有機物結晶のメカノケミカル効果による固相多形転移に及ぼす不純物の影響

• Project/Area Number: 21360378
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Properties in chemical engineering process/Transfer operation/Unit operation
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 松岡 正邦 Tokyo University of Agriculture and Technology, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40016671)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 滝山 博志 東京農工大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (40251582)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000); Fiscal Year 2011: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2010: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2009: ¥13,260,000 (Direct Cost: ¥10,200,000、Indirect Cost: ¥3,060,000)
• Keywords: メカノケミカル効果 / 結晶多形 / 転移速度 / 添加物効果 / メカノケミカル法 / 固相多形転移 / 不純物

Research Abstract

結晶多形現象は、平衡関係に基づくものであるが、多形間の転移速度は複雑であって、速度論による解析が必要であり、平衡論と速度論を正しく理解する必要がある。特に固体状の医薬品の製造においては機械的なエネルギーの付与過程が避けられないことから、多形転移の可能性があり、メカノケミカル効果による多形転移の報告が増加している。本研究では、主に医薬品として用いられる有機化合物を対象として、所定の比率の多形混合物の生産制御方法の研究(平衡論と速度論)、構造的に類似している化合物の存在、さらに液体成分の存在がメカノケミカル効果による多形転移速度に与える効果に関して、実験を行いそれぞれの現象解析を行った。その成果を5報の原著論文としてまとめた。
まず、アミノ酸であるグリシンの多形間の転移速度とメカノケミカル操作条件(ボールミルの材質によるボール質量、回転数、試料量)との関係を定量的に解析し、無次元項で整理した。その上で同物質の転移速度に与える液体(溶媒)の有無と液体添加量の影響を実験的に検討し、液体の種類と量による影響が単純な関数では表現できないことを見出した。また医薬品物質であるテオフィリンのメカノケミカル操作による多形転移現象および速度に与える構造類似物質の存在の影響を実験で明らかにした。物質の構造の僅かな差が、転移現象および転移速度の両者に大きな影響を持つことを明らかにした。これらの実験的な研究により、固体状および液体状の添加物(不純物)が転移現象および転移速度に与える効果を定量的に明らかにすることができた。この知見は多形転移現象の解明および同現象の速度解析さらには制御において重要である。

