マイクロチャネルリアクターによる連続フローピニック酸化により、わずか3分で安全かつ高効率な合成を実現

医薬品およびファインケミカル合成におけるピニック酸化

ピニック酸化は、優れた官能基許容性を有することから、医薬品およびファインケミカル製造において広く応用されており、特にα,β-不飽和アルデヒドを対応するカルボン酸に酸化する際に有効です。しかしながら、従来のバッチ反応器で実施する場合、このプロセスは安全上のリスク、狭い操作範囲、効率の限界など、大きな課題に直面しています。

マイクロチャネルリアクターを用いた連続フローブレークスルー

中国済良大学の周易鋒教授率いる研究チームは、 Journal of Flow Chemistry誌に、 Shenshiマイクロチャネルリアクター（HZSS WRC00820）を使用して120℃、4MPaで連続フローピニック酸化を実証するという大きな進歩を報告しました。

反応時間は数時間から3分に短縮され、高価なリン酸緩衝塩に頼ることなく95.6%の収率を達成し、プロセス強化の利点が強調されました。

反応機構と経路制御

モデル反応として、クロトンアルデヒドからのクロトン酸合成が選択された。酸化は、酸性条件下で亜塩素酸ナトリウムからその場で生成される亜塩素酸を介して進行する。

メカニズムの考察

• 亜塩素酸の付加による5員環中間体の形成。
• 水素移動を伴うペリ環式フラグメンテーション。
• 反応副産物として次亜塩素酸 (HOCl) が放出されます。

HOClによって引き起こされる副反応を抑制するには、捕捉剤が必要です。一般的に使用されるクエンチャーの中で、過酸化水素はコスト効率と下流処理の簡便性のバランスが最適であると考えられます。

本質的安全性とプロセス強化

連続フローマイクロ反応技術は、不安定な中間体を伴うガス発生・高発熱反応を安全に処理することを可能にします。熱伝達と物質移動の向上により、従来のバッチ反応器では達成できない条件下での運転が可能になります。

プロセス開発と継続的な運用

反応温度、濃度、供給比は体系的に最適化されました。滞留時間は、流量調整とリアクター番号（単一リアクター容量： 8.2 mL ）によって正確に制御されました。

結論

この研究は、連続フローマイクロリアクター技術によって、従来は安全性と拡張性によって制約されていたピニック酸化を、安全で効率的、かつ産業的に実行可能なプロセスに変換できることを実証しています。

この結果は、α,β-不飽和アルデヒドの酸化に関する新たなベンチマークを確立し、グリーン化学物質製造の進歩におけるマイクロチャネルリアクターの役割を浮き彫りにしています。