エステルの実用的合成法の開発に成功！～有機塩触媒を用いて高純度エステルの製造に道を開く～

今回開発し た 触媒

Me4N+–OCO2Me

R1C _OMe

O

+

R1C _O

O

触媒

溶媒

M S 5Å

M S = キ ュ シ ス チ エ ス テ コ エ ス テ

+ MeOH

タ

M S 5Å 吸着し

応系 除去 エ ス テ 交換 応

Me4N+ –OCO2Me Me4N+ –O–R2

真 触媒活性種 –MeOH, CO2

N+ Me Me C C H

H _R1

C OMe O

活性化さ れた コ

活性化さ れた エ ス テ R1

やR 2

極性基 あ っ もN + 強く配 し い

高極性エ ス テ 合成 可能

極性溶媒を 使用可能

ス ッ 可能

無着色 金属 高純度エ ス テ 合成可能

安全 安価 取 扱い 容易 触媒

触媒 回 再利用可能

HO _R2 _R2

R2_O–

HO R2

Me = CH₃

H H

H H

名古屋大学大学院工学研究科

石原

一

教授

波多

学

准教授

研究

金属を含

い

機塩触媒

ン酸エ

注1

例え

病

対

薬理活性を示

タ

ン

E

誘

体や

タ

効率的

法を開発

こ

こ

触媒的

困

あ

高極性

糖類

エ

を効率的

高純度

製造

う

今後

医薬品

化粧品

油脂

エ

エ

工業的製造法

応用

期待

こ

研究

果

30

2

13

日付

英国時間

英国王立化学会

ン

Green Chemistry

誌電子版

掲載さ

本研究

果

一

部

昨

日本

化学会

発表

JSPC

優秀賞を

賞

い

賞日：

29

12

8

日

こ

研究

科研費

基盤研究

S

課題番号

15H05755

新学術領域

課題番

号

15H05810

基盤研究

B

課題番号

17H03054

支援

行わ

エ

実用的

法

開発

！

ン

［エ 法 課題］：従来 触媒 多く チタン Ti Sn ンチ ン Sb

毒性や着色 問題 懸念さ 金属塩 使わ 生 エ 触媒 来 金

属種 残留 いう問題 あ 医薬品や化粧品 用い エ 高極性

多く 極性 高い基質

注2

金属 ンを強く吸着 触媒活性を阻害 そ

金属塩触媒 こ エ 不向 あ こ こ 生 エ 金属種

残留 要因 い

［本研究 果］：今回 々 従来 金属塩触媒 苦手 極性 高い基質 対 適用

可能 機塩触媒を開発 本触媒 そ 扱い 容易 回 再利用 高

い 応再現性を示 ほ 対応 従来法 比 適用可能 溶媒

種類や 可能 エ 種類 大幅 拡大 安全 利便性 高い環境調和型エ

法 化学工業 展開 期待さ

 ン酸 チ コ ン酸エ を効率 く 触媒的エ

交換 応

注3

を開発

 触媒 チ 炭酸 チ ン ニウ 塩 いう 機塩 あ 金属を含

安全 安価 扱いや く回 再利用 可能

 金属を全く使用 い 法 生 物 金属 残留 生 物 着色 心配

い

 基質適用範 極 広く 高極性 高配 性 エ 可能

 溶媒適用範 極 広く 大抵 基質を溶解さ こ

 可能

研究背景 内容

ン酸エ ン酸 コ 脱水縮 物 総称 あ 様々 種類

エ 知 い エ 油脂 香料 化粧品 医薬品 塗料 接着剤 樹脂

溶媒 用い 要 化学物質 あ 工業的 広く さ い エ

化学変換 容易 こ 中間体 広く利用さ い こ う 々 生

活 必要不可欠 日々大 製造さ い エ 製造法を 限 ン 効

率 く 技術開発 強く求 い

チ エ R1CO₂Me コ R2OH を 応さ 所望 エ 変換

