて脱離したアルコール系化合物（１）を前記第１生成物から分離する上記［１］～［１１］のいずれかに記載の合成方法。

［１３］前記第２工程を第１反応器にて行い、
前記第１反応器とは別の反応器である第２反応器にて、前記第１生成物をさらに脱アルコール化反応することで第２生成物を合成する第３工程を備え、
前記第３工程にて脱離したアルコール系化合物（１）が、前記第１工程にて再利用される上記［１］～［１２］のいずれかに記載の合成方法。
［１４］前記第２生成物が、以下の式（4-2）及び（5-2）で表される繰り返し単位の少なくともいずれかを有する重合体である上記［１３］に記載の合成方法。

（式（4-2）、（5-2）において、Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ独立に炭素数１～３０の有機基を示す。）
［１５］前記第２生成物が、以下の式（4-4）で表される繰り返し単位を有する上記［１３］又は［１４］に記載の合成方法。

（なお、式(4-4)において、Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ独立に炭素数１～３０の有機基を示す。）
［１６］前記第２工程にて脱離したアルコール系化合物（１）と第１生成物とを分離して、分離された第１生成物を、前記第２反応器に送る上記［１３］～［１５］のいずれかに記載の合成方法。
［１７］前記第３工程では、前記第１生成物からアルコール系化合物（１）を脱離しつつ、アミン系化合物、及びアルコール系化合物（２）からなる群から選択される少なくとも１種の化合物を付加して、第２生成物を得る上記［１３］～［１６］のいずれかに記載の合成方法。
［１８］前記第２反応器に設けられた原料供給口からアミン系化合物、及びアルコール系化合物（２）からなる群から選択される少なくとも１種の化合物を前記第２反応器に供給する上記［１３］～［１７］のいずれかに記載の合成方法。
［１９］前記アミン系化合物、及びアルコール系化合物（２）からなる群から選択される少なくとも１種が、ジオール系化合物及びジアミン系化合物からなる群から選択される少なくとも１種である上記［１７］又は［１８］に記載の合成方法。
［２０］第３工程における、第１生成物に対する、ジオール系化合物及びジアミン系化合物の少なくとも１種の仕込み量は、０．５以上２以下である上記［１９］に記載の合成方法。
［２１］前記第３工程における脱アルコール化反応を触媒存在下で行う上記［１３］～［２０］のいずれかに記載の合成方法。
［２２］前記第３工程にて脱離したアルコール系化合物（１）を第２生成物から分離する上記［１３］～［２１］のいずれかに記載の合成方法。

［２３］前記ジオール系化合物が、以下の式（２）で表される化合物である上記［５］～［２２］のいずれかに記載の合成方法。
ＯＨ－Ｒ^１－ＯＨ （２）
なお、式（２）において、Ｒ^１は炭素数１～３０の有機基を表す。
［２４］前記ジオール系化合物が、アルカンジオール、ポリアルキレングリコール、及びビスフェノール系化合物からなる群から選択される少なくとも１種である上記［５］～［２３］のいずれかに記載の合成方法。
［２５］前記ビスフェノール系化合物が、以下の式（2-1）で表される化合物である上記［２４］に記載の合成方法。

式（2-1）において、Ｒ¹²及びＲ¹³はそれぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、フェニル基であり、あるいは、Ｒ¹²及びＲ¹³は結合し、環を形成する炭素数が５～８であるシクロアルカン構造を形成する。シクロアルカンの水素原子がメチル基で置換されてもよい。Ｒ¹⁴、Ｒ¹⁵、Ｒ¹⁶、及びＲ¹⁷はそれぞれ独立に水素原子、炭素数１～８のアルキル基、炭素数１～４のアルコキシ基である。
［２６］前記ジアミン系化合物が、以下の式（３）で表される化合物である上記［５］～［２５］のいずれかに記載の合成方法。
Ｈ_２Ｎ－Ｒ^２－ＮＨ_２ （３）
なお、式（３）において、Ｒ^２は炭素数１～３０の有機基を表す。
［２７］ジアミン系化合物が、アルカンジアミン、及び環状エーテル構造を有する化合物からなる群から選択される少なくとも１種である上記［５］～［２６］のいずれかに記載の合成方法。

