神大,光オン・デマンド法でポリカーボネートを合成

神戸大学の研究グループは,光オン・デマンド界面重合法で酸素ガスを吹き込みながら紫外光を照射すると,界面で反応が起こり,目的とするカーボネートが高収率で得られることを発見した(ニュースリリース)。

ホスゲン(COCl2)は,医薬品中間体やポリマーの原料として用いられているが,極めて高い毒性を持つため,それを代替できる化合物や化学反応の研究開発が行なわれてきた。

研究グループは,汎用有機溶媒のクロロホルムに紫外光を照射すると,酸素と反応して,ホスゲンが高効率で生成することを発見した。さらに,クロロホルムにホスゲンと反応させるための反応基質や触媒をあらかじめ溶解させておき,光でホスゲンを発生させると,即座にそれらが反応して生成物が得られる合成方法を発見した。

この方法では,あたかもホスゲンを使用していないかのように,ホスゲンを用いる有機合成を実施することができる。研究グループはこれを「光オン・デマンド有機合成法」と命名した。

今回研究グループは,アルコール,クロロホルム,および水酸化ナトリウム水溶液を混合した不均一な溶液を使って,気相・水相・有機相の三相を横断する,新しい光オン・デマンド界面反応の開発に成功した。

この光化学反応を用いて,芳香族アルコールからカーボネート,芳香族ジオールからポリカーボネートを,安全に実用的なスケールで,高収率・簡単・安価・低環境負荷で合成することができた。

クロロホルムからホスゲンへの光酸化反応は,試料溶液を酸素バブリング下で激しく撹拌して,気相と液相の両方に,低圧水銀ランプからのUV光を照射するとことによって起こすことができた。

NaOH水溶液は一般に,クロロホルムやホスゲンを分解してしまうため,反応を妨げることが予想されるが,その予想に反して反応が進行した。溶液が水相と有機相の二相に分離しているため,分解が抑えられて,反応が進行したと考えられるという。

研究グループは,この成果について,危険なホスゲンを直接扱うことなく,クロロホルムとアルコールの光オン・デマンド界面重合反応によってポリカーボネートを合成できる革新的かつ実用的な化学反応だとする。

また,様々な元素や機能性官能基を,カーボネート化合物へ自在に導入でき,医薬品やポリマー材料の分子レベルでの高性能・高機能化が達成され,より独創性および新規性の高い高付加価値製品の開発に結びつくことが期待されるとしている。

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