エ 交換 応 タ 廃棄物を出さ い 製造コ い最 簡便

法 一 あ 率 くエ を 通常 基質 一

方を大過 用い 必要 あ 工業的 エ 交換 応 い 毒性 高い

や ンチ ン 着色 や いチタン 金属塩触媒 広く用い 金属種

生 物 残留や着色 問題 い そ うえ 一般的 金属塩触媒 極性 配 性

高い コ や チ エ を用い 触媒活性 大幅 いう本質的 問

題 あ 基質適用範 自 限定さ い 本研究 現在 エ 交換 応 抱

最 高い触媒活性 期待さ ン ニウ コキ [R₄N

+_][–_OR2_]

あ そ

強い塩基性 高い吸湿性 化学的 不安定 分解 こ 知 触媒

直接 扱うこ 困 あ 応系中 速や 高活性 ン ニウ コキ

を生 う 化学的 安定 扱い容易 触媒前駆体 あ 応系中 生 ン ニ

ウ コキ 分解を抑え こ あ エ

着想 研究 着手 検討を 結果 実用性 優 極 ン ン

ニウ 塩触媒[R₄N

+_][–_OCO

2Me] 開発

．極性基 配 性基 を コ やエ 触媒 響

表 ．基質一般性 評価

今回開発し た 触媒

Me4N+–OCO2Me

R1C _OMe

O

+

R1C _O

O

触媒

溶媒

M S 5Å

M S = キュ シ ス チ エ ス テ コ エ ス テ

+ MeOH

タ

M S 5Å 吸着し 応系 除去 エ ス テ 交換 応

Me₄N+ –_OCO

2Me Me4N+ –O–R2

真 触媒活性種

–MeOH, CO₂

N Me

Me C

C H

H _R1

C OMe O

活性化さ れた コ

活性化さ れた エ ス テ

R1やR 2

極性基 あ っ も N +

強く配 し い

高極性エ ス テ 合成 可能

極性溶媒を 使用可能

ス ッ 可能

無着色 金属 高純度エ ス テ 合成可能

安全 安価 取 扱い 容易 触媒

触媒 回 再利用可能

HO _R2 _R2

R2 _O–

HO R2

Me = CH3

H H

H H

表 ン ニウ 塩触媒[R₄N

+_][–_OCO

2Me]を用い エ 率を示 幅広

い配 性基質 対 高 率 目的生 物 得 こ わ 例え コ

ン酸エ 糖 び核酸誘 体 適用 こ

一般的 金属塩触媒 異 使用 溶媒 キサン エン

ン THF チ DMF 炭酸 チ 酢酸エチ チ タ

MMA 幅広く 基質 溶解性 問題 対応 さ

本触媒 温 高活性 あ 今 例 いL-α- 酸エ

注4

直接的 エ

交換 応 こう 基質一般性 評価を通 不安定 金属塩触媒を扱う時

う 特別 技術を要 こ く 再現性良く目的 エ 交換体を得 こ わ

実際 こう 非常 扱いや い ン ニウ 塩触媒 利便性を活 タ ンE誘 体

病 対 薬理作用を 生物活性物質 10

式

式 ．生物活性物質( タ ンE誘 体)

さ 本触媒 1 mol% 応液を冷却処理 応液 触媒 分を分 触媒回 再

利用 可能 あ 式 こう 分 回 技術 実質 触媒 を大幅 減 こ

4回繰 返 こ 触媒0.25 mol% 相当

式 ． 触媒回 再利用 検討

O

MeO

O O

2 [Me4N]+[OCO2Me]– (6 mol%)

ト エ ン, MS 5Å

O

MeO

OMe O

25 mmol, 6.96 g

91%, 10.6 g 加熱還流, 3 h

trans,trans- ソ (25 mmol)

生物活性物質 ス 合成

10.6 g

HO

2 +

1回目

+

6 mmol 6 mmol

Ph OMe

O

[Me₄N+_][–_OCO 2Me]

(1 mol%)