［２８］前記一酸化炭素の少なくとも一部が、前記第１電解セルのカソード側にて、二酸化炭素を還元することにより生成される上記［１］～［２７］のいずれかに記載の合成方法。
［２９］前記第１電解セルが、第１電解槽と、第２電解槽と、前記第１及び第２電解槽を区画するイオン輸送膜とを備え、
前記第１電解槽及び第２電解槽それぞれの内部に前記カソード及び前記アノードがそれぞれ配置され、
第１電解槽で生成された一酸化炭素を、第１電解槽と第２電解槽を連結する第１連結路を介して、第２電解槽に供給する上記［１］～［２８］のいずれかに記載の合成方法。
［３０］前記第１電解槽、前記第２電解槽、前記第１連結路、及び第１電解槽と第２電解槽を連結する第２連結路により形成される回路を、一酸化炭素及び二酸化炭素の少なくともいずれかを循環させる上記［２９］のいずれかに記載の合成方法。

［３１］前記一酸化炭素の少なくとも一部が、前記第１電解セルとは別の電解セルである第２電解セルのカソード側において生成される上記［１］～［３０］のいずれかに記載の合成方法。
［３２］前記第２電解セルが、第１電解槽と、第２電解槽と、前記第１及び第２電解槽を区画するイオン輸送膜とを備え、
前記第２電解セルの前記第１電解槽及び第２電解槽それぞれの内部にカソード及びアノードがそれぞれ配置され、
前記第２電解セルにおいて、第１電解槽に二酸化炭素が供給され、供給された二酸化炭素が、カソードで還元され一酸化炭素が生成され、
前記第２電解セルで生成された一酸化炭素が、供給路を介して第１電解セルに供給される上記［３１］に記載の合成方法。

［３３］前記第１電解セルが、第１電解槽と、第２電解槽と、前記第１及び第２電解槽を区画するイオン輸送膜とを備え、
前記第１電解セルにおける前記第１電解槽及び第２電解槽それぞれの内部に前記カソード及び前記アノードがそれぞれ配置される上記［１］～［３２］のいずれかに記載の合成方法。
［３４］前記イオン輸送膜が、カチオン輸送膜又はアニオン輸送膜である上記［３３］に記載の合成方法。
［３５］前記イオン輸送膜が、カチオン輸送膜である上記［３４］に記載の合成方法。
［３６］前記第１電解セルにおいて、前記カソードが還元触媒を含み、かつ前記第１電解槽に還元触媒によって還元可能な被還元化合物が配置される上記［３３］～［３５］のいずれかに記載の合成方法。
［３７］前記被還元化合物が、二酸化炭素を含む上記［３６］に記載の合成方法。
［３８］前記第１電解セルの第２電解槽の内部には、前記アルコール系化合物（１）又は前記アルコール系化合物（１）と溶媒との混合液が充填される上記［３３］～［３７］のいずれかに記載の合成方法。
［３９］前記アルコール系化合物（１）又は前記混合液には、電解質塩が添加される上記［３８］に記載の合成方法。
［４０］前記第１電解セル、第２電解セル、又は両方のカソードが、還元触媒（第１触媒）を含む上記［１］～［３９］のいずれかに記載の合成方法。
［４１］前記還元触媒が金属、金属化合物、及びヘテロ原子もしくは金属の少なくともいずれかを含有するカーボン化合物からなる群から選択される上記［４０］に記載の合成方法。
［４２］前記金属、又は前記金属化合物若しくはカーボン化合物における金属が、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ及びＡｇからなる群から選択される少なくとも１種の金属である上記［４１］に記載の合成方法。
［４３］前記第１電解セルのアノードが一酸化炭素とアルコール系化合物（１）からカーボネート化合物を生成する反応を促進する第２触媒を含む上記［１］～［４２］のいずれかに記載の合成方法。
［４４］前記第２触媒が、鉄、金、銅、ニッケル、白金、パラジウム、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、これら金属の無機金属化合物及び有機金属化合物、並びに導電性炭素材料からなる群から選択される少なくとも１種を含む上記［４３］に記載の合成方法。
［４５］前記第２触媒が、金属ハロゲン化物を含む上記［４３］又は［４４］に記載の合成方法。

［４６］前記アルコール系化合物（１）が、下記一般式（１）で表される化合物から選択される上記［１］～［４５］のいずれかに記載の合成方法。
ＲＯＨ （１）
（Ｒは、炭素数１～１５の有機基を示す。）
［４７］前記アルコール系化合物（１）が、前記一般式（１）で表される化合物であり、かつＲが、炭素数１～８のアルキル基、炭素数２～８のアルケニル基、及び炭素数６～８のアリール基のいずれかである化合物、並びに以下の一般式(1-1)で表され、かつＲ¹¹が炭素数２～４の２価の飽和炭化水素基を示す化合物からなる群から選択される上記［４６］の記載の合成方法。
ＨＯ－Ｒ¹¹－ＯＨ （1-1）
［４８］前記アルコール系化合物（１）が、メタノール、エタノール、フェノール、１－プロパノール、エチレングリコール、及びプロピレングリコールからなる群から選択される少なくとも１種である上記［１］～［４７］のいずれかに記載の合成方法。
［４９］前記第１工程において、下記式（i）又は (ii)で示される反応により、カーボネート化合物が生成される上記［１］～［４８］のいずれかに記載の合成方法。
ＣＯ＋２ＲＯＨ→（ＲＯ）_２ＣＯ＋２Ｈ^＋＋２ｅ^－ （i）

