WO2017002938A1 - 有機化合物の製造方法 - Google Patents

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transfer catalyst
chloride
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榎村眞一
本田大介
竹田一貴
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M Technique Co Ltd
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    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00889—Mixing

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an organic compound.
  • Organic compounds are soluble in organic solvents, but many are insoluble in water.
  • many inorganic reactants such as sodium hydroxide are soluble in water but insoluble in organic solvents. Therefore, even if an organic solvent solution of an organic compound is reacted with an aqueous solution of an inorganic reactant, the reaction does not proceed and the reaction proceeds only at the phase boundary portion in contact, and the reaction rate is extremely slow. Therefore, in the organic synthesis reaction, a phase transfer catalyst is added to a reaction system composed of two phases of an organic solvent solution of an organic compound and an aqueous solution of a reactant, and the reaction may be performed with stirring (Patent Document 1).
  • the microreactors shown in Patent Documents 2 and 3 are so-called static type, and in fact, the smaller the microchannel diameter is, the more the pressure loss is inversely proportional to the fourth power of the channel diameter.
  • the product is clogged with the phenomenon of clogging the flow path or bubbles generated by the reaction. Since the reaction is expected to be due to the closure of the tract and basically the diffusion rate of the molecule, the microspace is not necessarily effective and adaptable to all reactions, but in reality it responds to the trial and error method. There are many problems, such as the need to try and select a successful one.
  • scale-up has been solved by increasing the number of microreactors themselves, that is, numbering up, but in reality, the number of layers that can be stacked is limited to several tens, and the focus is on products with high product value.
  • the increase in the number of devices means that the absolute number of failure causes also increases. When a problem such as clogging actually occurs, the problem location such as the failure location can be detected. It is very difficult.
  • the fluid is formed in a thin film fluid formed between processing surfaces which are arranged so as to be able to approach and separate from each other and at least one rotates relative to the other.
  • a forced thin film microreactor has been proposed (Patent Document 4).
  • Patent Document 4 relates to a method for producing an organic compound, and a number of examples of organic reactions are shown, but no phase transfer catalytic reaction is disclosed. However, as shown in Patent Document 4, since the forced thin film type microreactor has high temperature uniformity and reaction uniformity in the thin film fluid, naturally, if a phase transfer catalytic reaction is applied, A high yield is expected.
  • the present invention solves the problem in the case of producing an organic compound by a phase transfer catalytic reaction using such a microreactor.
  • the present invention uses at least two kinds of fluids of the first fluid and the second fluid, and the first fluid and the second fluid are not miscible with each other, and at least the first fluid is One or two selected from the three groups of organic compounds, reactants, and phase transfer catalysts are included, and at least the second fluid of the fluids other than the first fluid is selected from the above three.
  • a method of producing an organic compound by performing a treatment on a fluid that includes at least one of those that have not been performed, and that the first fluid and the second fluid as a whole include all of the above three parties. provide.
  • the fluid according to the above combination is disposed in a thin film fluid between the processing surfaces that are disposed so as to be able to approach and separate from each other, and at least one rotates with respect to the other, and the first fluid and the second fluid In the thin film fluid to react the organic compound and the reactant in the presence of the phase transfer catalyst (phase transfer catalytic reaction).
  • phase transfer catalyst phase transfer catalytic reaction
  • the other fluids can be appropriately included in the first fluid and the second fluid in the combination other than those specified above, or may be introduced as the third fluid. Then, as a pretreatment step of the reaction step in the thin film fluid, before introducing the fluid containing at least the phase transfer catalyst among the first fluid and the second fluid between the processing surfaces, The phase transfer catalyst contained in the fluid and / or the second fluid is prepared to be substantially homogeneously mixed.
  • the mixing can be performed with a stirrer, and for example, a stirrer provided with a rotary blade can be used as the stirrer.
  • a stirrer provided with a rotary blade can be used as the stirrer.
  • the stirring energy is preferably 2.0 kW ⁇ h / m 3 or more, and more preferably 4.0 kW ⁇ h / m 3 or more.
  • the processing surface includes a concentric ring-shaped opening, and at least one of the first fluid and the second fluid is introduced between the processing surfaces through the opening. It is preferred that
  • one of the first fluid and the second fluid contains at least an organic compound
  • one of the first fluid and the second fluid contains at least a reactant.
  • the reactant may be contained in both the first fluid and the second fluid.
  • the organic compound may be contained in both the first fluid and the second fluid.
  • a phase transfer catalyst is contained in at least one of the first fluid and the second fluid, and the fluid containing the phase transfer catalyst is subjected to the above pretreatment, and the phase transfer catalyst is converted into an organic compound.
  • it is mixed homogeneously in the fluid containing the reactants.
  • one of the first fluid and the second fluid is an organic phase containing an organic compound or an organic compound and a reactant, and the other is an aqueous phase containing the reactant.
  • the phase transfer catalyst is contained in at least one of the first fluid and the second fluid, and the fluid containing the phase transfer catalyst is subjected to the above pretreatment, and the phase transfer catalyst is converted into an organic compound.
  • it is homogeneously mixed with a fluid containing a reactant.
  • the fluids used in the reaction are arranged in a thin film fluid that is disposed between the processing surfaces that are disposed so as to be close to and separate from each other and at least one rotates with respect to the other.
