出版社内容情報
★省エネ・省資源を実現する化学合成のマイクロデバイス・マイクロリアクターについての基礎知識から応用まで網羅！
★世界と日本の第一線の研究者の最新研究動向を一挙掲載！
★マイクロリアクターは今後化学業界でどのように利用され発展していくのか、その技術開発動向を探ります！
■監修／吉田潤一（京都大学大学院 工学研究科 教授）
【刊行のねらい】
最近”マイクロリアクター”に対する関心が非常に高まってきている。これは，”マイクロリアクター”が化学産業に大きな変化をもたらす可能性があると期待されているためであろう。本書は，”マイクロリアクター”に関する国内外の研究・開発状況を概観し，今後の発展に資するように企画したものである。
筆者が”マイクロリアクター”と言う言葉に出会ったのは，1997年7月に関西化学工業協会で「合成化学の新しい手法－自動有機合成システムとマイクロリアクターの最新動向」という題目で講演を引き受けたときである。この講演の依頼を受けた時点では”マイクロリアクター”についてはほとんど情報を持っていなかったが，銅金巌氏（当時・住友化学（株）有機合成研究所所長，現・住化技術情報センター社長）のたっての依頼であったので，必死に情報を集めて話題提供を行った次第であった。同氏の先見の明に感服し，感謝している。
当時，有機化学者が通常読むジャーナルには本書で対象にしている”マイクロリアクター”に関する論文は皆無であった。文献検索を行うと”マイクロリアクター”に関するものが数多く出てきたが，それらはいずれも小さい実験用の触媒反応装置であり，工業的な大きな装置と比べてミクロであると言う意味でマイクロリアクターと呼ばれていた。大きさもセンチメートルオーダーのものであった。しかし，インターネットで調べてみるとマイクロメートルオーダーの空間内で化学反応を行う”マイクロリアクター”に関する情報がどんどん見つかってきた。それらのＷｅｂ情報をもとに，ＩＭＭのリアクターやＩＭＲＥＴについて紹介した。
翌年（1998年），筆者が代表幹事をしている近畿化学協会合成部会ロボット合成研究会（現・ロボット・マイクロ合成研究会）で第２回公開講演を行った時には，Ｓ．ＤｅＷｉｔｔ氏（当時・Ｏｒｃｈｉｄ Ｂｉｏｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｉｎｃ）に「Ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ」と題して，Ｗ．Ｅｈｒｆｅｌｄ氏（当時・Ｉｎｓｔｉｔｕｔ ｆｕｒ Ｍｉｋｒｏｔｅｃｈｎｉｋ Ｍａｉｎｚ，ＩＭＭ）には「Ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－Ａ Ｎｏｂｅｌ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」と題して講演をしていただいた。また，本書の執筆者の一人である藤井照夫氏（当時・理化学研究所，現・東京大学生産技術研究所）には「マイクロワ－クベンチの開発－微小スケール反応の自動化に向けて」と題して，そして柳日馨氏（当時・大阪大学工学研究科，現・大阪府立大学総合科学部）には「マイクロリアクターとは」と題して講演をしていただいた。おそらくこの講演会は”マイクロリアクター”に関するまとまった講演会としては日本で最初のものではなかったかと思っている。
それ以降，日本でも”マイクロリアクター”に関する関心が次第に深まってきた。（財）化学技術戦略推進機構や（財）マイクロリアクターでの調査研究など活発に情報収集が行われるとともに，実際のけんきゅうも進められるようになり，現在の熱い状況を迎える。
2002年にはＮＥＤＯのプロジェクトである高効率マイクロ化学プロセス技術プロジェクト（委員長：小宮山宏東大教授，マイクロ化学プラント技術グループリーダー：吉田潤一京大教授，マイクロチップ技術グループリーダー：北森武彦東大教授，マイクロ化学プロセスの体系化グループリーダー：黒田千秋東工大教授）も始まった。本書が，国内外の研究開発の現状認識と今後の発展の方向を探る上で幅広い分野の研究者，技術者，学生の方々にお役に立てれば幸いである。
最後に，本書の各章の執筆および翻訳を快く引き受けてくださった諸先生方に厚く御礼申し上げます。
2003年1月 吉田潤一
【執筆者一覧】
吉田潤一
京都大学大学院 工学研究科 合成・生物化学専攻 教授
菅原 徹
（株）ケムジェネシス 開発本部
細川和生
理化学研究所 バイオ工学研究室 先任研究員
藤井輝夫
東京大学 生産技術研究所 海中工学研究センター 助教授
Klavs F.Jensen
Departments of Chemical Engineering and Materials Science and Engineerring Massachusetts Institute of
Technology
J.Brandner
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
L.Bohn
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
U.Schygulla
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
A. Wenka
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
k.schubert
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Holger Lowe
Institut fur Mikrotechnik Mainz GmbH
Volker Hessel
Institut fur Mikrotechnik Mainz GmbH
Katharina Russow
Institut fur Mikrotechnik Mainz GmbH
