マイクロチップ集積化による反応・機能制御システムの開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13GS0024
• 研究種目: 創成的基礎研究費
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 北森 武彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60214821)
• 研究分担者: 北川 進 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20140303) ; 松本 和子 早稲田大学, 理工学部, 教授 (60111457) ; 小林 修 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 教授 (50195781) ; 魚住 泰広 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 教授 (90201954) ; 庄子 習一 早稲田大学, 理工学部, 教授 (00171017)
• キーワード: マイクロチップ / 有機合成 / 触媒反応 / 集積化学化システム / マイクロリアクター / 高分子錯体 / マイクロマシン

研究概要

本年度は、反応・機能制御システムの構築に適した化学機能マイクロチップを作製するために、マイクロチップに適用可能な化学機能物質の創成、微小空間での流体制御法の確立の基礎検討を推進した。
(1)マイクロチップに適用可能な化学機能物質の創成:チャネル内への固定化を可能とする触媒分子・捕捉分子など、化学機能マイクロチップ作製に必要な高機能分子・構造体として、微粒子担持ナノ〜メソサイズパラジウム、コバルト錯体6量体の創成に成功した(小林、魚住、北川)。これらの化学機能物質はマイクロチャネルの提供する大きな比界面積を利用した合成反応に極めて有用であり、次年度、北森、松本、金、久本と連携し、これらの機能分子のマイクロチャネル導入による機能化チャネル作製、及びそれを利用した水溶液系不斉合成の実現を目指す。
(2)微小空間での流体制御法の確立:集積に向けて必要となる流体制御法として、マイクロチャネル内チェックバルブを開発した(庄子)。これはフォトリソグラフィーの技術を利用してテフロン製バルブを液体導入口に作製したものである。バルブにかかる圧力と流体の流量の関係を調べた結果、可逆的に動作することを確認した。また、微小多層流制御法の基礎検討として、有機相/水相/有機相の3層流の形成及び高速な相間物質移動を実現した(北森、金、久本)。これは化学機能マイクロチップでの化学合成反応を実施する場合、原料分子供給技術として有用である。
次年度は、上記で開発した化学機能物質及び流体制御法を用いて、化学機能マイクロチップのプロトタイプを設計・作製し、マイクロチップ内合成反応の効率(反応時間、収率)を評価することによって、高機能化学チップ作製の基礎データを蓄積する。

研究成果

• [文献書誌] H.Hisamoto et al.: "Fast and High Conversion Phase-Transfer Synthesis Exploiting Liquid/Liquid Interface Formed in Microchannel Chip"Chemical Communications. Issue 24. 2662-2663 (2001)
• [文献書誌] M.Surmeian et al.: "Three-Layer Flow Membrane System on a Microchip for Investigation of Molecular Transport"Analytical Chemistry. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] I.Komoto et al.: "1-Dodecyloxy-4-Perfluoroalkylbenzene as a Novel Efficient Additive in Aldol Reactions and Friedel-Crafts Alkylation in Supercritical Carbon Dioxide"Organic Letters. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] N.Honda et al.: "Prototype of Micro Flow Cell for Multi-Analyte Sandwich Immunoassay"Proceedings of Microprocess & Nanotectinology. 24-25 (2001)
• [文献書誌] Y Uozumi et al.: "Double Carbonylation of Aryl Iodides with Primary Amines under Atmospheric Pressure Conditions Using Pd/PPh3/DABCO/THF System"The Journal of Organic Chemistry. 66. 5272-5274 (2001)
• [文献書誌] Y.Uozumi et al.: "Catalytic Asymmetric Allylic Alkylation in Water with a Recyclable Amphiphilic Resin-Supported P, N-Chelating Palladium Complex"Journal of the American Chemical Society. 123. 2919-2920 (2001)
• [文献書誌] S.Yagi et al.: "Solvent effect on helicity induction of zinc bilinone bearing a chiral auxiliary at the helix terminal"The Journal of Organic Chemistry. 66. 3848-3853 (2001)
• [文献書誌] S.Masaoka et al.: "A New Class of Cyclic Hexamer : [Co6L6]24-(H6L = hexaazatriphenylene hexacarboxylic acid)"Angewante Chemie International Edition in English. 40. 3817-3819 (2001)