  • a forced thin film type microreactor Using a forced thin film type microreactor.
  • the combination of organic compounds and / or reactants applied to the present invention is not particularly limited. Two or more organic compounds and / or reactants may be used. Further, the two organic compounds may be separated into a fluid mainly containing water and a fluid mainly containing an organic solvent.
  • the organic compound and / or the compound used as the reactant for example, the same compounds as those used in the conventional two-phase reaction of an aqueous phase and an organic phase can be used.
  • Reactions suitable for the present invention include reactions in which the organic compound is hydrophobic and the reactant is water soluble.
  • Hydrophobic organic compounds are not particularly limited.
  • hydrocarbon compounds, halogenated hydrocarbon compounds, ketone compounds, ester compounds, etc. which generally have low solubility in water and are soluble in low-polar organic solvents are widely used.
  • ketone compound Acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, cyclohexanone, acetophenone, benzophenone etc. are mentioned.
  • an inorganic acid an inorganic base, the metal salt of an organic acid, an inorganic salt, etc. can be illustrated.
  • Nitric acid Nitric acid, a sulfuric acid, hydrogen chloride, phosphoric acid, etc. are mentioned.
  • inorganic base Sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, etc. are mentioned.
  • the metal salt of the organic acid is not particularly limited, but sodium p-toluenesulfonate, potassium p-toluenesulfonate, sodium methanesulfonate, potassium methanesulfonate, sodium trifluoromethanesulfonate, potassium trifluoromethanesulfonate, sodium acetate And potassium acetate.
  • the inorganic salt is not particularly limited, but sodium nitrate, potassium nitrate, iron nitrate, copper nitrate, silver nitrate, sodium sulfate, potassium sulfate, copper sulfate, silver sulfate, sodium chloride, potassium chloride, copper chloride, sodium chloride, sodium phosphate, Examples include potassium phosphate, sodium carbonate, potassium carbonate and the like.
  • organic solvent immiscible with water used for a phase transfer catalytic reaction for example, a hydrocarbon compound, an ester compound, a halogenated hydrocarbon compound, an ether compound, etc., or a mixture of these compounds is mentioned.
  • hydrocarbon compound for example, pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, cyclopentane, cyclohexane, benzene, toluene, xylene, etc. are mentioned.
  • the ester compound is not particularly limited, and examples thereof include ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, ethyl butyrate, and butyl butyrate.
  • the halogenated hydrocarbon compound is not particularly limited, and examples thereof include dichloromethane, 1,2-dichloroethane, chloroform, carbon tetrachloride, 1,1,2,2-tetrachloroethane, chlorobenzene, 1-chloronaphthalene and the like. .
  • the ether compound is not particularly limited, and examples thereof include diethyl ether, diisopropyl ether, methyl tert-butyl ether, and cyclopentyl methyl ether.
  • the phase transfer catalyst in the present invention refers to a catalyst used for reacting an organic compound insoluble in water with a reactant that is soluble in water but insoluble in an organic solvent.
  • the catalyst include quaternary ammonium salts, phosphonium salts, crown ethers, polyethylene glycols and the like.
  • quaternary ammonium salts include tetraethylammonium fluoride, tetrabutylammonium fluoride, tetramethylammonium fluoride, acetylcholine chloride, benzyldimethyltetradecylammonium chloride hydrate, (3-acrylamidopropyl) trimethylammonium chloride, Benzethonium chloride, benzoylcholine chloride, benzoylcetyldimethylammonium chloride, benzalkonium chloride, benzyldimethylphenylammonium chloride, benzyltriethylammonium chloride, benzyltrimethylammonium chloride, trimethylacetohydrazide ammonium chloride, benzyldimethylstearylammonium chloride, benzyltributylammonium chloride , N- N-cylconidinium chloride, N-benzylquinidin
  • Examples of phosphonium salts include butyltriphenylphosphonium chloride, butyltriphenylphosphonium bromide, pentyltriphenylphosphonium chloride, pentyltriphenylphosphonium bromide, allyltriphenylphosphonium chloride, allyltriphenylphosphonium bromide, acetonyltriphenylphosphonium chloride, aceto Nyltriphenylphosphonium bromide, benzyltriphenylphosphonium chloride, benzyltriphenylphosphonium bromide, tributyldodecylphosphonium chloride, tributyldodecylphosphonium bromide, methyltriphenylphosphonium chloride, methyltriphenylphosphonium bromide, methyltriphenylphosphonium iodide, ethyltriphenyl Hos Nium chloride, ethyltriphenylphospho
  • crown ethers examples include 12-crown 4-ether, 15-crown 5-ether, 18-crown 6-ether, 24-crown 8-ether and the like.
  • a reaction between the organic compound and the reactant in the presence of the catalyst is referred to as a phase transfer catalytic reaction.
  • Reactions to which the present invention can be applied are not particularly limited. For example, substitution reaction, oxidation reaction, reduction reaction, addition reaction to multiple bonds, hydrolysis reaction, alkylation reaction, epoxidation reaction, cyclopropanation reaction, hydrogen transfer It can be applied to hydrogenation methods.
  • phase transfer catalyst contained in the first fluid and / or the second fluid is prepared to be substantially homogeneously mixed.
