実験廃棄物削減のための微小規模化学実験手法の研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12680563
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 尾張 真則 東京大学, 環境安全研究センター, 教授 (70160950)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂本 哲夫 東京大学, 環境安全研究センター, 助教授 (20313067)
• Keywords: 実験廃棄物 / マイクロラポラトリ / 微小規模化学実験 / 研究室実験 / 有機合成 / アセチル化 / グルコース

Research Abstract

本研究は、現在増え続けている実験廃棄物の削減を目指して、実験に使用する化学物質を少なくする一方で、実験の価値を損なわない実験手法の開発を念頭におき、液体を取り扱う化学実験の規模を微小化した汎用実験装置を試作することを目的としている。
本年度は、昨年度実施した大学専門課程における有機合成学生実験の、小型容器の使用による規模縮小の可能性(1/10程度が限界)を超えるための、新規ガラス器具開発を含めた研究をおこなった。モデル反応系としても学生実験から一歩進めて、実際に有機合成の研究室で頻繁におこなわれているグルコース水酸基の無水酢酸によるアセチル化反応を採用した。この反応には溶解、窒素置換、温浴中での数時間の反応、洗浄・分液、乾燥・ろ過など、汎用的実験操作が多数含まれる。各操作、器具に対する必要要素の調査、個別操作を実現するための微小器具の試作、要素操作における損失量とその原因の解析、実用性の評価を経て、一連の実験操作を実際におこない、総合的評価までおこなった。現行法(無水酢酸5.0mL、ピリジン5.0mL、グルコース1.0gから出発)と、新規に開発した器具・操作を用いて物質量を現行法の1/25から出発させた場合について、最終的収率は現行法の76%に対し、1/25スケールにおいても72%を維持することができ、十分に実用に耐えることを確認した。発生する廃棄物量は実験スケールにほぼ比例した1/25が達成できた。残された問題点としては、小型器具の組立方法の改善、実用的還流操作方法の開発、気体や固体が直接関与する反応の微小化、真空や加圧条件でおこなう必要のある反応への対応である。

Research Products

• [Publications] B.Kim, Y.Tojo, J.Niu, M. Matsubara, T.Sakamoto, M.Owari: "The study on Miniaturizing the Scale of Chemical Experiments in a University"Journal of Chemical Education. (In press).