菅 誠治
京都大学大学院 工学研究科 合成・生物化学専攻 講師
港 晶雄
京都薬科大学 薬学教育研究センター 講師
柳 日馨
大阪府立大学 総合科学部 物質科学科 教授
佐藤正明
大阪府立大学 総合科学部 物質科学科 助教授
前 一廣
京都大学大学院 工学研究科 化学工学専攻 教授
長谷部伸治
京都大学大学院 工学研究科 化学工学専攻 助教授
佐藤忠久
富士写真フイルム（株） 足柄研究所 主席研究員
＜翻訳＞
井上朋也
旭化成（株） 化学プロセス研究所
和田康裕
三菱化学（株） 横浜総合研究所
柏村成史
近畿大学 総合理工学研究科 理学専攻 助教授
石船 学
近畿大学 総合理工学研究科 理学専攻 講師
大寺純蔵
岡山理科大学 工学部 応用化学科 教授
【構成および内容】
第?T編 マイクロリアクターとは何か
第１章 総論 吉田潤一
１．はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3
２．マイクロリアクターとは ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4
３．マイクロリアクターの特長 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・4
４．マイクロリアクターを用いた化学研究 ・・・・・・・・・・・・・・5
５．マイクロリアクターの化学産業への応用 ・・・・・・・・・・・6
６．マイクロリアクター研究の世界の動向 ・・・・・・・・・・・・・6
７．マイクロリアクターの今後の展望 ・・・・・・・・・・・・・・・・・8
第２章 マイクロリアクターの特長 菅原 徹
１．はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・10
２．マイクロチップとマイクロリアクター ・・・・・・・・・・・・・・・・11
３．マイクロリアクターの特長と利点 ・・・・・・・・・・・・・・・・・13
３．１ マイクロリアクターの特長
３．２ マイクロリアクターの実用面における利点
３．３ マイクロリアクターの工業的応用面における潜在的利点
４．マイクロチャンネルの特長を活かした応用 ・・・・・・・・・・20
４．１ 分析（アッセイを含む）分野への応用
４．１．１ μTAS
４．１．２ Electrophoresis-on-a-chip
４．２ 合成への応用
４．２．１ マイクロミキサー
４．２．２ マイクロ熱交換器
４．２．３ 溶液反応への適用
５．おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・32
第３章 化学合成用マイクロリアクターの製作技術（構造体・製作技術） 細川和生
１．はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・37
２．微細な溝を加工する技術 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・38
２．１ フォトリソグラフィー
２．２ エッチング
２．３ LIGA
２．４ 厚膜レジストSU-8
２．５ 成形加工
２．６ 逐次加工
３．接合技術 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・42
３．１ 陽極接合（anodic bonding）
３．２ 直接接合（direct bonding）
３．３ 拡散接合（diffusion bonding）
３．４ 融接（fusion bonding）
３．５ 接着剤
４ おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・44
第４章 マイクロリアクターにおける流体の制御と計測 藤井輝夫
１．はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・47
２．マイクロスケールでの流体の特徴 ・・・・・・・・・・・・・・・・・47
２．１ 低レイノルズ数
２．２ 表面積体積比
２．３ 表面張力
３．マイクロリアクターにおける流体の制御 ・・・・・・・・・・・・・50
３．１ 圧力における送液と分子拡散
３．２ 層流の利用
３．３ 表面張力の利用
３．４ 電気浸透流
４．マイクロリアクターにおける流体の計測 ・・・・・・・・・・・・・57
５．おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・59
第?U編 世界の最先端の研究動向
第５章 Microsystems for Chemical Synthesis, Energy Conversion,and Bioprocess Application
Klavs F.Jensen
（マイクロシステムの応用－化学合成・エネルギー変換・バイオプロセス
翻訳：井上朋也 和田康寛）
１．はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・63
２．マイクロ化学システム ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・64
２．１ 集積分光デバイス
２．２ 触媒評価
２．３ 多相反応用マイクロリアクター
２．４ 反応性の高い反応へのマイクロリアクターの応用
３．マイクロ化学システムにおける「分離」 ・・・・・・・・・・・・・・69
４．エネルギー変換のためのマイクロシステム ・・・・・・・・・・69
５．マイクロシステムのバイオプロセスへの応用 ・・・・・・・・・70
６．おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・72
第６章 Microstructure Devices for Thermal and Chemical Process Engineering