  • the fluid containing the phase transfer catalyst using a stirrer equipped with a rotary blade (hereinafter also referred to as a stirring blade).
  • the inventor prepares a fluid containing at least a phase transfer catalyst by changing various conditions of the stirrer while repeating trial and error, and can be approached and separated by using the prepared fluid.
  • At least one is introduced between at least two processing surfaces rotating relative to the other, mixed in a thin film fluid formed between the at least two processing surfaces, and interphase transfer in the thin film fluid
  • the stirring energy per unit volume dropped to a fluid containing at least the phase transfer catalyst among the first fluid and the second fluid is 2.0 kW ⁇ h / m 3 or more.
  • it is 4.0 kW ⁇ h / m 3 or more.
  • the stirring energy will be described in more detail.
  • the power P (work per unit time) of the stirrer is obtained by the following formula (1).
  • Stirring power P [kw] Np ⁇ ⁇ ⁇ n 3 ⁇ d 5
  • ⁇ Density [kg / m 3 ]
  • n Number of revolutions [rps]
  • d Rotor diameter [m]
  • stirring energy ie, energy dropped for stirring
  • stirring time t [s] stirring energy
  • the peripheral speed of the stirring blade means the moving speed in the maximum outer diameter portion of the stirring blade, and is specifically calculated from the following equation.
  • r is the maximum radius of the stirring blade
  • ⁇ is the angular velocity
  • f is the rotational speed of the stirring blade per unit time
  • ⁇ is the circumference.
  • the stirrer in the present invention is not particularly limited as long as it is a stirrer provided with a stirring blade.
  • the peripheral speed at the tip of the stirring blade is 1 m / sec or more. Some are said to have high speed rotation.
  • the stirring method is not particularly limited, but it can be carried out by using various shearing type, friction type, high pressure jet type, ultrasonic type stirring machines, dissolving machines, emulsifying machines, dispersing machines, homogenizers and the like.
  • Examples include continuous emulsifiers such as Ultra Turrax (manufactured by IKA), TK homomixer (manufactured by Primics Co., Ltd.), TK homomic line flow, and Fillmix (both manufactured by Primix Co., Ltd.), Claremix (M And batch-type or continuous-use emulsifiers such as Technic Co., Ltd. and Claremix Dissolver (M Technic Co., Ltd.).
  • the fluid may be prepared using an ultrasonic homogenizer, an ultrasonic cleaner, a high-pressure homogenizer, or the like.
  • the stirrer including the stirring blades can be used in various forms.
  • a stirring chamber having a screen in which a plurality of discharge ports are formed, and the stirring An agitator that includes an agitating blade that rotates in a room and is configured so that the tip of the agitating blade rotates with a small distance from the inner surface of the screen can be shown.
  • the screen and the stirring blade may be any one that rotates relatively, and the screen may rotate in the direction opposite to the rotation direction of the stirring blade, or may be fixed and not rotated.
  • the stirrer provided with the stirring blade is inserted through the lid 102 into the storage tank 101 that stores the fluid.
  • the stirring blade is referred to as a blade 107.
  • the stirrer provided with the stirring blade includes a stirring chamber 103 and a support cylinder 104 that supports the stirring chamber 103.
  • An impeller 105 is accommodated in the stirring chamber 103.
  • the impeller 105 is provided at the tip of the rotation shaft 106, and the rotation shaft 106 is disposed inside the support cylinder 104.
  • the rotation shaft 106 and the impeller 105 rotate in the opposite direction with respect to the support cylinder 104 and the stirring chamber 103.
  • the base ends of the support cylinder 104 and the rotation shaft 106 are connected to separate rotation driving means (not shown).
  • the stirring chamber 103 includes a housing 121 provided at the front end of the support cylinder 104 and a screen 122 provided at the front end side of the housing 121.
  • a suction port 123 is formed in the housing 121, and a discharge port 125 is formed in the screen 122.
  • the discharge port 125 may be used as the suction port, and the suction port 123 may be used as the discharge port.
  • the partition 124 can be provided, but can also be implemented without providing it.
  • the tip of the blade 107 of the impeller 105 runs along the inner wall of the screen 122 with a small interval.
  • the minute interval is desirably set to about 0.2 to 2 mm.
  • a large shear force is applied to the fluid in the minute gap, and kinetic energy is given to the fluid by the rotation of the impeller 105.
  • the pressure of the fluid increases, and the high pressure fluid is further accelerated by passing through the discharge port 125, and is discharged outside the screen 122 while forming an intermittent jet flow.
  • a negative pressure is generated behind the rotation direction of the blade 107, and fluid is sucked into the screen 122 from the discharge port 125 immediately after the blade 107 passes through the discharge port 125.
  • a shear force is generated between the fluids due to the forward and reverse flow of the fluid.
  • the above action is achieved by relatively rotating the stirring chamber 103 having the screen 122 and the impeller 105. Specifically, it can be obtained by rotating the blade 107 which is a stirring blade inside the stirring chamber 103 in a stationary state. Further, as in the above-described example, the discharge port 125 can be rotated in the direction opposite to the rotation direction of the impeller 105 by rotating the stirring chamber 103 and the impeller 105 in the opposite directions. . Thereby, the relative number of rotations between the two can be increased, and the shearing ability of the fluid can be further increased.
