2013 Fiscal Year Annual Research Report
インテリジェントセンサを集積化したオンタイム有機光反応システムの開発
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24310101
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
垣内 喜代三 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (60152592)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
太田 淳 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (80304161)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | マイクロ・ナノデバイス / 有機光反応 / マイクロリアクター / キャピラリーリアクター / オンタイム計測 / CMOS半導体集積回路技術 / 不斉Paterno-Buchi反応 / スラグ流 |
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| Research Abstract |
本研究では、CMOSインテリジェントセンサーを集積化したマイクロフローリアクターを作製するとともに、それを利用したオンタイム有機光反応システムを開発することを目的とし、高速、高収率、高選択的な有機光反応の実現を目指している。そのために、本年度は、新たなモデル反応を用いたマイクロフローシステム中での有機光反応の検討と、その反応を利用した反応のオンライン解析に着手した。
これまでの検討では、マイクロリアクターを用いることでバッチリアクターに比べて高効率な光反応の進行が可能であることを明らかにしてきた。特に、気液二相系の反応において、キャピラリーリアクター内でスラグ流を形成させることが高効率な反応の進行に非常に効果的であることも示してきた。
本年度は、液相一相系で進行する不斉Paterno-Buchi反応をモデル反応に採用し、まずバッチリアクターとキャピラリーリアクターとの比較を行った。その結果、これまでと同様にバッチリアクターに比べキャピラリーリアクター中で高効率な反応の進行が確認された。さらに、これまでの知見を踏まえ、意図的に反応不活性な試薬（窒素あるいは水）を加えて二相系スラグ流を形成させることによる反応性向上を狙った。その結果、水を不活性試薬とするスラグ流において、一相系の結果よりもさらに反応が加速することを見出した。
オンライン計測においては、セル構造の改善による圧力・溶媒依存性の低減の改善を行い、光学系の調整技術を確立した。さらに上記のPaterno-Buchi反応をモデル反応としてオンライン測定を実施し、光反応の転化率や立体選択性を直接観測することに初めて成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マイクロリアクターを用いた光反応においては、マイクロリアクターでのみ形成可能なスラグ流の特性を積極的に利用することで、反応のさらなる加速を達成することができた。また、オンライン計測デバイスについても、実反応のオンライン解析に初めて成功しており、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの検討において、光反応にマイクロフローリアクターが極めて有効であるという知見が得られたことから、今後は光反応の生産性について検討していく予定である。特にスラグ流を積極的に利用することは、反応の加速が達成できているもののスラグ流形成により単位時間当たりの基質の溶液の流量は減少してしまう。よって、条件によっては生産量が一相系よりも減少してしまうことも考えられる。そこで、様々な反応条件（温度、溶媒、光源など）を検討し、マイクロフローリアクターを導入することによる生産性の優位性について詳細に検討する。
また、オンライン計測については、他の（不斉）光反応への応用についても検討し、本手法の確立を目指す。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成２５年度は、主として不斉Paterno-Buchi反応に焦点を絞り、一種類の基質の合成を行い、その光反応挙動を詳細に検討したことから、基質合成にかかる試薬やガラス器具などの消耗品費へ使用が当初予定よりもやや少なかったために、平成２６年度に持ち越すこととなった。
平成２６年度は、多様な有機光反応を取り上げ、その光生産性をマイクロフローリアクターを用いて種々検討することから、反応基質の量的な合成が望まれる。そのために、試薬やガラス器具の購入に、持越した助成金を充て、他の費用は当初の研究目的に沿って計画通りに使用する。
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Research Products
(13 results)
