マイクロチップ内液液・固液界面有機合成反応とパイルアップ型化学生産システムの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555212
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 久本 秀明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (00286642)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金 幸夫 東京大学, 工学部・附属総合試験所, 助教授 (40186367) ; 渡辺 訓行 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (20011116) ; 北森 武彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60214821) ; 佐藤 記一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (50321906) ; 火原 彰秀 東京大学, 工学部・附属総合試験所, 助手 (30312995)
• Keywords: マイクロチップ / 有機合成 / 触媒反応 / パイルアップリアクター / マイクロリアクター / 高分子合成

Research Abstract

本年度は実際にパイルアップマイクロリアクターを試作し、昨年度検討した液液界面合成反応を適用することで、アミド化合物合成の連続運転を実施した。
(1):パイルアップマイクロリアクターの試作
ここでは10枚のチップを重ねたタイプのコンパクトな一体型マルチチャネルパイルアップマイクロリアクターを作製した。通常のフォトリソグラフィー法によってパイレックスガラス板(30×70×0.7mm)上に、2液が混合し反応するパターンのマイクロチャネルを加工し、2mmφのドリル穴を流路端に貫通させる。このようにして加工したガラス板10枚と底板1枚とを重ね合わせ、熱融着させた。チップの導入及び採出口へはテフロンチューブ(内径2mm)を接続した。
(2):パイルアップマイクロリアクターの性能試験
このリアクターの性能試験として昨年度検討したアミン誘導体(DL-1-フェニルエチルアミン)とカルボン酸クロリド誘導体(3,5-ジニトロベンゾイルクロリド)によるアミド化反応を適用した。その結果、パイルアップマイクロリアクターを用いた場合には、単一のマイクロチップを用いた場合の約10倍の収量が得られ、このパイルアップ型化学合成システムによりマイクロチャネル内反応の高収量化が容易に行えることが分かった。このアミド化反応から生産性を計算した場合、パイルアップマイクロリアクター約60個(600枚)で、年間1トンの生産も可能となり、マイクロチャネル内高効率反応を活用した化学工業への応用に期待がもたれる。
次年度は、チャネル内触媒反応、膜及び液液分離プロセスを導入することで、より実用に近いマイクロリアクター開発を実施する。

Research Products

• [Publications] Y.Kikutani et al.: "Pile-Up Glass Microreactor"Lab on a Chip. 2. 193-196 (2002)
• [Publications] Y.Kikutani et al.: "Glass Microchip with Three-Dimensional Microchannel Network for 2×2 Parallel Synthesis"Lab on a Chip. 2. 188-192 (2002)
• [Publications] H.Hisamoto et al.: "Chemico-Functional Membrane for Integrated Chemical Processes on a Microchip"Analytical Chemistry. 75. 350-354 (2003)
• [Publications] 久本秀明: "ミクロ空間における分子輸送と溶媒抽出-マイクロ化学システムの鍵-"イオン交換学会誌. 14. 38-43 (2003)
• [Publications] 北森武彦: "(最前線)反応と分析システムのマイクロチップ集積化-方法と応用-"ファルマシア. 38. 937-941 (2002)