ただし、Ｒが、炭素数１～１５の有機基を示し、Ｒ¹¹が炭素数２～１５の２価の飽和炭化水素基を示す。

［５０］カソードとアノードを有し、前記アノードが一酸化炭素とアルコール系化合物（１）からカーボネート化合物を生成する反応を促進する触媒を含む第１電解セルと、
前記第１電解セルの前記アノード側に一酸化炭素を供給する第１ガス供給路と、
カーボネート化合物を脱アルコール化反応して第１生成物を生成させる第１反応器と、
前記第１電解セルのアノード側にて生成されたカーボネート化合物を第１反応器に供給し、かつ前記第１反応器にて脱離されたアルコール系化合物（１）を、前記第１電解セルのアノード側に供給できるように構成される循環経路と
を備える合成システム。
［５１］前記第１反応器に接続され、アミン系化合物、及びアルコール系化合物（２）からなる群から選択される少なくとも１種の化合物を供給するための原料供給口を備える上記［５０］に記載の合成システム。
［５２］前記第１反応器にて脱離されたアルコール系化合物（１）を第１生成物から分離可能な分離装置を備える上記［５０］又は［５１］に記載の合成システム。

［５３］前記第１反応器にて生成された第１生成物を脱アルコール化反応して第２生成物を生成させる第２反応器と、
前記第２反応器にて脱離されたアルコール系化合物（１）を、前記第１電解セルのアノード側に供給する供給経路と
を備える上記［５０］～［５２］のいずれかに記載の合成システム。
［５４］前記第２反応器に設けられ、アミン系化合物、及びアルコール系化合物（２）からなる群から選択される少なくとも１種の化合物を供給するための原料供給口を備える上記［５３］に記載の合成システム。
［５５］前記第２反応器にて脱離されたアルコール系化合物（１）を前記第２生成物から分離可能な分離装置を備える上記［５３］又は［５４］に記載の合成システム。
［５６］前記第２反応器にて脱離されたアルコール系化合物（１）を、第１電解セルのアノード側に戻すための供給経路を備える上記［５３］～［５５］のいずれかに記載の合成システム。

［５７］前記第１電解セルの前記カソード側に二酸化炭素を供給する第２ガス供給路を備え、
前記第１電解セルのカソードが二酸化炭素を一酸化炭素に還元する触媒を含み、
前記第１ガス供給路が、前記第１電解セルのカソード側とアノード側を連結した第１連結路である、上記［５０］～［５６］のいずれかに記載の合成システム。
［５８］前記第１電解セルが、第１電解槽と、第２電解槽と、前記第１及び第２電解槽を区画するイオン輸送膜とを備え、
前記第１電解セルにおいて、前記第１電解槽及び第２電解槽それぞれの内部に前記カソード及び前記アノードがそれぞれ配置される上記［５０］～［５７］のいずれかに記載の合成システム。
［５９］前記イオン輸送膜が、カチオン輸送膜又はイオン輸送膜である上記［５８］に記載の合成システム。
［６０］前記イオン輸送膜が、カチオン輸送膜である上記［５９］に記載の合成システム。
［６１］前記第1電解セルの第２電解槽にて生成されたカーボネート化合物を排出し、その排出したカーボネート化合物を第１反応器に送出可能な排出路を備える上記［５８］～［６０］のいずれかに記載の合成システム。
［６２］第１反応器にて脱離されたアルコール系化合物（１）を、前記第１電解セルの前記第２電解槽に供給可能な供給経路を備える上記［５８］～［６１］のいずれかに記載の合成システム。
［６３］前記第１電解セルにおいて、前記カソードが、還元触媒を含み、かつ第１電解槽に還元触媒によって還元可能な被還元化合物が配置される上記［５８］～［６２］のいずれかに記載の合成システム。
［６４］前記被還元化合物が、二酸化炭素を含む上記［６３］に記載の合成システム。
［６５］前記第２電解槽の内部には、前記アルコール系化合物（１）又は前記アルコール系化合物（１）と溶媒との混合液が充填される上記［５８］～［６４］のいずれかに記載の合成システム。
［６６］前記アルコール系化合物（１）又は前記混合液には、電解質塩が添加される上記［６５］に記載の合成システム。
［６７］前記第１ガス供給路が、前記第１電解セルの前記第１電解槽と第２電解槽とを連結する第１連結路である、上記［５８］～［６６］のいずれかに記載の合成システム。
［６８］前記第１電解槽と第２電解槽とを連結する第２連結路をさらに備え、
前記第１電解槽、第２電解槽、前記第１連結路、及び第２連結路によって、一酸化炭素及び二酸化炭素の少なくともいずれかを循環させるための回路が形成される上記［６７］に記載の合成システム。
［６９］カソードとアノードを有し、該カソードが二酸化炭素を一酸化炭素に還元する触媒を含む第２電解セルと、
前記第２電解セルの前記カソード側に二酸化炭素を供給する第３ガス供給路を備え、
前記第１ガス供給路が、前記第２電解セルのカソード側と、第１電解セルのアノード側とを連結した連結路である上記［５０］～［６８］のいずれかに記載の合成システム。

