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超臨界流体を用いる合成と加工

Organic, Inorganic Chemical Reactions and Material Processing with Supercritical Fluids

★超臨界流体部会 編集による合成、加工技術の最新動向をまとめた技術書!!
★物質の溶解、反応系・合成系の相状態といった超臨界流体を含む系の特性を詳述!!
★装置の取り扱いから有機・無機合成、材料加工など応用事例を徹底解説!!

商品概要

略称
超臨界流体
商品 No.
bk7645
発刊日
2017年10月27日(金)
ISBN
978-4-7813-1268-2
体裁
B5判・252頁
価格
82,080円(税込)
発行
(株)シーエムシー出版
問い合わせ
Tel:03-5857-4811 E-mail:info@rdsc.co.jp 問い合わせフォーム
監修
(編集)化学工学会 超臨界流体部会
著者
古屋 武   (国研)産業技術総合研究所
船造俊孝   中央大学
佐藤善之   東北大学
猪股 宏   東北大学
川崎慎一朗  (国研)産業技術総合研究所
国分 隆   耐圧硝子工業㈱
大島義人   東京大学
川波 肇   (国研)産業技術総合研究所
大谷政孝   高知工科大学
小廣和哉   高知工科大学
佐藤剛史   宇都宮大学
本間哲雄   八戸工業高等専門学校
日秋俊彦  日本大学
岩村 秀   東京大学
長尾育弘   (国研)産業技術総合研究所
秋月 信   東京大学
竹林良浩   (国研)産業技術総合研究所
相田 卓   東北大学
渡邉 賢   東北大学
スミス・リチャード   東北大学
松村幸彦   広島大学
長田光正   信州大学
高見誠一   名古屋大学
陶 究    (国研)産業技術総合研究所
笘居高明   東北大学
田口 実   中央大学
依田 智   (国研)産業技術総合研究所
百瀬 健   東京大学
内田博久   金沢大学
下山裕介   東京工業大学
発刊にあたって
 超臨界流体を取り扱った書籍は、超臨界流体部会が編集に参画したものを含めて、国内外でこれまでに多数刊行されている。新しく本書をまとめるにあたっては、超臨界流体部会で議論を行い、次のような編集方針をたてた。
 読者には、超臨界流体を既に使っている研究者・技術者に加えて、これから超臨界流体を使ってみたいと考えている方々を想定した。すなわち、第1編から読み進めていくことで、初学者が安全かつ効率的に超臨界流体を利用できるようになることを目指した。そのために、対象物質が超臨界流体に溶解する、超臨界流体が対象物質に溶解する、反応系・合成系の相状態など、超臨界流体を用いる反応系・合成系を扱う上で鍵となる現象を理解できるようになること。バッチ式・連続式のどちらの装置も、安全に取り扱えるようになること。さらに市販装置を導入して何らかのトラブルが出た時に、原因の切り分けと必要な対策が取れるようになることなどを本書の目標とした。
また、超臨界流体が何に使えるのか、どのように使えば良いのかを示す有機・無機合成、材料加工の事例には、それぞれの基本原理の説明と共に最新の研究成果が紹介されている。
 編集方針どおりに、本書が超臨界流体を使っている方だけでなく、これから超臨界流体を使ってみたい方々が最初に手に取る本になれば幸いである。

(「はじめに」より一部抜粋)
書籍・DVDの内容
【第1編 溶媒としての超臨界流体】
第1章 総論
1 超臨界流体とその研究の歴史
2 溶媒としての超臨界流体の特徴
3 本書の構成

第2章 二酸化炭素・アルコール・水
1 溶媒としての特性
 1.1 はじめに
 1.2 通常の溶媒との比較
 1.3 超臨界流体の特性
 1.4 おわりに

2 混合系の相平衡
 2.1 はじめに
 2.2 2成分系の相挙動・相平衡
 2.3 固体を含む系の相挙動・相平衡
 2.4 超臨界水に対する2成分系の相挙動
 2.5 おわりに

