フロー合成・マイクロリアクター
近年、連続プロセスは医薬品、電子材料、高分子材料など様々な分野で、省エネルギー化、環境負荷の低減および安全性などの観点で注目を集めています。ナード研究所は2007年からフロー合成研究を開始いたしました。
サービス
フロー合成専門研究員が専属でプロジェクトを実施いたします。バッチ合成からフロー合成へ、スケールアップ検討、連続送液試験、キログラム製造に対応いたします。
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1
条件検討
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2
スケールアップ検討
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3
連続送液試験
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4
キログラム製造
事例紹介
低溶解性化合物のバッチプロセスから
フロープロセスへの転換
溶解性の低い化合物における製造プロセスのフロー化検討を実施しました。
| 溶解条件設定 |
| 活性種製造条件設定 |
| 目的物製造条件設定 |
| ワンポット化 |
| 閾値検討 |
爆発性試薬を利用した反応におけるキログラム製造
爆発性試薬を利用した化合物製造において、バッチ条件では困難な高温条件にて、キログラム製造を実施しました。
| 送液ポンプ検討 |
| 流速、反応時間最適化 |
| 反応温度最適化 |
接触水素化反応
カラムに触媒を充填し、接触水素化反応を検討しました。
| 触媒スクリーニング |
| 溶媒スクリーニング |
| 圧力損失評価 |
| 過還元体の抑制条件検討 |
Coflore ACR-100による二相系鈴木―宮浦クロスカップリングにおける反応
塩基に不安定なヘテロアリルボロン酸を利用したクロスカップリング反応における連続製造を多段CSTRの一種であるCoflore ACR-100により実施しました。
| 液－液二相反応における効率的な撹拌 |
| ヘテロアリルボロン酸の分解抑制 |
| 生産量 1.3kg/day |
Coflore ACR
AMテクノロジー社のCoflore ACR 100は10個の反応セルが連なった多段CSTRの一種です。セルの中にアジテーターが配置され、機械的な撹拌より良好な撹拌効率であり、多相系反応に対して、大きな効果を発揮します。空間が大きいためスラリーの取扱いや連続晶析が可能です。
既製のフロー反応装置を使用した試験検討サービス
SMCR®
株式会社神鋼環境ソリューション製のフローマイクロリアクターSMCR®を用いた試験が可能です。
SMCR®は多数の微細な流路を並列化し（ナンバリングアップ）、大容量化することで年間数百〜数万トン生産可能なマイクロフローリアクターです。
SMCR®による実生産化を支援いたします。
https://www.kobelco-eco.co.jp/
process_equipment/product/smcr/
Advanced-Flow™ Reactors (AFR)
コーニング社製のフローマイクロリアクターAFRを用いた試験が可能です。
AFRはシームレスにスケールアップが可能なフロー合成装置であり、混合効率の高い特徴的な流路を有しております。流路がガラス製であることから、光反応フロー合成も可能な仕様となっております。
弊社は日本国内で初めての米コーニング認定ラボ（AQL）として、AFRシステム評価や実装支援をおこなっております。
フロー合成について
流通型反応器
化学工業では大量生産が要求される場合、古くから流通型反応器が利用されてきました。流通型反応器は大きく分けると管型反応器（PFR）と連続撹拌槽型反応器（CSTR）があります。
PFR
流動状態は理想的には押し出し流れとなります。空間時間はバッチ反応器の反応時間に対応しており、流れ方向の位置が反応時間と等価であるとみなせます。マイクロリアクターや触媒担持カラムリアクターはPFRに分類されます。
CSTR
流動状態は理想的には完全混合流れとなります。反応器の体積および流速が同じ場合、CSTRはPFRより平均濃度は低くなり、反応率が低くなります。
多段CSTR
CSTRを直列に数個つなげた多段CSTRも古くから利用されています。CSTRの数が増えるにつれ、PFRに近づいていきます。
フロー合成は反応器のダウンサイジング（マイクロリアクター）により以下の特徴があります。
- 1. 単位面積当たりの表面積が大きいため高速混合、高速熱交換が可能となります。また、液-液、気-液など二相反応および光反応の反応速度の向上にも効果を発揮します。
- 2. 高速混合が可能であるため迅速な濃度の均一化により副反応を抑制します。
- 3. 高速拡散により高速反応（フラッシュケミストリー）の制御が可能となります。
- 4. 高速熱交換により発熱反応、爆発性反応などを精密に制御し、安全性が向上します。
- 5. フロー形式による不安定中間体の積極的な活用を可能とします。
反応例
| Grignard反応 | アジド化反応 | ジアゾ化反応 |
| ニトリル化反応 | 酸化反応 | 還元反応 |
| トリホスゲンの利用 | オゾン反応 | 鈴木-宮浦クロスカップリング反応 |
| アニオン重合 | 爆発性試薬の制御 | 接触水素化反応 |
| カラムリアクター | 微粒子合成 | 高温高圧反応 |
| 高薬理活性化合物 | 塩析出反応 | 連続晶析（冷却法、貧溶媒法） |