［７０］前記第１電解セル、第２電解セル又は両方のカソードに含有される触媒が、金属、金属化合物、及びヘテロ元素もしくは金属の少なくともいずれかを含有するカーボン化合物からなる群から選択される上記［５０］～［６９］のいずれかに記載の合成システム。
［７１］前記金属、又は前記金属化合物若しくはカーボン化合物における金属が、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｕ及びＡｇからなる群から選択される少なくとも１種の金属である上記［７０］に記載の合成システム。
［７２］前記第１電解セルのアノードに含まれる触媒が、鉄、金、銅、ニッケル、白金、パラジウム、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、これら金属の無機金属化合物及び有機金属化合物、及び導電性炭素材料からなる群から選択される少なくとも１種を含む上記［５０］～［７１］のいずれかに記載の合成システム。
［７３］前記第１電解セルのアノードに含まれる触媒が、金属ハロゲン化物を含む上記［５０］～［７２］のいずれかに記載の合成システム。
［７４］上記［５０］～［７３］のいずれかに記載の合成システムにより行う、上記［１］～［４９］のいずれかに記載の合成方法。

以上の本発明によれば、一酸化炭素を出発原料とする合成方法、合成システムにおいて、後段の反応にて生成された有機化合物の副生成物を、電気化学反応にて再利用することで、効率的かつ実用的に、有機化合物を合成できる。

本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。

（実施例１）
３００ｍｇのＣｏ（II）（ＮＯ_３）_２を５０ｍｌのエタノールに溶解させ混合してコバルト錯体溶液を得た。次に、３０ｍｇの４，４’－ビピリジンを４０ｍｌのエタノールに混合し、１．７ｍｌのコバルト錯体溶液および１６０ｍｇのメソポーラスカーボンを加え、乾燥後、アルゴン下で４００℃で２時間焼成することでカソード触媒粉体を得た。３０ｍｇのカソード触媒粉体と、３ｍｇのＰＴＦＥを０．３ｍＬのイソプロパノールに分散させ、カーボンペーパー上に塗布した。これを８０℃で１時間加熱乾燥させてカソードを得た。
続いて、７０ｍｇのＰｄＣｌ_２（アルドリッチ社製）と１５０ｍｇのメソポーラスカーボン（アルドリッチ社製）を５０ｍｌのイオン交換水に分散させ、乾燥後、４００℃で焼成し、アノード触媒を得た。３０ｍｇのアノード触媒、３ｍｇのＰＴＦＥを、０．５ｍｌのイソプロパノールに分散させ、カーボンペーパー上に塗布し、８０℃で１時間乾燥することでアノードを得た。
得られたカソードとアノードを、ナフィオン（商標名）からなるイオン輸送膜に積層し、５９ＭＰａ、４１３Ｋで熱プレスすることで膜－電極接合体を作製した。第１電解槽と第２電解槽の空間を有する二室型隔膜式セル中央に膜－電極接合体をセットし、第１電解セルとした。また、第１及び第２反応器を用意して、第２の実施形態に係る合成システムを準備した。

第１電解槽に水を満たし、第２電解槽には、充填液として、電解質塩としてＬｉＢｒ（アルドリッチ社製）を０．２ｍｏｌ／Ｌ含有するメタノール（アルコール系化合物（１））を満たした。その後、１０ｍｌ／Ｌで一酸化炭素を吹き込みながら、２７３Ｋ（０℃）でカソード－アノード間に３．０Ｖの電圧を印加して、１時間電気化学反応を実施した。その後、ガスクロマトグラフィーにて分析したところ生成物としてジメチルカーボネート(ＤＭＣ,選択率９０％）、ジメトキシメタン（ＤＭＭ，選択率１０％)が生成されているのを確認できた。