【第2編 超臨界流体の装置設計と操作】
第1章 超臨界流体の装置設計と操作
1 バッチ式装置
 1.1 バッチ式装置の概要
 1.2 バッチ実験加熱手段
 1.3 超臨界水反応における充填水量
 1.4 強度計算
 1.5 連続化に向けたバッチ実験
2 連続式装置
 2.1 連続式装置の概略フロー
 2.2 流体タンク
 2.3 高圧供給
 2.4 流体混合
 2.5 減圧
 2.6 安全対策
3 まとめ

第2章 装置の実例
1 圧力容器の構造・仕様
2 装置の構成
3 圧力容器用窓
4 配管および継手
5 関連法規
 5.1 高圧ガス保安法
 5.2 労働安全衛生法

第3章 装置の安全な操作
1 はじめに
2 超臨界流体に関わる事故事例
 2.1 装置設計時や実験計画時の注意事項
 2.2 実験前や実験中の注意
3 新規分野の実験研究における安全管理のあり方
4 おわりに

【第3編 超臨界流体を溶媒とした合成反応技術】
第1章 有機合成反応
1 有機合成反応技術について

2 超臨界二酸化炭素を用いた反応
 2.1 水素化
 2.2 酸化
 2.3 一酸化炭素~ホルミル化~
 2.4 超臨界二酸化炭素を基質として用いる反応~二酸化炭素固定化~
 2.5 まとめ

3 超臨界水,亜臨界水を用いた反応
 3.1 亜臨界水あるいは超臨界水中での逆アルドールおよびアルドール反応を応用した有機変換反応
 3.1.1 はじめに
 3.1.2 糖類の逆アルドール反応を用いるアルコールの還元
 3.1.3 アルドール縮合生成物の亜臨界水中での反応挙動
 3.1.4 亜臨界水中での無機ルイス酸触媒アルドール反応
 3.1.5 亜臨界水あるいは超臨界水中でのカテコール芳香環の完全メチル化
 3.1.6 おわりに

 3.2 超臨界水中でのフリーデルクラフツ反応
 3.2.1 フリーデルクラフツ反応
 3.2.2 超臨界水中でのフェノールのアルキル化の特長
 3.2.3 合成実験
 3.2.4 反応中間体の生成
 3.2.5 アルキル化反応
 3.2.6 まとめ

 3.3 超臨界水中でのスクシンイミドの合成
 3.3.1 緒言
 3.3.2 実験方法
 3.3.3 結果と考察
 3.3.4 結言

 3.4 高温高圧水中での付加反応,縮合反応
 3.4.1 アルドール反応
 3.4.2 1,3,5-トリアセチルベンゼンの合成
 3.4.3 アルドール縮合によるポリアセンキノンの合成
 3.4.4 Michael反応
 3.4.5 高温における反応の加速と選択性の低下
 3.4.6 Diels-Alder反応

 3.5 エステル化・アミド化反応
 3.5.1 はじめに
 3.5.2 鎖状エステル・アミドの合成
 3.5.3 アミド化を経由する縮合系環状分子の合成
 3.5.4 おわりに

 3.6 酸・塩基・塩・均一系触媒を触媒に用いた反応
 3.6.1 超臨界水中での反応方法
 3.6.2 水和反応,脱水反応
 3.6.3 不均化反応
 3.6.4 ディールス-アルダー反応
 3.6.5 転位反応
 3.6.6 コルベ-シュミット反応
 3.6.7 ニトロ化反応
 3.6.8 均一系触媒を用いた超臨界水中での反応
 3.6.9 おわりに

 3.7 不均一系触媒―固体酸触媒を用いた水和・脱水反応―
 3.7.1 オレフィンの水和反応
 3.7.2 アルコールの脱水反応
 3.7.3 その他の固体酸触媒反応
 3.7.4 超臨界水,亜臨界水中の固体酸触媒の活性と安定性
 3.7.5 物質移動過程の反応速度への影響
 3.7.6 まとめ

