JP4753174B2 - 高温高圧水超高速有機化合物合成方法で使用する高温高圧反応装置 - Google Patents
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(1)高温高圧水を反応媒体とする反応場で有機化合物を製造する方法において、水と反応基質を混合してエマルジョン状態や分散状態を含む懸濁液にする混合場と、上記懸濁状態の基質を高温高圧水条件下で反応させる反応場との多段工程により有機化合物を合成する有機化合物の製造装置であって、
高温高圧水が、100℃以上420℃以下又は200℃以上420℃以下、圧力が常圧以上40MPa以下の高温高圧水であること、混合、及び、反応を行う手段が、マイクロ空間デバイスであること、反応が、ヘック反応、園頭カップリング反応、又は鈴木カップリング反応であること、上記装置が、水と反応基質を含む反応系を混合してエマルジョン状態や分散状態を含む懸濁液にするミキシング手段と、上記懸濁状態の基質を高温高圧水条件下で反応させる高温高圧反応場手段を多段に設けたものであること、を特徴とする高温高圧反応装置。
(2)マイクロ空間デバイス混合機を用いて、水と反応基質を混合してエマルジョン状態や分散状態を含む懸濁液にするミキシング工程と、上記懸濁状態の基質を高温高圧水条件下で反応させる高温高圧反応工程により有機化合物を合成する前記(1)に記載の反応装置。
(3)上記混合場で、水、触媒及び反応基質を混合し、これを上記反応場で、高温高圧水条件下で反応させる前記(1)に記載の反応装置。
(4)反応基質が、水溶性又は非水溶性の基質である前記(1)に記載の反応装置。
(5)反応時間が、0.001秒(1ms)以上、5分以内である前記(1)に記載の反応装置。
(6)反応系に有機溶媒、界面活性剤、及び/又は塩基が存在しない前記(1)に記載の反応装置。
(7)末端にオレフィンを有する化合物と置換基を有することのあるハロゲン化アルキルあるいはハロゲン化アリールを反応させて炭素−炭素結合を有する有機化合物を製造する前記(1)に記載の反応装置。
(8)末端にエチニル基を有する化合物と置換基を有することのあるハロゲン化アルキルあるいはハロゲン化アリールを反応させて炭素−炭素結合を有する有機化合物を製造する前記(1)に記載の反応装置。
(9)水素化ホウ素あるいはアルコキシホウ素を置換基に有するアリールあるいはビニル化合物とハロゲンを有するアリールあるいはビニル化合物を反応させて炭素−炭素結合を有する有機化合物を製造する前記(1)に記載の有機化合物の反応装置。
(10)反応基質及び/又は触媒に対応するマイクロミキシング手段を多段に有する前記(1)に記載の反応装置。
(11)高温高圧水を製造するための加熱ヒーター、反応物を急速冷却できる急速冷却器を有する前記(1)に記載の反応装置。
本発明においては、高温高圧水を反応媒体とする反応場で有機化合物を製造する技術は、水と反応基質を混合してエマルジョン状態や分散状態を含む懸濁液にする混合場と、上記懸濁状態の基質を高温高圧水条件下で反応させる反応場との多段プロセスにより有機化合物を製造することを特徴とするものである。本発明は、基本的には、上記混合場と反応場を含む多段プロセスをマイクロ空間デバイスを用いたマイクロ混合・反応システムで実施することで、目的の有機化合物を合成するものであり、目的化合物を合成し得るものであれば、あらゆる種類の基質及び反応に適用可能であり、基質及び反応の種類については特に制限されるものではない。
(1)有機溶媒を使用しないで、水を反応媒体として使用し、懸濁状態の反応基質を高温高圧水条件下で反応させることで、秒単位あるいはサブ秒単位の反応時間で、目的化合物を合成することが可能な新しい有機化合物合成方法に使用する高温高圧反応装置を提供することができる。
