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2019 年度 実績報告書

特殊反応場における連続合成:マイクロウェーブ・ファインバブル・フロー手法の融合

公募研究

研究領域反応集積化が導く中分子戦略:高次生物機能分子の創製
研究課題/領域番号 18H04397
研究機関静岡大学

研究代表者

間瀬 暢之  静岡大学, グリーン科学技術研究所, 教授 (40313936)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワード特殊反応場 / フロー手法 / マイクロウェーブ / ファインバブル / 多相系反応 / 機械学習 / 集積化 / ものづくり
研究実績の概要

フロー手法による多段階合成を指向した実用的な反応を開発するには、工程数を減らすことが鍵であり、後処理が容易、または必要としない反応の開発が望まれる。この課題に対し、当量反応や気体が関与する反応を追究することで解決できると考え、急速的・物質選択的に加熱または停熱する技術であるマイクロウェーブ(μW)と、液体中に気体を高濃度に分散する技術であるファインバブル(FB)に着目し、平成30年度に(1)μWとフロー合成の融合:難合成の連続生産、(2)FBとフロー合成の融合:多相系フロー反応の深化に取り組んだ。平成31年度に(3)μWフロー手法とFBフロー手法の集積化によるものづくりに取り組み、(3-1)フロー手法による偏頭痛治療薬Frovatriptan、ならびにフェアリー化合物の多段階合成を追究した。特に、植物の成長調節作用を示すフェアリー化合物の鍵中間体である5-amino imidazole-4-carboxamide(AICA)の新規合成手法の開発において、我々が開発したフロー最適化手法をオキシム化に適用した結果、わずか14実験(180分)で収率95%となる条件を特定した。また、気相-液相反応においてファインバブル手法により、気体を取り除く操作のみで、オキシムのH2-FB水素化反応と、エステルのNH3-FBアミド化反応の連続化が可能となった。また、シアノ基のイミンへのH2-FB水素添加反応、続くカスケードカップリングによりAICA合成を達成した。さらに、フロー手法に実験計画法、インライン分析装置と機械学習を適用し、4変数3水準(81実験必要)の最適化をわずか7実験まで削減した。これらの取り組みにより、日本発の新たなフロー合成技術を確立し、ものづくり化学プロセスのグリーンフロー化に今後も貢献する。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Rapid Optimization of Reaction Conditions Based on Comprehensive Reaction Analysis Using a Continuous Flow Microwave Reactor2019

    • 著者名/発表者名
      Vamosi Peter、Matsuo Keiya、Masuda Tsuguya、Sato Kohei、Narumi Tetsuo、Takeda Kazuhiro、Mase Nobuyuki
    • 雑誌名

      The Chemical Record

      巻: 19 ページ: 77~84

    • DOI

      10.1002/tcr.201800048

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of Outlet Temperature of a Flow Reactor Heated by Microwave Irradiation2019

    • 著者名/発表者名
      Takeda Kazuhiro、Yanagi Nana、Nonaka Keisuke、Mase Nobuyuki
    • 雑誌名

      The Chemical Record

      巻: 19 ページ: 140~145

    • DOI

      10.1002/tcr.201800102

    • 査読あり
  • [雑誌論文] マイクロ波グリーン有機化学:デスクトッププラントを目指して2019

    • 著者名/発表者名
      間瀬 暢之、武田和宏、佐藤浩平
    • 雑誌名

      ケミカルエンジニヤリング

      巻: 64 ページ: 395-402

  • [学会発表] 有機化学者が取り組む機械学習によるフロー反応条件迅速最適化2020

    • 著者名/発表者名
      間瀬暢之、武田和宏
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
    • 招待講演
  • [学会発表] 機械学習によるフロー反応条件の複数要因最適化2020

    • 著者名/発表者名
      金拓哉、佐藤浩平、鳴海哲夫、武田和宏、間瀬暢之
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
  • [学会発表] グリーンフローものづくり2020