  • the present invention is not limited to this, and the screen 122 having the discharge port 125 may be removed, and only the housing 121 having the suction port 123 may be provided and rotated.
  • the screen 122 By removing the screen 122, it is possible to dissolve the fluid in a short time while performing cavitation control without applying a shearing force to the fluid.
  • the impeller 105 and the screen 122 rotate relatively, fluid is sheared in a minute gap between the inner wall of the screen 122 including the discharge port 125 and the tip of the blade 107, and the discharge port 125.
  • the fluid is discharged from the inside of the screen 122 to the outside as an intermittent jet flow.
  • the intermittent jet flow effectively acts on mixing, dissolution or molecular dispersion of the fluid containing at least the phase transfer catalyst in the solvent, and the fluid containing at least the phase transfer catalyst is mixed at the molecular level. It is in a state, a dissolved state, or a molecular dispersion state.
  • the phase transfer catalyst can be mixed very homogeneously with the fluid containing the organic compound and / or the fluid containing the reactant, so that the processing surface of the forced thin film microreactor described later is more uniform. It is presumed that the phase transfer catalytic reaction progressed and contributed to the yield improvement.
  • the agitation chamber 103 may be omitted and the impeller 105 may be exposed and rotated.
  • an introduction fin 131 that is spirally wound along the longitudinal direction of the support cylinder 104 may be provided.
  • the introduction fin 131 rotates in the same body as the support cylinder 104, the fluid located in the upper part of the storage tank 101 descends along the outer periphery of the support cylinder 104 and is guided to the suction port 123.
  • the circulation fins 132 are disposed outside the introduction fins 131 and circulate the fluid discharged from the discharge ports 125 upward of the storage tank 101.
  • stirrer shown by FIG.3 and FIG.4 is commercialized as the above-mentioned Clare mix (made by M technique Co., Ltd.).
  • Clare mix dissolver made by M technique Co., Ltd.
  • M technique Co., Ltd. which removed the screen from the above-mentioned Clare mix
  • the blades 107 of the impeller 105 may extend linearly from the center of the impeller 105 with a certain width in a cross section (cross section orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 106), and go outward. Accordingly, the width may be gradually increased, or may be extended outward while being curved. Further, in the axial direction of the rotating shaft 106, these blades 107 may extend linearly along a plane including the rotating shaft of the rotating shaft 106, and bend in a vertical direction such as a spiral shape. It may extend.
  • the maximum outer diameter of the blade 107 of the impeller 105 can be appropriately set according to the embodiment.
  • the discharge port 125 is illustrated as extending linearly in the axial direction of the rotation shaft 106 (vertical direction in the example in the figure), it may be curved and extended such as a spiral shape. Further, the shape of the discharge port 125 is not necessarily an elongated space, and may be a polygon, a circle, an ellipse, or the like. In the circumferential direction, a plurality of discharge ports 125 are formed at equal intervals. However, the discharge ports 125 may be formed at different intervals, and may prevent the discharge ports 125 having a plurality of types and sizes from being provided. Absent.
  • the microreactor (hereinafter also referred to as an apparatus) in the present embodiment includes first and second processing units 10 and 20 that face each other, and the first processing unit 10 rotates.
  • the opposing surfaces of both processing parts 10 and 20 are processing surfaces.
  • the first processing unit 10 includes a first processing surface 1
  • the second processing unit 20 includes a second processing surface 2.
  • Both processing surfaces 1 and 2 are respectively connected to the flow paths d1 and d2 of the fluid to be processed, and constitute a part of the flow path of the fluid to be processed.
  • the distance between the processing surfaces 1 and 2 is usually adjusted to 1 mm or less, for example, a minute distance of about 0.1 ⁇ m to 50 ⁇ m. As a result, the fluid to be processed passing between the processing surfaces 1 and 2 becomes a forced thin film fluid forced by the processing surfaces 1 and 2.
  • the apparatus reacts the first and second fluids to be processed (first fluid and second fluid) between the processing surfaces 1 and 2 to generate or precipitate reaction products.
  • Perform fluid treatment More specifically, the apparatus includes a first holder 11 that holds the first processing portion 10, a second holder 21 that holds the second processing portion 20, and a contact pressure application mechanism 43. , A rotation drive mechanism (not shown), a first introduction part d1, a second introduction part d2, and fluid pressure application mechanisms p1 and p2.
  • a compressor or other pump can be employed for the fluid pressure imparting mechanisms p1 and p2.
  • the first processing unit 10 and the second processing unit 20 are ring-shaped disks.
  • the materials of the first and second processing parts 10 and 20 are metal, carbon, ceramic, sintered metal, wear-resistant steel, sapphire, other metals subjected to hardening treatment, hard material lining, Those with coating, plating, etc. can be used.
  • the processing portions 10 and 20 have the first and second processing surfaces 1 and 2 facing each other mirror-polished, and the arithmetic average roughness is 0.01 to 1.0 ⁇ m. It is.
  • the second holder 21 is fixed to the apparatus, and the first holder 11 attached to the rotary shaft 50 of the rotation drive mechanism fixed to the apparatus is rotated and supported by the first holder 11.
