マイクロリアクター内の液-液平行流を活用する電解発生活性種の時間的・空間的制御

• Project Area: Organic Synthesis based on Integration of Chemical Reactions. New Methodologies and New Materials
• Project/Area Number: 22106508
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 跡部 真人 横浜国立大学, 環境情報研究院, 教授 (90291351)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2011: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2010: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: マイクロリアクター / 液-液平行流 / 電解発生活性種 / 時間的・空間的制御 / 電解合成 / タンデム反応 / カスケード反応

Research Abstract

微小な流路内で化学反応を行うマイクロリアクターは、様々な分野で応用が期待されている反応デバイスであり、これを利用した研究は1990年代初頭から分析化学の分野で、また、最近は有機合成化学の分野でも大きな成果を挙げている。とくに大きな比界面積を有し迅速な溶液混合が可能といった特徴は、均一系反応よりもむしろ固-液不均一系界面での反応のほうが効率化できるなど利点が多く、典型的な固-液界面での反応である電気化学反応においても大変魅力的なものと言える。さらに、電気化学測定・分析の領域のみならず、電解合成の分野においては、マイクロリアクターの利点はこれだけではない。電極間距離がマイクロオーダーであり、「電解液の流れがリアクター内で厳密に制御されている」といった特徴を最大限に活用すれば、従来のバッチ式反応容器(フラスコやビーカー)では決して実現できなかった全く新しい電解合成反応や電解合成システムが構築できることも予想される。このような着想に基づき、今年度はマイクロリアクターを利用した1)電解反応をキーステップとするカスケード反応システムの開発と2)連続的レドックス反応システムの開発の2つの電解反応システムの開発を実施し、着想原理の妥当性を十分に示すことが出来た。さらにそれぞれの反応システムの汎用性やリミテーションについても検証し、電解合成プロセスにおけるマイクロリアクター利用技術の基盤的指針を獲得した。

Research Products

• [Journal Article] In Situ Electro generation of o-Benzoquinone and High Yield Reaction with Benzenethiols in a Micro flow System (2012)
  • Author(s): Tsuneo KASHIWAGI, Fumihiro AMEMIYA, Toshio FUCHIGAMI, Mahito ATOBE
  • Journal Title: Chem. Commun Volume: 48 Issue: 22 Pages: 2806-2808
  • DOI: 10.1039/c2cc17979b
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrochemical Conversion of Benzylamine to Dibenzylamine Using a Microreactor: Analogous System of Photocatalytic Redox Combined Synthesis (2011)
  • Author(s): Fumihiro AMEMIYA, Tsuneo KASHIWAGI, Toshio FUCHIGAMI, Mahito ATOBE
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 40 Issue: 6 Pages: 606-608
  • DOI: 10.1246/cl.2011.606
  • NAID: 130004426241
  • ISSN: 0366-7022, 1348-0715
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Product Selectivity Control Induced by Using Liquid-Liquid Parallel Laminar Flow in a Microreactor (2011)
  • Author(s): Fumihiro AMEMIYA, Hideyuki MATSUMOTO, Keishi FUSE, Tsuneo KASHIWAGI, Chiaki KURODA, Toshio FUCHIGAMI, Mahito ATOBE
  • Journal Title: Org. Biomol. Chem Volume: 9 Issue: 11 Pages: 4256-4265
  • DOI: 10.1039/c1ob05174a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chemoselective Reaction System Using a Two Inlet Micro-flow Reactor : Application to Carbonyl Allylation (2010)
  • Author(s): F.Amemiya, K.Fuse, T.Fuchigami, M.Atobe
  • Journal Title: Chem.Commun. Volume: 46 Pages: 2730-2732
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrochemical Reaction of Water-insoluble Organic Droplets in Aqueous Electrolytes Using Acoustic Emulsification (2010)
  • Author(s): M.Atobe, S.Ikari, K.Nakabayashi, F.Amemiya, T.Fuchigami
  • Journal Title: Langmuir Volume: 26 Pages: 9111-9115
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bipolar Patterning of Conducting Polymers by Electrochemical Doping and Reaction (2010)
  • Author(s): S.Inagi, Y.Ishiguro, M.Atobe, T.Fuchigami
  • Journal Title: Angew.Chem.Int.Ed. Volume: 49 Pages: 10136-10139
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Redox Combined Reactions Using Electrochemical Microreactor (2011)
  • Author(s): 跡部真人
  • Organizer: 10th International Symposium on Organic Reactions (ISOR 10)
  • Place of Presentation: 横浜(Invited)
  • Year and Date: 2011-10-22
• [Presentation] A Novel Electrosynthetic System Using Parallel Laminar Flow in a Micro-Flow Reactor (2010)
  • Author(s): M.Atobe, F.Amemiya, D.Horii, T.Fuchigami
  • Organizer: The 61st Annual Meeting of International Society of Electrochemistry
  • Place of Presentation: Nice, France
  • Year and Date: 2010-09-30
• [Remarks]
  • URL: http://www.atobe-lab.ynu.ac.jp
• [Remarks]
  • URL: http://www.atobe-lab.ynu.ac.jp