共沸脱水, 3 h

(外温 90 °C) キ サン (1 M), MS 5Å

HO O EtO O O EtO Ph O

合計単離 率: 96%, 5.48 g キ サン (1 M), MS 5Å

共沸脱水, 3 h

(外温 90 °C)

2～4回目

3回

繰 返し

エ ス テ & コ

(6 mmol each)

外表結露 加熱時 均一系 冷却後(触媒 分離)

O O

EtO

Ph O

触媒再利用(実質触媒量を0.25 mol% ま 減)

コ エ ス テ

本研究を通 ン ニウ 塩触媒 窒素原子を ン原子 置換 ニウ 塩触媒

似 触媒活性を示 こ わ 両者を比較 触媒活性 ン ニウ 塩 方 高く

安定性 ニウ 塩 方 いこ わ こ ン ニウ 塩触媒 ニウ 塩

触媒 活性 差を利用

注5

選択的 タ

注6

誘 体を高 率 作 分け

こ こ エ タ

注7

工業的 要 あ 式

式 ． ン ニウ 塩 ニウ 塩触媒 使い分け 選択的エ 化

来 チ エ 環境 負荷 燃料

油等 金属塩を触媒 え エ 交換

さ 応後 金属種 残留 金属 除去

コ 本触媒 こ 問題を解決 こ 例え 1 mol% ン ニウ

塩触媒を用い ヤ 来 油 あ ウ ン 99%以 率 100g

を こ 生 物 ン 分液処理 水層

抽出除去 こ 式

果 意義

工業的 エ 交換 応 コ 面 毒性 懸念さ 金属塩触媒 用い こ

多い 製品 金属種 残留や着色 問題 い 安全性 純度を 視

ン 製造 安価 ン 高活性触媒 開発 必要 あ 当

研究 こう 問題を一挙 解決 金属 チ 炭酸 チ

ン ニウ 塩触媒を開発 本触媒 安価 簡便 ン

さわ いエ 交換 応触媒 いえ 金属 着色や残留 問題 いこ え

金属塩触媒 異 様々 溶媒を用い こ 特 金属塩触媒 苦手 極

性 高い基質 対 高い触媒活性を示 点 大 果 言え 触媒 扱 容易

こ 高い 応再現性を示 ほ 対応 触媒回 再利用 可能

あ 機塩触媒 種類を使い分け こ 選択的 エ 交換 応 可能 あ 安全

利便性 高い環境調和型エ 交換 応 工業化 展開 十分期待

用語説明

注 1 ン酸エ ： ン酸 コ 脱水縮 物質 ン酸エ

を略 エ 呼 こ あ 一般式 R1CO₂R2

注2 基質：原料

注 3 エ 交換 応： ン酸エ コ コ 来 ン

酸エ 変換 応 式 ン酸 チ コ コ 来

ン酸エ タ 変換 際 応例

注4 L-α- 酸エ ：α- 酸 鏡像異性体 存在 天然型 α- 酸 L

体 あ L-α- 酸 エ

注5 ： キ 基を 持 化 物

注6 タ ： タ 酸 チ MMA, methyl methacrylate エ 交換 応 得 エ

注7 ：単 体 単 体を 高分子材料

論文情報

［掲載論文題目］

Metal-Free Transesterification Catalyzed by Tetramethylammonium Methyl Carbonate

チ 炭酸 チ ン ニウ 塩触媒を用い エ 交換 応

［掲載誌］

Green Chemistry Royal Society of Chemistry ン 誌 英国王立化学会

［著者］

波多 学 准教授 多畑 勇志 博士課程前期課程2 梨花 修士 藤 浩

学部4 山 賢二 博士 倉 義浩 博士 石原 一 教授

DOI：10.1039/C7GC03858E

［特許］

特願2017-150231

ン酸エ 製造方法及び触媒

発明者：石原 一 波多 学

日本 化学会(JSPC)優秀賞2017を 賞 賞日：2017 12 8日 金

高活性第四級 ン ニウ 塩触媒を用い エ 交換 応