フロー合成用触媒の反応例とそのプロセス設計

第1部 反応工学的な観点から見るフローリアクターでの水素化

(2025年2月19日 10:30〜12:00)

　水素化反応は、医薬・ファインケミカルから石油化学・エネルギー化学までの幅広い分野で使われます。古くから研究開発がなされてきましたが、古典的には小規模→バッチ式と大規模→連続式でした。近年、小型のフローリアクターを用いる、小規模の連続式生産が注目されています。小規模連続式での水素化反応の魅力や、そこで特異的に発現する事象、留意すべき事項などについて、反応工学的な観点から講義します。

1. フローリアクターの特徴
   1. バッチ式反応器との比較
   2. 石油化学とファインケミカルでの違い
   3. 自動化操作
   4. 加圧操作
2. 流動と物質移動
   1. 気液固触媒反応での物質移動
   2. 反応器内の流動様式
   3. 滞留時間分布とその測定方法
3. 研究事例
   1. 自動化フローリアクター
   2. 部分水素化用の添加剤探索
   3. 吸着測定と基質間相互作用
   4. 微粉触媒充填カラムでの流動解析と反応速度解析
• 質疑応答

第2部 二元金属ナノ粒子触媒を用いたフロープロセスによる有機合成

(2025年2月19日 13:00〜14:30)

　連続フロープロセスによる触媒的有機合成反応についての基本的な考え方や最新の研究動向について、実例を紹介しながら解説する。特に、連続フロープロセスに適用可能な不均一系触媒の設計、調製方法や、連続フロープロセスへの使用方法、バッチプロセスとフロープロセスでの比較にフォーカスしながら説明する。

1. 連続フロープロセスによる有機合成
   1. 連続フロープロセスとは
   2. 不均一系触媒を用いる連続フロープロセス
2. 連続フロープロセスによる芳香環の水素化反応開発
   1. 芳香環の水素化のための不均一系触媒開発
   2. 貴金属ナノ粒子の二元金属効果
   3. フロープロセスとバッチプロセスの比較
   4. 多相系フロープロセスにおける触媒活性向上のメカニズム
3. 連続フロープロセスの連結
   1. 低エントロピー性を指向した連続フロー反応設計
   2. 液 – 液分離モジュール
   3. 溶媒置換モジュール
   4. 低エントロピー性を指向した連続フロープロセスの連結の具体例
   5. 連続フロープロセスにおける触媒や基質のリサイクル
4. 連続フロー水素化によるロイコキニザリン合成と、ロイコキニザリンの誘導化反応の連結
   1. キニザリンの選択的水素化触媒の開発
   2. 連続フロープロセスによるロイコキニザリン合成
   3. 溶媒置換モジュールによる連続フロープロセスの連結
• 質疑応答

第3部 多孔質高分子型触媒の構造・特性・分析・フローシステム応用

(2025年2月19日 14:45〜16:15)

　多孔質材料を基材とした不均一系触媒の合成、構造・分析手法、フローシステムへの展開について、基礎から応用まで紹介する。特に、フロー有機合成における目詰まり抑制と触媒性能の向上を両立するため、ゲルとしての特性を生かした多孔質モノリス型の触媒の設計についても述べる。

1. 多孔質材料
   1. 細孔の分類
   2. 細孔の評価方法
   3. 細孔における輸送現象
2. 金属触媒を担持した多孔質材料
   1. 金属触媒の固定化手法
   2. 多孔質触媒内の移動現象
   3. 多孔質触媒を用いた反応事例
3. 多孔質触媒を用いたフローシステム
   1. 粒子充填型反応器と特徴
   2. モノリス型反応器と特徴
   3. モノリスの生成機構と表面形態
   4. モノリスを用いた反応事例
4. 高分子ゲルを用いた不均一触媒反応
   1. ゲルの定義
   2. 不均一触媒としてのゲルの特徴
   3. ゲルからなるモノリス型触媒の作製と評価
   4. ゲルのモノリスを用いた反応事例
• 質疑応答