フラスコからパイプへ:化学合成の常識を覆す 農薬の革新的連続生産プロセスを開発~「不可能」とされた化学変換を実現、持続可能な農業とものづくりに~

2025-12-30 東京大学

東京大学の研究グループは、不均一系触媒を用いたカラムフロー型反応により、殺菌剤農薬テトラコナゾールの重要合成中間体を原料から1段階で合成できる革新的プロセスを開発した。従来のフラスコ反応では約3工程を要し副生成物も多かったが、フロー反応に切り替えることで反応選択性が逆転し、目的物がほぼ選択的に得られることを発見した。インラインNMRによる解析から、触媒層内では中間体変換が従来法の約1万倍に高速化され、通常経由する安定中間体を介さない新たな反応経路が支配的になることが示された。本成果は、低エネルギー・低廃棄物を実現するグリーンケミストリーの実証例として、持続可能な農薬・医薬品製造への大きな貢献が期待される。

フラスコからパイプへ:化学合成の常識を覆す 農薬の革新的連続生産プロセスを開発~「不可能」とされた化学変換を実現、持続可能な農業とものづくりに~
図1:不均一系触媒カラムフロー反応のイメージ

<関連情報>

殺菌剤テトラコナゾールの連続フロー合成:アルドール縮合における前例のない選択性とインライン200MHz 1 H NMRによる機構解明 Continuous-Flow Synthesis of the Fungicide Tetraconazole: Unprecedented Selectivity in Aldol Condensation and Mechanistic Insights via In-Line 200 MHz 1H NMR

Masahiro Sasaya,Haruro Ishitani,and Shu̅ Kobayashi
JACS Au  Published December 29, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/jacsau.5c01462

Abstract

Continuous manufacturing offers a sustainable and flexible approach for fine chemical production, yet its application to complex agrochemicals like tetraconazole remains largely unexplored. Herein, we report the first continuous-flow synthesis of the fungicide tetraconazole, addressing the challenging catalytic synthesis of α-aryl acrylates. We demonstrate that a packed-bed flow reactor, equipped with a newly designed heterogeneous base catalyst, achieves unprecedented selectivity in the dehydrative aldol condensation─a transformation that previously suffered from poor conversion and yielded different major products under batch conditions. This key reaction proceeds with high efficiency and selectivity for the first time in a continuous-flow system, resulting in the desired acrylate product (7). Kinetic analysis, supported by in situ monitoring using a high-temperature superconductor (HTS) portable 200 MHz 1H NMR spectrometer with an in-line cell, reveals that this flow-induced selectivity is not merely due to enhanced mixing but stems from an accelerated interconversion equilibrium between crucial intermediates, effectively enabling a direct elimination pathway that bypasses the typically slow dehydration step. This robust catalytic strategy was successfully integrated into a three-step sequential and continuous-flow process for the synthesis of the tetraconazole precursor, combining the catalytic dehydrative aldol condensation, the catalytic 1,4-addition of triazoles, and a flow ester reduction using LiBH4. Crucially, the integration of the water-containing upstream process with the moisture-sensitive reduction was achieved via an efficient in-line liquid–liquid extraction module. This work provides an impactful example of applying sophisticated reactor engineering and mechanistic insight into transform a historically nonselective batch reaction into a high-yielding (up to 74% overall) and fully integrated continuous manufacturing method for a complex pesticide.

0502有機化学製品
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