  • the first processing unit 10 thus rotated rotates with respect to the second processing unit 20.
  • the second processing unit 20 may be rotated, or both may be rotated.
  • the rotation speed can be set to 350 to 5000 rpm, for example.
  • the second processing unit 20 approaches and separates from the first processing unit 10 in the direction of the rotation shaft 50, and the storage unit 41 provided in the second holder 21 has the first 2 A portion of the processing portion 20 opposite to the processing surface 2 side is accommodated so that it can appear and disappear.
  • the first processing unit 10 may approach or separate from the second processing unit 20, and both processing units 10 and 20 may approach or separate from each other. It may be.
  • the accommodating portion 41 is a concave portion that accommodates a portion of the second processing portion 20 opposite to the processing surface 2 side, and is a groove formed in an annular shape.
  • the accommodating portion 41 accommodates the second processing portion 20 with a sufficient clearance that allows the portion of the second processing portion 20 on the side opposite to the processing surface 2 side to appear.
  • the contact surface pressure applying mechanism is a force that pushes the first processing surface 1 of the first processing portion 10 and the second processing surface 2 of the second processing portion 20 in the approaching direction (hereinafter referred to as contact surface pressure). It is a mechanism for generating. The balance between the contact surface pressure and the force that separates the processing surfaces 1 and 2 due to the fluid pressure keeps the distance between the processing surfaces 1 and 2 at a predetermined minute distance while maintaining the unit of nm to ⁇ m. A thin film fluid having a minute film thickness is generated.
  • the contact surface pressure applying mechanism is configured such that the spring 43 provided in the second holder 21 biases the second processing member 20 toward the first processing member 10, thereby Is granted.
  • the first fluid to be processed pressurized by the fluid pressure imparting mechanism p1 is introduced from the first introduction part d1 into the space inside both the processing parts 10 and 20.
  • the second fluid to be processed pressurized by the fluid pressure imparting mechanism p2 is formed on the second processing surface from the second introduction part d2 through the passage provided in the second processing part 20. It is introduced into the space inside both the processing parts 10 and 20 from the opened opening d20.
  • the first processed fluid and the second processed fluid merge and mix.
  • the mixed fluid to be processed becomes a thin film fluid forced by both the processing surfaces 1 and 2 holding the minute gaps, and between the two processing surfaces 1 and 2 in an annular shape (between the processing surfaces). Try to move it outside. Since the first processing unit 10 is rotating, the mixed fluid to be processed does not move linearly from the inside to the outside of the two processing surfaces 1 and 2 in the annular shape, but in the annular radial direction.
  • a combined vector of the movement vector and the movement vector in the circumferential direction acts on the fluid to be processed and moves in a substantially spiral shape from the inside to the outside.
  • the first processing surface 1 of the first processing portion 10 has a groove-like recess extending from the center side of the first processing portion 10 toward the outside, that is, in the radial direction. 13 may be formed.
  • the planar shape of the recess 13 is curved or spirally extending on the first processing surface 1, or is not illustrated, but extends straight outward, bent or curved in an L shape, It may be continuous, intermittent, or branched.
  • the concave portion 13 can be implemented as one formed on the second processing surface 2, and can also be implemented as one formed on both the first and second processing surfaces 1, 2.
  • the base end of the recess 13 reaches the inner periphery of the first processing portion 10.
  • the front end of the recess 13 extends toward the outer peripheral surface of the first processing surface 1, and the depth gradually decreases from the base end toward the front end.
  • a flat surface 16 without the recess 13 is provided between the tip of the recess 13 and the outer peripheral surface of the first processing surface 1.
  • the opening d20 described above is preferably provided at a position facing the flat surface of the first processing surface 1.
  • the second introduction part d2 preferably has directionality.
  • the introduction direction from the opening d20 of the second processing surface 2 may be inclined at a predetermined elevation angle ( ⁇ 1) with respect to the second processing surface 2, or the opening of the second processing surface 2
  • the introduction direction from the part d20 has a directionality ( ⁇ 2) in the plane along the second processing surface 2
  • the introduction direction of the second fluid is a component in the radial direction of the processing surface. May be an outward direction away from the center, or may be a forward direction component with respect to the rotational direction of the fluid between the rotating processing surfaces. Further, it may be a combined direction of the outward direction and the forward direction.
  • the flow of the first fluid to be processed in the opening d20 is laminar, and the second introduction portion d2 has directionality, thereby generating turbulence with respect to the flow of the first fluid to be processed.
  • the second fluid to be processed can be introduced between the processing surfaces 1 and 2 while suppressing the above.
  • the fluid discharged to the outside of the processing parts 10 and 20 is collected in the beaker b as a discharge liquid via the vessel v.
  • the discharge liquid contains a reaction product.
  • the number of fluids to be treated and the number of flow paths are two in the example of FIG. 1, but may be three or more.
  • the shape, size, and number of the opening for introduction provided in each processing part are not particularly limited and can be appropriately changed.
  • the shape of the opening d20 is preferably a concentric ring shape surrounding the central opening of the processing surface 2 which is a ring-shaped disk. .
  • the second fluid can be uniformly introduced into the space inside both the processing parts 10 and 20 in the radial direction of the processing surface, and the reaction area under laminar flow conditions in the thin film fluid increases.