次に、ＤＭＣ、ＤＭＭを含有する第２電解槽の充填液を抜き出して、蒸留装置により精製して、ＤＭＣを分離した。蒸留装置から分離したＤＭＣ、さらには１,４－ブタンジアミン、及び触媒としての１，５，７－トリアザビシクロ［４．４．０］デセ－５－エン（ＴＢＤ）を２／１／０．１のモル比で第１反応器に供給し、８０℃で６時間反応させた。

得られた反応液に水を混合し、次いで、有機層を分離後、エバポレーションにより濃縮し粉体を得た。得られた粉末状のジメチル－１,４－ブチレンジカーバメート（式(5-1)において、Ｒ^２が１,４－ブチレン基である化合物）を回収した。また、副生成物としてのメタノールは、第２電解槽に再供給した。
回収したジメチル－１,４－ブチレンジカーバメート、さらには１,４－ブタンジアミン、及びＫ_２ＣＯ_３を、モル比１／１／０．０５になるように第２反応器へ供給し１６０℃で６時間反応させた。得られた反応液を減圧雰囲気で加熱することで溶媒を分離して目的生成物である、式（5-3）で示し、Ｒ^２が１,４－ブチレン基であるポリウレタン１を得た。また、副生成物としてのメタノールは、第２電解槽に再供給した。

（実施例２）
実施例１において、ジアミン系化合物を１,４－ブタンジアミンから１,４－ヘキサンジアミンに変更したこと以外は実施例１と同様に行い、目的生成物としてポリウレタン２を得た。ポリウレタン２は、Ｒ^２が１,４－ヘキシレン基である式（5-3）で示される化合物であった。

（実施例３）
実施例１において、１,４－ブタンジアミンから１,４－デカンジアミンに変更したこと以外は実施例１と同様に行い、目的生成物としてポリウレタン３を得た。ポリウレタン３は、Ｒ^２が１，４－デキレン基である式（5-3）で示される化合物であった。

(実施例４)
第２反応器を省略した以外は実施例１と同様にして、第１の実施形態の合成システムを用意した。第１電解セルでは第２電解槽に一酸化炭素を吹き込み実施例１と同じ電気化学反応を行い、蒸留装置を使用してＤＭＣを分離した。
第１反応器に、蒸留装置からＤＭＣ、さらには、ジオール系化合物としての１,４－ブタンジオール、触媒としての４－ジメチルアミノピリジンをモル比１／１／０．０１になるように供給し、１３０℃で１時間、さらに減圧下で１７０℃で１時間反応させることで反応液を得た。なお、減圧下では、副生成物であるメタノール含む溶媒を留去しながら反応を進行させ生成物である固体を得た。留去された溶媒は蒸留することでメタノールを回収し、回収したメタノールは、第２電解槽に再供給した。
得られた反応液を減圧雰囲気で加熱することで溶媒を分離し再結晶化にて精製して、目的生成物である、式（4-3）で示され、Ｒ^１が１，４－ブチレン基であるポリカーボネート1を得た。

（実施例５）
第２の実施形態に係る合成システムを実施例１と同様に準備した。第１電解セルでは第２電解槽に一酸化炭素を吹き込み実施例４と同じ電気化学反応を行い、蒸留装置を使用してＤＭＣを分離した。
第１反応器に、蒸留装置からＤＭＣ、またジオール系化合物としてのビスフェノールＡ、触媒としてのＢｕ₂ＳｎＯをモル比１０／1／０．０２になるように供給し、１６０℃で４８時間反応させた。得られた反応液を減圧雰囲気で加熱することで溶媒を分離して、式（4-1）においてＲ^１が以下の式で示される、ビスフェノールＡビス(メチルカーボネート)(ＢＰＡＭＣ)を回収した。また、副生成物としてのメタノールは、第２電解槽に再供給した。

第２反応器に回収したＢＰＡＭＣ、及び、Ｂｕ₂ＳｎＯを、モル比１／０．５になるように供給し、２２０℃で２時間真空下で反応させることで反応液を得た。なお、減圧下では、副生成物であるメタノールを留去しながら反応を進行させ、回収したメタノールは、第２電解槽に再供給した。
得られた反応液をジクロロメタンに溶解させたのち、メタノールを加えることで粉体を得た。さらに再結晶化させることで精製して目的生成物である、式（4-3）においてＲ^１が以下の式で示される、ポリカーボネート２を得た。