4 超臨界エタノール中でのキノリン環合成
 4.1 はじめに
 4.2 キノリン環の合成反応
 4.3 装置の構成
 4.4 溶媒と温度の影響
 4.5 反応機構
 4.6 超臨界エタノールを用いる利点
 4.7 反応速度の解析
 4.8 熱環化反応の活性化エネルギー
 4.9 置換キノリンの合成
 4.10 おわりに

5 バイオマス変換への応用
 5.1 生物資源の高温高圧水処理
 5.1.1 背景
 5.1.2 バイオマス成分
 5.1.3 実バイオマス
 5.1.4 結論・展望

 5.2 超臨界水を用いたリグノセルロース系バイオマスのガス化
 5.2.1 技術の位置づけ
 5.2.2 研究の経緯
 5.2.3 反応工学的知見
 5.2.4 プロセス工学的知見
 5.2.5 装置設計的知見
 5.2.6 今後の展望

 5.3 キチン・アミノ糖の高温高圧水処理
 5.3.1 はじめに
 5.3.2 キチン系バイオマスの現在の利用方法と問題点
 5.3.3 カニ殻の高温高圧水処理
 5.3.4 キチンからのアミノ糖類の現在の製造方法と問題点
 5.3.5 キチンの高温高圧水処理
 5.3.6 高温高圧水前処理によるキチンの酵素糖化の促進
 5.3.7 N-アセチルグルコサミンおよびキチン2糖の変換反応の従来法と問題点
 5.3.8 N-アセチルグルコサミンおよびキチン2糖の高温高圧水中での変換反応
 5.3.9 おわりに

第2章 無機材料合成技術
1 ナノ粒子合成の基礎

2 無機ナノ粒子のフロー合成
 2.1 はじめに
 2.2 水溶液系の物性
 2.3 酸化物ナノ粒子の合成
 2.4 酸化物以外のナノ粒子合成への展開
 2.5 おわりに

3 カルコゲナイド系材料
 3.1 はじめに
 3.2 超臨界流体カルコゲン化法
 3.3 おわりに

4 表面修飾ナノ粒子
 4.1 表面修飾ナノ粒子
 4.2 超臨界水を利用したin-situ表面修飾法
 4.3 表面修飾ナノ粒子合成実験
 4.4 表面修飾金属酸化物ナノ粒子の評価
 4.5 その他の金属酸化物とまとめ

【第4編 超臨界流体を溶媒とした加工技術】
第1章 エアロゲル
1 はじめに
2 エアロゲルの概要
3 超臨界流体のどのような性質を利用するのか
4 どのような原理で材料を作製するのか
 4.1 単成分系の超臨界乾燥
 4.2 二成分系の超臨界乾燥
5 装置の例と作製の実際
 5.1 実験室レベル
 5.2 実用レベル
6 エアロゲルと超臨界乾燥に関する最近の動向
 6.1 超臨界乾燥を用いないシリカエアロゲルの作製法
 6.2 ナノファイバー系エアロゲル
7 おわりに

第2章 発泡体
1 はじめに
2 ポリマー発泡体とは
3 どのような原理で材料を作製するのか
 3.1 概要
 3.2 発泡ガスの溶解
 3.3 気泡核発生
 3.4 気泡の成長と停止
4 超臨界流体のどのような性質を利用するのか
5 発泡の実際
 5.1 バッチ発泡
 5.2 連続発泡
6 おわりに

第3章 製膜・埋め込み
1 はじめに
2 SCFDの特徴
3 金属膜形成における高い段差被覆性
4 SCFDによる金属膜形成における段差被覆性の向上指針
5 SCFDによる金属材料の埋め込み
6 今後の展望

第4章 粉体の調製技術
1 はじめに
2 超臨界溶体急速膨張法
3 超臨界貧溶媒晶析法
4 ガス飽和溶体急速膨張法
5 おわりに

第5章 微粒子分散溶液
1 超臨界二酸化炭素を利用した微粒子分散溶液の製造技術
2 超臨界エマルション抽出法による微粒子分散溶液の製造
3 水溶液への超臨界溶体急速膨張による微粒子分散溶液の製造
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