  • the annular opening may be continuous or discontinuous.
  • an opening for introduction may be provided immediately before or between the first and second processing surfaces 1 and 2 or further upstream.
  • the shape of the opening d20 is an independent hole such as a circular hole, the directionality ( ⁇ 1 and ⁇ 2) of the second introduction portion d2 is related, but when the shape of the opening d20 is the above-described ring shape In the directionality of the second introduction portion, ⁇ 2 is not a problem.
  • the above processing can be performed between the processing surfaces 1 and 2, and the second treated fluid is introduced from the first introduction part d1 and the first treated fluid is introduced from the second introduction part d2. It may be introduced.
  • the expressions “first” and “second” in each fluid have only the meaning of identification that they are the nth of a plurality of fluids, and there are also three or more fluids as described above. Yes.
  • the liquid A refers to a first fluid to be treated (first fluid) introduced from the first introduction part d1 of the forced thin film microreactor illustrated in FIG.
  • first fluid first fluid
  • second fluid second fluid
  • the shape of the opening part d20 used the concentric ring-shaped thing surrounding the opening of the center of the processing surface 2 which is a ring-shaped disk.
  • an alkylation reaction using an alkyl halide as an organic compound and an active methylene compound as a nucleophile and using an inorganic base as a reactant is performed below.
  • An example of producing 1-benzyl-2-oxocyclopentanecarboxylic acid ethyl ester is given.
  • the alkylation reaction is a reaction in which a nucleophile generated from an active methylene compound and an inorganic base undergoes nucleophilic substitution with respect to an alkyl halide.
  • the fluid containing the organic compound is obtained by dissolving the alkyl halide and the active methylene compound in the organic solvent dichloromethane, and the fluid containing the reactant is obtained by dissolving the inorganic base and the phase transfer catalyst in pure water. Aqueous solution.
  • the fluid containing the organic compound includes dichloromethane (500 mL), 2-oxocyclopentanecarboxylic acid ethyl ester (active methylene compound; 0.045 mol) and benzyl bromide (alkyl halide). 0.07 mol) was dissolved and prepared.
  • tetrabutylammonium bromide which is a phase transfer catalyst
  • the phase transfer catalyst may be used after being dissolved in a fluid containing an organic compound. Absent.
  • Example 8 a stirrer was used as a stirrer, and the liquid A was prepared by stirring at 500 rpm for 15 minutes.
  • the other conditions are the same as in Examples 1-7.
  • the yield of the alkylation reaction in the present invention was analyzed by HPLC (high performance liquid chromatography).
  • HPLC high performance liquid chromatography
  • An HPLC analyzer manufactured by Shimadzu Corporation was used, and YMC-Pack ODS-A (manufactured by YMC) was used as an analytical column.