（上記式において、＊は酸素原子との結合位置を示す。）

(実施例６)
実施例５において、ビスフェノールＡをｍ，ｍ’－ビスグアイアコールに変更した以外は同様に行い、ポリカーボネート３を得た。ポリカーボネート３は、式（4-3）においてＲ^１が以下の式で示される、ポリカーボネートである。

（上記式において、＊は酸素原子との結合位置を示す。）

(実施例７)
実施例１と同様にして、第１電解セルを用意し、さらに第１及び第２反応器を用意した。また、第１電解槽と第２電解槽とをテフロン（登録商標）チューブで連結させて第１連結路を形成し、第４の実施形態の合成システムを準備した。
第１電解槽にＣＯ_２（１ａｔｍ）を流通させ、第２電解槽には、電解質塩としてＬｉＢｒ（アルドリッチ社製）を０．２ｍｏｌ／Ｌ含有するメタノールを満たした。２７３Ｋで第１電極－第２電極間に３．０Ｖの電圧を印加し、１時間電気化学反応を実施した。その間、第１電解槽で生じた生成物（一酸化炭素）を第２電解槽に吹き込んで、第２電解槽ではＤＭＣが生成された。その後、ガスクロマトグラフィーにて分析したところ生成物としてジメチルカーボネート(ＤＭＣ,選択率９０％）、ジメトキシメタン （ＤＭＭ，選択率１０％)が生成されているのを確認できた。

次に、ＤＭＣ、ＤＭＭを含有する第２電解槽の充填液を抜き出して、蒸留装置により精製して、ＤＭＣを分離した。蒸留装置から分離したＤＭＣ、さらには１,４－ブタンジアミン、及び触媒としての１，５，７－トリアザビシクロ［４．４．０］デセ－５－エン（ＴＢＤ）を２／１／０．１のモル比で第１反応器に供給し、８０℃で６時間反応させた。

得られた反応液に水を混合し、次いで有機層を分離後、エバポレーションにより濃縮分離して、粉末状のジメチル－１,４－ブチレンジカーバメート（式(5-1)において、Ｒ^２が１,４－ブチレン基である化合物）を回収した。また、副生成物としてのメタノールは、第２電解槽に再供給した。
回収したジメチル－１,４－ブチレンジカーバメートは、さらに１,４－ブタンジアミン、Ｋ_２ＣＯ_３とモル比１／１／０．０５になるように第２反応器へ供給し１６０℃で６時間反応させた。
得られた反応液を減圧雰囲気で加熱することで溶媒を分離して、目的生成物である、式（5-3）で示し、Ｒ^２が１,４－ブチレン基であるポリウレタン１を得た。また、副生成物としてのメタノールは、第２電解槽に再供給した。

（実施例８）
実施例１において、１,４－ブタンジアミンから１,４－ヘキサンジアミンに変更したこと以外は実施例１と同様に行い、目的生成物としてポリウレタン２を得た。ポリウレタン２は、Ｒ^２が１,４－ヘキシレン基である式（5-3）で示される化合物であった。

(実施例９)
第２反応器を省略した以外は実施例７と同様にして、第３の実施形態の合成システムを用意した。第１電解セルでは第２電解槽に一酸化炭素を吹き込み実施例７と同じ電気化学反応を行い、蒸留装置を使用してＤＭＣを分離した。
第１反応器に、蒸留装置からＤＭＣ、ジオール系化合物としての１,４－ブタンジオール、触媒としての４－ジメチルアミノピリジンをモル比１／１／０．０１になるように供給し、１３０℃で１時間、さらに減圧下で１７０℃で１時間反応させることで反応液を得た。なお、減圧下では、副生成物であるメタノールを留去しながら反応を進行させ、回収したメタノールは、第２電解槽に再供給した。
得られた反応液を減圧雰囲気で加熱することで溶媒を分離し再結晶化にて精製して、目的生成物である、式（4-3）で示され、Ｒ^１が１，４－ブチレン基であるポリカーボネート1を得た。