J.Brandner,L.Bohn, U.Schygulla, A.Wenka, K.Schubert
（熱化学工業に用いられる微細構造装置
翻訳：柏村成史 石船 学）
１．概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・75
２．序論と要約 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・75
３．作成方法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・76
３．１ 微細加工法
３．２ 多薄膜化と接合
３．３ 液体への適応
３．４ 品質の制御
４．微細構造熱交換器 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・78
４．１ クロスフローマイクロチャンネル
４．１．１ 熱移動の実験結果
４．１．２ 数値の研究
４．２ カウンターフロー装置
４．３ 熱移動を向上させた装置
４．４ 微細構造加熱器とエバポレーター
５．スタティックミキサー ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・81
６．微細構造反応装置 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・81
６．１ 触媒活性金属により造られた微細構造反応装置
６．２ 電極酸化
６．３ ゾルゲル法
６．４ ナノ粒子の固定化
第７章 Microreactors-an Emerging Technology for Chemical Industry
Holger Lowe, Volker Hessel.Katharina Russow
（マイクロリアクター－化学工業のための新生技術－
翻訳：大寺純蔵）
１．はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・88
２．マイクロ反応系の基本的特徴 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・88
３．マイクロリアクターの構成部分の組立て技術 ・・・・・・・・・・・89
４．製造および研究におけるマイクロリアクターの利点 ・・・・・・90
５．最先端のマイクロ反応技術 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・90
５．１ マイクロミキサー－研究とプロセス開発のための柔軟な手段－
５．２ 落下フィルムマイクロリアクター－気液接触型モジュールの縮小化によるプロセス改善－
５．３ 触媒のスクリーニング
６．おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・95
第?V編 マイクロ合成化学
第８章 マイクロリアクターの有機合成反応 吉田潤一、菅 誠治、港 晶雄
１．はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・99
２．有機合成におけるマイクロリアクターの特長 ・・・・・・・・・・・99
３．均一系有機合成反応 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・100
３．１ ジアゾカップリング反応
３．２ カルボニル化合物と有機合成金属反応剤との反応
３．３ Wittig反応および関連反応
３．４ Michael付加反応
３．５ アルドール反応
３．６ エナミン合成
３．７ 尿素誘導体の反応
３．８ エステル合成
３．９ ペプチド合成
３．10 酵素反応
３．11 光化学反応
４ 気－液界面反応 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・107
・フッ素ガスによるフッ素化反応
５ 液－液界面反応 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・108
５．１ 芳香族化合物のニトロ化反応
５．２ 相間移動ジアゾカップリング
６ 固－液界面反応 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・109
６．１ マイクロリアクターを用いる有機電極反応
６．２ マイクロリアクターによる電気化学的プロセスの理論的研究
６．３ アミノ化合物の電解酸化反応
６．４ 芳香族側鎖の酸化
６．５ カチオンフロー法とコンビナトリアル合成
７．反応条件の最適化 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・112
８．多段階反応 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・113
９．反応のスケールアップ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・114
10．今後の展望 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・114
第９章 マイクロリアクターによる触媒反応と重合反応 柳 日馨、佐藤正明
１．触媒反応とマイクロリアクター ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・117
１．１ シクロドデカトリエンの選択的水素添加反応
１．２ マイクロリアクターによる不均一系での鈴木・宮浦カップリング
１．３ マイクロリアクターを用いるKumada-Corriu反応
１．４ 微小空間における光化学反応
１．５ メタセシス反応を用いる不飽和化合物の合成
１．６ マイクロリアクターを用いるエチレンの酸素酸化
１．７ マイクロミキサーを利用した1－ヘキセン－３－オールの触媒的熱異性化反応