  • Methanol was used as the mobile phase in the HPLC analysis, and analysis was performed at a flow rate of 0.5 mL / min and an analysis temperature of 40 ° C.
  • HPLC analysis the organic phase after the reaction is diluted 10-fold with methanol as a mobile phase, and the filtrate filtered through a 0.2 ⁇ m filter is used as an analysis sample, and the sample injection volume is 10 ⁇ L.
  • the yield was calculated from the area ratio of the peak derived from the peak derived from the product.
  • a solution preparation conditions and the forced thin film microreactor treatment conditions not described in Table 1 are as follows. Blade diameter of Clairemix stirring blade: 30mm Stirrer blade diameter: 30 mm Preparation time: 15 minutes Solution A feed temperature: 25 ° C Liquid B feed temperature: 25 ° C Yield was measured with an HPLC analyzer (manufactured by Shimadzu Corporation). Mobile phase: methanol column: manufactured by YMC, YMC-Pack ODS-A Flow rate: 0.5 mL / min, column temperature: 40 ° C., sample injection volume: 10 ⁇ L

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Abstract

強制薄膜型マイクロリアクターを用いた、相間移動触媒反応による有機物化合物の製造方法を提供することを課題とする。 第１流体と第２流体の少なくとも２種類の流体を用い、第１流体と第２流体とは互いに混和せず、そのうちで少なくとも第１流体は、有機化合物、反応剤、相間移動触媒の三者から選択された一者あるいは二者を含み、第１流体以外の流体のうち、少なくとも第２流体は、上記の三者から選択されなかったもののうち少なくとも一者を含み、第１流体と第２流体全体としては上記の三者を全て含むものとされ、相対的に回転する処理用面１、２間にできる薄膜流体中で各流体を合流させる。薄膜流体中において相間移動触媒反応させるものであり、第１流体と第２流体のうち、少なくとも相間移動触媒を含む流体を、処理用面間１、２に導入する前に、第１流体及び／又は第２流体に含まれる相間移動触媒が実質的に均質に混合されるように調製する。

Description

有機化合物の製造方法
本発明は、有機化合物の製造方法に関する。
有機化合物は有機溶媒には可溶であるが、水に不溶なものが多い。一方、水酸化ナトリウムのような無機反応剤は、水には可溶であるが有機溶媒には不溶なものが多い。そのため有機化合物の有機溶媒溶液と無機反応剤の水溶液とを反応させようとしても、混和しないため、接触している相境界の部分でしか反応は進行せずその反応速度は極めて遅い。そのため有機合成反応では、有機化合物の有機溶媒溶液と反応剤の水溶液の二相からなる反応系に相間移動触媒を加えて撹拌しながら反応を行う場合がある（特許文献１）。
互いに混ざり合わない２つの液体の界面で起こる反応には、マイクロリアクターを用いることにより効率が上がる。単位体積あたりの界面接触面積が格段に大きくなった結果、界面での物質移動が効率よく起こるためである（特許文献２、特許文献３）。
しかしながら、特許文献２、特許文献３に示されているマイクロリアクターは、所謂、スタティック型のものであり、実際にはマイクロ流路径が狭くなればなるほど、その圧力損失は流路径の４乗に反比例する事、つまり実際には流体を送り込むポンプが入手し難いくらい大きな送液圧力が必要となる事、また析出を伴う反応の場合、生成物が流路に詰まる現象や反応によって生じる泡によるマイクロ流路の閉鎖、さらに基本的には分子の拡散速度にその反応を期待するため、全ての反応に対してマイクロ空間が有効・適応可能と言う訳ではなく、現実的にはトライアルアンドエラー方式に反応を試行し、首尾良いものを選択する必要性があるなど問題も多い。
さらにスケールアップについても、マイクロリアクターそのものの数を増やす方法、つまりナンバリングアップで解決されて来たが、実際には積層可能数は数十が限界であり、自ずと製品価値の高い製品に的が絞られやすく、また、装置の数が増えるという事は、その故障原因の絶対数も増えるという事であり、実際に詰まりなどの問題が発生した場合、その故障箇所など、問題箇所を検出する事が大変困難である。
このような有機化合物の製造上の問題を払拭するべく、接近・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面の間にできる薄膜流体中で、流体を反応させる強制薄膜型マイクロリアクターが提案されている（特許文献４）。
また、特許文献４の発明は、有機化合物の製造方法に関するものであり、数々の有機反応例が示されているが、相間移動触媒反応に関しては開示されていない。しかしながら、特許文献４に示されるように、強制薄膜型マイクロリアクターでは薄膜流体中での温度の均一性や反応の均一性も高いことから、もし相間移動触媒反応を適用した場合には、当然、高い収率が予期される。
そこで、本願発明者が、試みに特許文献４に開示されている強制薄膜型マイクロリアクターで相間移動触媒反応を実施したところ、意外にも収率が５０％程度と、好ましい結果が得られないことが判明した。
特開平９－７５４７３号公報 特開２００６－１５０１８２号公報 国際公開第２００８／０５０７６０号パンフレット 特開２００９－１３２６７５号公報
以上述べたように、相間移動触媒反応によって有機化合物を製造する場合、スタティック型のマイクロリアクターを用いた場合には、有機化合物の製造上の問題がある。一方、強制薄膜型マイクロリアクターを用いた場合には収率が低い。本発明は、このようなマイクロリアクターを用いた相間移動触媒反応によって有機化合物を製造する場合の課題を解決するものである。
すなわち、本発明は、第１流体と第２流体の少なくとも２種類の流体を用いるものであり、上記第１流体と上記第２流体とは互いに混和せず、そのうちで少なくとも第１流体については、有機化合物、反応剤、相間移動触媒の三者から選択された一者あるいは二者を含んでおり、上記第１流体以外の流体のうち、少なくとも上記第２流体については、上記の三者から選択されなかったもののうち少なくとも一者を含んでおり、上記第１流体と上記第２流体全体としては上記の三者を全て含むものとされた流体に対する処理を行って、有機化合物を製造する方法を提供する。