(実施例１０)
合成システムは実施例７と同様に用意した。第１電解セルでは第２電解槽に一酸化炭素を吹き込み実施例７と同じ電気化学反応を行い、蒸留装置を使用してＤＭＣを分離した。
第１反応器に、蒸留装置からＤＭＣ、さらには、ジオール系化合物としてのビスフェノールＡ、及び触媒としてのＢｕ₂ＳｎＯをモル比１０／1／０．０２になるように供給し、１６０℃で４８時間反応させた。
得られた反応液を減圧雰囲気で加熱することで溶媒を分離して、式（4-1）においてＲ^１が以下の式で示される、ビスフェノールＡビス(メチルカーボネート)(ＢＰＡＭＣ)を回収した。また、副生成物としてのメタノールは、第２電解槽に再供給した。
第２反応器に回収したＢＰＡＭＣ、及び、Ｂｕ₂ＳｎＯを、モル比１／０．５になるように供給し、２２０℃で２時間真空下で反応させることで反応液を得た。なお、減圧下では、副生成物であるメタノールを留去しながら反応を進行させ、回収したメタノールは、第２電解槽に再供給した。
得られた反応液を減圧雰囲気で加熱することで溶媒を分離し再結晶化にて精製して、目的生成物である、式（4-3）においてＲ^１が以下の式で示される、ポリカーボネート２を得た。

（上記式において、＊は酸素原子との結合位置を示す。）

（実施例１１）
実施例１の第１電解セル、第１及び第２反応器に加えて、以下のようにして作製した第２電解セルを有する、第６の実施形態に係る合成システムを準備した。
３００ｍｇのＣｏ（II) （ＮＯ_３）_２を５０ｍｌのエタノールに溶解させ混合したコバルト錯体溶液を得た。次に、３０ｍｇの４，４’－ビピリジンを４０ｍｌのエタノールに混合し、１．７ｍｌのコバルト錯体溶液および１６０ｍｇのメソポーラスカーボンを加え、乾燥後、アルゴン下で4００℃で２時間焼成することでカソード触媒粉体を得た。３０ｍｇのカソード触媒粉体と、３ｍｇのＰＴＦＥを０．３ｍＬのイソプロパノールに分散させ、カーボンペーパー上に塗布した。これを８０℃で１時間加熱乾燥させてカソードを得た。

続いて、７０ｍｇのＩｒ(ＩＩＩ)Ｃｌ₃（アルドリッチ社製）と１５０ｍｇのメソポーラスカーボン（アルドリッチ社製）を５０ｍｌのイオン交換水に分散させ、乾燥後、４００℃で焼成し、アノード触媒を得た。３０ｍｇのアノード触媒、３ｍｇのＰＴＦＥを、０．５ｍｌのイソプロパノールに分散させ、カーボンペーパー上に塗布し、３００℃で１時間加熱することでアノードを得た。
得られたカソードとアノードを、ナフィオン（商標名）からなるイオン輸送膜に積層し、５９ＭＰａ、４１３Ｋで熱プレスすることで膜－電極接合体を作製した。第１電解槽と第２電解槽の空間を有する二室型隔膜式セル中央に膜－電極接合体をセットし、第２電解セルとした。第２電解セルの第２電解槽には水を充填した。

２７３Ｋで、第２電解セルのカソードとアノードの間に３．０Ｖの電圧を印加した。第一電解槽の生成ガスをガスクロマトグラフィーにて分析したところ、生成物として一酸化炭素（選択率85%）が確認された。
この生成ガスを、ガス供給路を介して、第１電解セルの第２電解槽にバブリングした。それ以降のプロセスは実施例１と同様に行い、ポリウレタン１を得た。実施例１１でも、第１及び第２反応器で脱離されたメタルールを第１電解セルの第２電解槽に再供給した。

（実施例１２）
実施例１１において、ジアミン系化合物を１,４－ブタンジアミンから１,４－ヘキサンジアミンに変更したこと以外は実施例１と同様に行い、目的生成物としてポリウレタン２を得た。

（実施例１３）
第２反応器を用意しなかった点を除いて、実施例１１と同様にして、第５の実施形態に係る合成システムを用意した。
実施例１１と同様に、第２電解セルで生成された生成ガスを、ガス供給路を介して、実施例４と同様に第１電解セルの第２電解槽にバブリングした。それ以降のプロセスは実施例４と同様に行い、ポリカーボネート１を得た。実施例１３でも、第１反応器で脱離されたメタルールを第１電解セルの第２電解槽に再供給できた。

（実施例１４）
実施例１１と同様にして、第６の実施形態に係る合成システムを用意した。実施例１１と同様に、第２電解セルで生成された生成ガスを、ガス供給路を介して、第１電解セルの第２電解槽にバブリングした。それ以降のプロセスは実施例５と同様に行い、ポリカーボネート２を得た。実施例１４でも、第１及び第２反応器で脱離されたメタルールを第１電解セルの第２電解槽に再供給できた。