Research Products

• [Journal Article] Phenomena and Kinetics of Solid-state Polymorphic Transition of Caffeine (2010)
  • Author(s): Y.Kishi, M.Matsuoka
  • Journal Title: Crystal Growth, Design Volume: 10 Pages: 2916-2920
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Controlled Production of Polymorphic Mixtures of MPPO in Batch Cooline and Drowning-out Crvstallization (2010)
  • Author(s): Y.Nakata, Y.Kiyosawa, K.Kagara, M.Matsuoka
  • Journal Title: J.Chem.Eng.Japan Volume: 43 Pages: 374-380
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Kinetics of Solid-State Polymorphic Transition of Glycine in Mechano-Chemical Processing (2010)
  • Author(s): M.Matsuoka, J.Hirata, S.Yoshizawa
  • Journal Title: Chemical Engineering Research and Design Volume: 88 Pages: 1169-1173
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Operation design for controlling polymorphism in the anti-solvent crystallization by using ternary phase diagram (2010)
  • Author(s): Takiyama, H., T. Minamisono, Y.Osada, M.Matsuoka
  • Journal Title: Chemical Engineering Research and Design Volume: 88 Pages: 1242-1247
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 医薬品化合物の結晶多形解析 (2010)
  • Author(s): 松岡正邦
  • Journal Title: ぶんせき Volume: 2010 Pages: 447-451
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Surface Phenomena and Mechanism of Polymorphic Transition in Theophylline (2010)
  • Author(s): Y.Kishi, M.Matsuoka
  • Journal Title: Journal of Chemical Engineering of Japan 43 Pages: 253-260
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of Seed Size on Crystallization Behavior of MPPO (2010)
  • Author(s): Y.Nakata, Y.Kiyosawa, K Kagara, M.Matsuoka
  • Journal Title: Organic Process Research & Development 14 Pages: 369-374
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystallization Operation for Quality Control of Crystalline Particles (2010)
  • Author(s): H.Takiyama
  • Journal Title: J.Soc. Powder Technology, Japan 47 Pages: 98-108
  • NAID: 10026354049
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of Additives on Polymorphic Transition of Theophylline in Mechano-chemical Processing (2010)
  • Author(s): Y.Kishi, M.Matsuoka
  • Journal Title: Journal of Chemical Engineering of Japan (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystallization Behavior of Polymorphic Mixtures of MPPO (2009)
  • Author(s): Y.Nakata, Y.Kiyosawa, K.Kagara, M.Matsuoka
  • Journal Title: Organic Process Research & Development 13 Pages: 1364-1369
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 噴霧晶析における結晶多形の制御 (2011)
  • Author(s): 隔本紗永子、船越邦夫、松岡正邦
  • Organizer: 化学工学会76年会
  • Place of Presentation: 東京農工大学 小金井キャンパス
  • Year and Date: 2011-02-22
• [Presentation] メカノケミカル法による結晶構造の変化 (2011)
  • Author(s): 山岸貴匡、船越邦夫、松岡正邦
  • Organizer: 化学工学会76年会
  • Place of Presentation: 東京農工大学 小金井キャンパス
  • Year and Date: 2011-02-22
• [Presentation] メカノケミカル効果による有機物の結晶構造変化と安定性 (2010)
  • Author(s): 岸祥史、松岡正邦
  • Organizer: 化学工学会第42回秋季大会
  • Place of Presentation: 同志社大学 今出川キャンパス
  • Year and Date: 2010-09-08
• [Presentation] 晶析操作における界面現象 (2010)
  • Author(s): 松岡正邦
  • Organizer: 化学工学会第42回秋季大会
  • Place of Presentation: 同志社大学 今出川キャンパス 招待講演
  • Year and Date: 2010-09-08
• [Presentation] Theophyllineの固相多形転移 (2010)
  • Author(s): 岸祥史、松岡正邦
  • Organizer: 分離技術会年会2010
  • Place of Presentation: 明治大学アカデミーコモン
  • Year and Date: 2010-06-03
• [Presentation] メカノケミカル法によるTheophyllineの固相多形転移と添加物の影響 (2010)
  • Author(s): 岸祥史, 松岡正邦
  • Organizer: 化学工学会第75年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学(鹿児島県)
  • Year and Date: 2010-03-18
• [Presentation] メカノケミカル効果によるグリシン多形転移への機械的エネルギー授与方法の影響 (2010)
  • Author(s): 佐藤広崇、船越邦夫、松岡正邦
  • Organizer: 第12回化学工学会学生発表会東京大会
  • Place of Presentation: 芝浦工業大学(東京都)
  • Year and Date: 2010-03-06
• [Presentation] メカノケミカル法による有機物粉砕とDL-グルタミン酸の水和物転移の分析 (2010)
  • Author(s): 神野一輝、船越邦夫、松岡正邦
  • Organizer: 第12回化学工学会学生発表会東京大会
  • Place of Presentation: 芝浦工業大学(東京都)
  • Year and Date: 2010-03-06
• [Presentation] 二次核化に及ぼすマイクロ波の影響 (2010)
  • Author(s): 牧寛之、船越邦夫、松岡正邦
  • Organizer: 第12回化学工学会学生発表会東京大会
  • Place of Presentation: 芝浦工業大学(東京都)
  • Year and Date: 2010-03-06
• [Presentation] Effect of Purine Derivatives on Polymorphic Transition of Theophylline in Mechano-Chemical Processing (2010)
  • Author(s): Y.Kishi, M.Matsuoka
  • Organizer: The 16^<th> International Conference on Crystal Growth
  • Place of Presentation: Beijing, China
• [Presentation] Caffeineの固相多形転移 (2009)
  • Author(s): 岸祥史, 松岡正邦
  • Organizer: 電気通信大学・東京農工大学 第6回合同シンポジウムナノ未来材料とコヒーレント光化学
  • Place of Presentation: 東京農工大学(東京都)
  • Year and Date: 2009-12-05
• [Presentation] メカノケミカル法によるTheophyllineの固相多形転移 (2009)
  • Author(s): 岸祥史、松岡正邦
  • Organizer: 化学工学会第41回秋季大会
  • Place of Presentation: 広島大学(広島県)
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] ニコチンアミド-サリチル酸cocrystalの作成法 (2009)
  • Author(s): 平田隼也、船越邦夫、松岡正邦
  • Organizer: 化学工学会第41回秋季大会
  • Place of Presentation: 広島大学(広島県)
  • Year and Date: 2009-09-17