１．８ 均一系触媒反応：イオン性流体による薗頭反応のマイクロリアクターによる実施
２．重合反応とマイクロリアクター ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・125
２．１ ラジカル重合
２．２ アニオン重合
２．３ 金属触媒重合
２．４ 逐次反応による高分子合成
２．５ 不均一触媒を用いる高分子合成
２．６ 微粒子の製造
３．今後の展望 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・131
第?W編 マイクロ化学工学
第10章 マイクロ単位操作研究 前 一廣
１．はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・137
２．マイクロ単位操作の役割 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・137
３．マイクロ流路でのスケーリング効果 ・・・・・・・・・・・・・・・・・138
４．マイクロ混合操作 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・139
５．マイクロ反応操作 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・146
６．マイクロ分離操作 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・152
７．おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・154
第11章 マイクロ化学プラントの設計と制御 長谷部伸治
１．マイクロ化学プラントの可能性 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・157
２．マイクロ化学プラントの設計問題 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・158
２．１ マイクロ単位操作の設計
２．２ マイクロ化学プラントのシンセシス
２．３ ナンバーリングアップ
３．マイクロ化学プラントの計測と制御 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・168
３．１ マイクロ化学プラントにおける計測
３．２ マイクロプラントの制御
４．おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・171
第?X編 展望
第12章 化愡唆箸砲?韻襯泪ぅ?蹈螢▲?拭爾悗隆?圈 〆監Ｃ薺?
１．はじめに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・175
２．化学産業が着目するマイクロリアクター の特徴 ・・・・・・・177
２．１ マイクロリアクターのとらえ方
２．２ イクロリアクターの特徴
３．化学産業はマイクロリアクターに何を期待しているか ・・・181
３．１ 研究・開発のスピードアップ
３．２ スケールアップ技術の革新
３．３ 安全性上懸念される反応への適用
３．４ 反応の高度制御実現
３．５ 新しい材料開発への利用
４．おわりに ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・193
第?XI編 原著論文
１ Microsystems for Chemical Synthesis, Energy Conversion,and Bioprocess Application
Klavs F.Jensen （本書第５章） ・・・・・・・・・・・・・・199
２ Microstructure Devices for Thermal and Chemical Process Engineering
J.Brandner, L.Bohn, U.Schygulla, A.Wenka, K.Schubert （本書第６章） ・・・・213
３ Microreactors-an Emerging Technology for Chemical Industry
Holger Lowe, Volker Hessel, Katharina Russow （本書第７章） ・・・・・224
＜関連書籍＞
マイクロマシン技術と応用（T319）
■監修／北原時雄（湘南工科大学 教授）石川雄一（産業技術総合研究所）
■体裁／B5判328頁■ 発行／2002年3月■ 定価／本体（65,000円＋税）
プロセスケミストリーの新展開（T340）
■監修／日本プロセス化学会
■体裁／B5判290頁■ 発行／2003年1月■ 定価／本体（65,000円＋税）
内容説明
最近“マイクロリアクター”に対する関心が非常に高まってきている。これは、“マイクロリアクター”が化学産業に大きな変革をもたらす可能性があると期待されているためであろう。本書は、この“マイクロリアクター”に関する国内外の研究・開発状況を概観し、今後の発展に資するように企画したものである。
目次
第１編 マイクロリアクターとは何か（総論；マイクロリアクターの特長 ほか）
第２編 世界の最先端の研究動向（マイクロシステムの応用―化学合成・エネルギー変換・バイオプロセス；熱化学工業に用いられる微細構造装置 ほか）
第３編 マイクロ合成化学（マイクロリアクターの有機合成反応；マイクロリアクターによる触媒反応と重合反応）
第４編 マイクロ化学工学（マイクロ単位操作研究；マイクロ化学プラントの設計と制御）
第５編 展望（化学産業におけるマイクロリアクターへの期待）
第６編 原著論文
著者等紹介
吉田潤一［ヨシダジュンイチ］
京都大学大学院工学研究科合成・生物化学専攻教授
※書籍に掲載されている著者及び編者、訳者、監修者、イラストレーターなどの紹介情報です。