    • 著者名/発表者名
      間瀬暢之
    • 学会等名
      令和元年度静岡県大学発ベンチャー発掘・育成業務成果報告会
  • [学会発表] マイクロウェーブとインライン分析によるフロー反応条件迅速最適化2020

    • 著者名/発表者名
      間瀬暢之
    • 学会等名
      新学術領域研究「反応集積化が導く中分子戦略:高次生物機能分子の創製」第9回成果報告会
  • [学会発表] デスクトッププラントの開発:フロー型マイクロ波合成装置と機械学習による条件最適化2019

    • 著者名/発表者名
      間瀬暢之
    • 学会等名
      第402回生存圏シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 化学工学的データ解析による有機反応最適化:合成屋と解析屋のコラボレーション2019

    • 著者名/発表者名
      間瀬暢之
    • 学会等名
      「AIと有機合成化学」研究部会-第3回勉強会
    • 招待講演
  • [学会発表] 特殊反応場における連続合成:マイクロウェーブ・ファインバブル・フロー手法の融合2019

    • 著者名/発表者名
      間瀬暢之
    • 学会等名
      新学術領域研究「反応集積化が導く中分子戦略:高次生物機能分子の創製」第8回成果報告会
    • 招待講演
  • [学会発表] Green Organic Synthesis in Unique Reaction Environments2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Mase
    • 学会等名
      2019 NTHU-Shizuoka University Bilateral Synposim
    • 国際学会
  • [学会発表] Machine learning-based reaction optimization using microwave-assisted continuous flow reactor2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Mase、Takuya Kon、Kohei Sato、Tetsuo Narumi、Kazuhiro Takeda
    • 学会等名
      International Joint Symposium on Synthetic Organic Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] CSTR Synthesis of Fairy Chemicals Using Fine Bubble and Flow Optimization Method2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Mase、Keiya Matsuo、Takuya Kon、Junko Fujimoto、Kohei Sato、Tetsuo Narumi、Kazuhiro Takeda
    • 学会等名
      27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Post-treatment Free Synthesis of Fairy Chemicals Using Fine Bubble and Flow Optimization Method2019

    • 著者名/発表者名
      Keiya Matsuo、Kohei Sato、Tetsuo Narumi、Nobuyuki Mase
    • 学会等名
      the 4th International Symposium on Process Chemistry (ISPC 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Reaction Optimization Using Microwave-Assisted Continuous Flow Reactor with In-Line Analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Kon、Kohei Sato、Tetsuo Narumi、Kazuhiro Takeda、Nobuyuki Mase
    • 学会等名
      the 4th International Symposium on Process Chemistry (ISPC 2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロウェーブ・ファインバブル・フロー手法の融合によるグリーン有機合成2019

    • 著者名/発表者名
      間瀬暢之、松尾圭哉、金拓哉、藤本准子、佐藤浩平、鳴海哲夫、武田和弘
    • 学会等名
      第63回 香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会
  • [学会発表] ファインバブル-テレスコーピング法によるフェアリー化合物の合成2019

    • 著者名/発表者名
      松尾圭哉、佐藤浩平、鳴海哲夫、間瀬暢之
    • 学会等名
      第8回JACI/GSCシンポジウム
  • [図書] マイクロリアクター/フロー合成による反応条件を最適化した導入と目的に応じた実生産への適用2020

    • 著者名/発表者名
      間瀬暢之、武田和宏、佐藤浩平
    • 総ページ数
      270
    • 出版者
      サイエンス&テクノロジー社
    • ISBN
      9784864282116
  • [図書] Green Science and Technology2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuyukiu Mase、Kohei Sato
    • 総ページ数
      350
    • 出版者
      CRC Press
    • ISBN
      9780367415136
  • [図書] 化学プロセスのスケールアップ、連続化2019

    • 著者名/発表者名
      間瀬暢之
    • 総ページ数
      696
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861047398
  • [備考] MASE Laboratory@Shizuoka University

    • URL

      https://wwp.shizuoka.ac.jp/mase/

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公開日: 2021-01-27  

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