以上のように、各実施例では、第１電解セルで得られたカーボネート化合物を用いて、第１反応器、又は第１及び第２反応器において、脱アルコール化反応により各種の目的生成物を生成することで、脱離したアルコールを第１電解セルで再利用できるので、効率的に目的生成物を合成することができた。

１０、３０、３５、４０、５０、６０ 合成システム
１１ 第１電解セル
１２ カソード
１３ アノード
１５ 第１電解槽
１６ 第２電解槽
１７ ガス供給路
２０ 循環経路
２０Ａ 排出路
２０Ｂ 供給経路
２１ 第１反応器
２２ 第２反応器
５１ 第２電解セル

Claims (13)

1. カソードとアノードを有する第１電解セルの前記アノード側において、一酸化炭素と、アルコール系化合物からカーボネート化合物を生成する第１工程と、
   前記カーボネート化合物を脱アルコール化反応することで第１生成物を合成する第２工程とを備え、
   前記第２工程にて脱離したアルコール系化合物が、前記第１工程にて再利用される合成方法。
2. 前記カーボネート化合物がジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、ジプロピルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、及びジフェニルカーボネートから選択される少なくとも1種である請求項１に記載の合成方法。
3. 前記第２工程では、前記カーボネート化合物と、ジオール系化合物及びジアミン系化合物から選択される少なくとも１種とが、脱アルコール縮合反応することで第１生成物を合成する請求項１又は２に記載の合成方法。
4. 前記第１生成物が、以下の式（4-1）及び（5-1）で表される化合物からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項３に記載の合成方法。
   

   

   
   （式（4-1）、（4-2）において、Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ独立に炭素数１～３０の有機基を示す。）
5. 前記第１生成物が、以下の式（4-2）及び（5-2）で表される繰り返し単位の少なくともいずれかを有する重合体である請求項３に記載の合成方法。
   

   

   
   （式（4-2）、（5-2）において、Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ独立に炭素数１～３０の有機基を示す。）
6. 前記第２工程を第１反応器にて行い、
   前記第１反応器とは別の反応器である第２反応器にて、前記第１生成物をさらに脱アルコール化反応することで第２生成物を合成する第３工程を備え、
   前記第３工程にて脱離したアルコール系化合物が、前記第１工程にて再利用される請求項１～５のいずれか１項に記載の合成方法。
7. 前記第２生成物が、以下の式（4-2）及び（5-2）で表される繰り返し単位の少なくともいずれかを有する重合体である請求項６に記載の合成方法。
   

   

   
   （式（4-2）、（5-2）において、Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ独立に炭素数１～３０の有機基を示す。）
8. 前記一酸化炭素の少なくとも一部が、前記第１電解セルのカソード側にて、二酸化炭素を還元することにより生成される請求項１～７のいずれか１項に記載の合成方法。
9. 前記一酸化炭素の少なくとも一部が、前記第１電解セルとは別の電解セルである第２電解セルのカソード側において生成される請求項１～８のいずれか１項に記載の合成方法。
10. カソードとアノードを有し、前記アノードが一酸化炭素とアルコール系化合物からカーボネート化合物を生成する反応を促進する触媒を含む第１電解セルと、
    前記第１電解セルの前記アノード側に一酸化炭素を供給する第１ガス供給路と、
    カーボネート化合物を脱アルコール化反応して第１生成物を生成させる第１反応器と、
    前記第１電解セルのアノード側にて生成されたカーボネート化合物を第１反応器に供給し、かつ前記第１反応器にて脱離されたアルコール系化合物を、前記第１電解セルのアノード側に供給できるように構成される循環経路と
    を備える合成システム。
11. 前記第１反応器にて生成された第１生成物を脱アルコール化反応して第２生成物を生成させる第２反応器と、
    前記第２反応器にて脱離されたアルコール系化合物を、前記第１電解セルのアノード側に供給する供給経路と
    を備える請求項１０に記載の合成システム。
12. 前記第１電解セルの前記カソード側に二酸化炭素を供給する第２ガス供給路を備え、
    前記第１電解セルのカソードが二酸化炭素を一酸化炭素に還元する触媒を含み、
    前記第１ガス供給路が、前記第１電解セルのカソード側とアノード側を連結した連結路である、請求項１０又は１１に記載の合成システム。
13. カソードとアノードを有し、該カソードが二酸化炭素を一酸化炭素に還元する触媒を含む第２電解セルと、
    前記第２電解セルの前記カソード側に二酸化炭素を供給する第３ガス供給路を備え、
    前記第１ガス供給路が、前記第２電解セルのカソード側と、第１電解セルのアノード側とを連結した連結路である請求項１０～１２のいずれか１項に記載の合成システム。

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