(2)水と反応基質を含む反応系をエマルジョン状態や分散状態を含む懸濁液にするミキシング工程と、上記懸濁状態の反応系を高温高圧水条件下で反応させる高温高圧反応工程を多段に設けた反応手段からなり、高収率、高選択率で目的化合物を合成することを可能とする新しい反応手段を提供することができる。
(3)上記ミキシング工程を実行するためのマイクロミキシング手段、及び上記高温高圧反応工程を実行するための高温高圧反応場を多段に設けたマイクロ空間デバイスシステムを提供することができる。
(6)本発明において、反応は、有機溶媒を一切使用せず、水を媒体に用いた反応であるため、反応基質及び/又は生成物の分離、回収が容易であり、しかも、不純物の排出が殆ど無く、水も再利用可能であることから、環境低負荷型の新しい一般的化学合成方法を提供することを可能とするものとして有用である。
Sonogashira, Y. Tohda, N. Hagihara, Tetrahedron Lett., 1975, 4467)の既存法と比較すると、10万倍以上であることが分かった。しかも、文献記載の既存法では、水に有機アミンのピロリジンを25Vol%加えており、純粋に水のみを溶媒として用いたわけでは無いことも考慮すると、本発明は、園頭カップリングの改良手法による有機化合物の製造方法として、有効であることが分かった。
Claims (11)
- 高温高圧水を反応媒体とする反応場で有機化合物を製造する方法において、水と反応基質を混合してエマルジョン状態や分散状態を含む懸濁液にする混合場と、上記懸濁状態の基質を高温高圧水条件下で反応させる反応場との多段工程により有機化合物を合成する有機化合物の製造装置であって、
高温高圧水が、100℃以上420℃以下又は200℃以上420℃以下、圧力が常圧以上40MPa以下の高温高圧水であること、混合、及び、反応を行う手段が、マイクロ空間デバイスであること、反応が、ヘック反応、園頭カップリング反応、又は鈴木カップリング反応であること、上記装置が、水と反応基質を含む反応系を混合してエマルジョン状態や分散状態を含む懸濁液にするミキシング手段と、上記懸濁状態の基質を高温高圧水条件下で反応させる高温高圧反応場手段を多段に設けたものであること、を特徴とする高温高圧反応装置。 - マイクロ空間デバイス混合機を用いて、水と反応基質を混合してエマルジョン状態や分散状態を含む懸濁液にするミキシング工程と、上記懸濁状態の基質を高温高圧水条件下で反応させる高温高圧反応工程により有機化合物を合成する請求項1に記載の反応装置。
- 上記混合場で、水、触媒及び反応基質を混合し、これを上記反応場で、高温高圧水条件下で反応させる請求項1に記載の反応装置。
- 反応基質が、水溶性又は非水溶性の基質である請求項1に記載の反応装置。
- 反応時間が、0.001秒(1ms)以上、5分以内である請求項1に記載の反応装置。
- 反応系に有機溶媒、界面活性剤、及び/又は塩基が存在しない請求項1に記載の反応装置。
- 末端にオレフィンを有する化合物と置換基を有することのあるハロゲン化アルキルあるいはハロゲン化アリールを反応させて炭素−炭素結合を有する有機化合物を製造する請求項1に記載の反応装置。
- 末端にエチニル基を有する化合物と置換基を有することのあるハロゲン化アルキルあるいはハロゲン化アリールを反応させて炭素−炭素結合を有する有機化合物を製造する請求項1に記載の反応装置。
- 水素化ホウ素あるいはアルコキシホウ素を置換基に有するアリールあるいはビニル化合物とハロゲンを有するアリールあるいはビニル化合物を反応させて炭素−炭素結合を有する有機化合物を製造する請求項1に記載の有機化合物の反応装置。
- 反応基質及び/又は触媒に対応するマイクロミキシング手段を多段に有する請求項1に記載の反応装置。
- 高温高圧水を製造するための加熱ヒーター、反応物を急速冷却できる急速冷却器を有する請求項1に記載の反応装置。
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