北海道大學利用機械衝擊,以壓電效果進行有機合成

 

刊登日期:2020/2/13
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北海道大學的研究團隊利用壓電材料與粉碎機,開發了一項以溶媒方式進行有機合成的手法。方法是將反應基質與壓電材料置於球磨機,透過機械刺激,從壓電材料中取出電能,以做為反應的驅動力。利用此手法,將可望廣泛應用於各種有機反應領域。

鈦酸鋇等壓電材料具有受到壓力或衝擊,表面會有電氣流通的特徵,北海道大學即在有機化學反應上利用了此項壓電效果。研究團隊利用球磨機使壓電材料與有機化合物產生震動,藉由震動產生的衝擊,促使壓電材料產生電氣,當有機化合物開始活性化,反應即開始進行。

研究團隊藉此執行了氧化還原反應(Redox),將做為反應基質的氯苯重氮鹽(Chlorobenzenediazonium Salt)與呋喃(Furan),以及5等量的鈦酸鋇放進球磨機,並以30赫玆(Hertz)進行震動1小時,進而以81 %的產獲率獲得了目標物質。

以錘子重擊給予衝擊的話,也會進行反應。將反應基質與壓電材料放進小塑膠袋中,敲擊200次後,同樣也能獲得生成物。當對壓電材料的衝擊越大,產生的電氣也越多,也將更能順利地進行反應。

新手法可望在眾多方面有廣泛的應用,尤其是具有可以完全取代光致氧化還原反應(Photoredox Reaction)的可能。此外,由於是在無溶媒的狀況下進行,將可望有助於綠色化學(Green Chemistry)的展開。

目前研究團隊已經成功地達到公克等級的合成,未來將可望大型化生產。今後則計畫增加高分子等可以合成的種類,並應用此項反應機制,推動在塑膠分解或醫學方面上的應用。


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
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