上記条件を満たす流体の種類の組み合わせとしては、下記の通りとなる。
組み合わせ１－１
第１流体: 有機化合物、反応剤
第２流体: 有機化合物、反応剤、相間移動触媒
組み合わせ１－２
第１流体: 有機化合物、反応剤
第２流体: 有機化合物、相間移動触媒
組み合わせ１－３
第１流体: 有機化合物、反応剤
第２流体: 反応剤、相間移動触媒
組み合わせ１－４
第１流体: 有機化合物、反応剤
第２流体: 相間移動触媒のみ
組み合わせ１－５
第１流体: 有機化合物、反応剤、
第２流体: 相間移動触媒、その他の流体
組み合わせ２－１
第１流体: 有機化合物、相間移動触媒
第２流体: 有機化合物、反応剤、相間移動触媒
組み合わせ２－２
第１流体: 有機化合物、相間移動触媒
第２流体: 反応剤、相間移動触媒
組み合わせ２－３
第１流体: 有機化合物、相間移動触媒
第２流体: 反応剤、有機化合物
組み合わせ２－４
第１流体: 有機化合物、相間移動触媒
第２流体: 反応剤のみ
組み合わせ２－５
第１流体: 有機化合物、相間移動触媒
第２流体: 反応剤、その他の流体
組み合わせ３－１
第１流体: 反応剤、相間移動触媒
第２流体: 有機化合物、反応剤、相間移動触媒
組み合わせ３－２
第１流体: 反応剤、相間移動触媒
第２流体: 有機化合物、相間移動触媒
組み合わせ３－３
第１流体: 反応剤、相間移動触媒
第２流体: 反応剤、有機化合物
組み合わせ３－４
第１流体: 反応剤、相間移動触媒
第２流体: 有機化合物のみ
組み合わせ３－５
第１流体: 反応剤、相間移動触媒
第２流体: 有機化合物、その他の流体
組み合わせ４－１
第１流体: 有機化合物
第２流体: 有機化合物、反応剤、相間移動触媒
組み合わせ４－２
第１流体: 有機化合物
第２流体: 反応剤、相間移動触媒
組み合わせ５－１
第１流体: 反応剤
第２流体: 有機化合物、反応剤、相間移動触媒
組み合わせ５－２
第１流体: 反応剤
第２流体: 有機化合物、相間移動触媒
以上の組み合わせに係る流体を、近接・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面間にできる薄膜流体中に上記第１流体と上記第２流体とを導入し合流させ、上記薄膜流体中において相間移動触媒の存在下で有機化合物と反応剤とを反応させる（相間移動触媒反応させる）ものである。
なお、その他流体は、上記に明記した以外にも、上記の組み合わせ中の第１流体と第２流体に適宜含ませることができるし、第３流体として導入してもよい。
そして、この薄膜流体中での反応工程の前処理工程として、上記第１流体と上記第２流体のうち、少なくとも相間移動触媒を含む流体を、処理用面間に導入する前に、上記第１流体及び／又は上記第２流体に含まれる相間移動触媒が実質的に均質に混合されるように調製することを特徴とする。
上記混合は撹拌機で行うことができ、上記撹拌機には、例えば、回転翼を備えた撹拌機を用いることができる。
上記の混合に際して、上記第１流体と上記第２流体のうち、少なくとも相間移動触媒を含む流体に投下される単位体積あたりの撹拌エネルギーを制御することによって、上記反応で生成した反応生成物の収率を制御することが好ましく、上記撹拌エネルギーが、２．０ｋＷ・ｈ／ｍ3以上であることが好ましく、４．０ｋＷ・ｈ／ｍ3以上であることがより好ましい。
また、上記処理用面は同心円状の円環形状の開口部を備え、上記第１流体と上記第２流体のうち、少なくとも一方の流体は、上記開口部を介して、処理用面間に導入されることが好ましい。
なお、上記の組み合わせのうち、下記のものが特に好ましい。
即ち、第１流体と第２流体との何れか一方は少なくとも有機化合物を含有し、第１流体と第２流体との何れか他方は少なくとも反応剤を含有するのとする。なお、反応剤は、第１流体と第２流体との双方に含有されるものであってもよい。また、有機化合物についても、第１流体と第２流体との双方に含有されるものであってもよい。
その際、第１流体と第２流体との少なくとも何れか一方に相間移動触媒が含有されるものとし、この相間移動触媒を含む流体について、上記の前処理を行い、相間移動触媒を、有機化合物又は反応剤を含む流体中に均質に混合する。特に、上記第１流体と上記第２流体のうち、一方の流体が有機化合物、又は有機化合物と反応剤とを含む有機相であり、他方が反応剤を含む水相であることがより好ましい。そして、相間移動触媒が第１流体と第２流体との少なくとも何れか一方に含有されるものであり、この相間移動触媒を含む流体について、上記の前処理を行い、相間移動触媒を、有機化合物又は反応剤を含む流体に均質に混合するものである。
本発明の製造方法を用いることにより、相間移動触媒反応によって有機化合物を製造する場合に、製造上の問題がなく、かつ収率が高い有機物の製造方法を提供できる。
本発明の実施の形態に係る有機化合物の製造方法の実施に用いられるマイクロリアクターの略断面図である。 図１に示すマイクロリアクターの処理用面の要部拡大図である。 本発明の実施の形態に係る有機化合物の製造方法の実施に用いられる撹拌機の説明図である。 同撹拌機の要部説明図である。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に記載の実施形態のみに限定するものではない。
本発明は、相間移動触媒反応を行うに際して、反応に用いる流体を、近接・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面の間にできる薄膜流体中で反応させる、強制薄膜型マイクロリアクターを用いるものである。
本発明に適用される有機化合物及び／又は反応剤の組合せは特に限定されない。有機化合物及び／又は反応剤としてそれぞれ２種以上を用いてもよい。又、２種の有機化合物をそれぞれ水を主とする流体と有機溶媒を主とする流体に分離させてもよい。有機化合物及び／又は反応剤として用いる化合物としては、例えば従来の水相－有機相の２相系反応で用いるのと同様のものを用いることができる。
本発明に適した反応として有機化合物は疎水性であり、反応剤が水溶性である反応が挙げられる。
疎水性の有機化合物としては特に限定されないが、例えば、炭化水素化合物、ハロゲン化炭化水素化合物、ケトン化合物、エステル化合物など一般的に水への溶解度が低く低極性有機溶媒に溶解する化合物が広く使用可能である。例えば、ケトン化合物としては特に限定されないが、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノン、アセトフェノン、ベンゾフェノンなどが挙げられる。
水溶性の反応剤としては特に限定されないが、無機酸、無機塩基、有機酸の金属塩、無機塩などを例示することができる。
無機酸としては特に限定されないが、硝酸、硫酸、塩化水素、リン酸などが挙げられる。
無機塩基としては特に限定されないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどが挙げられる。
有機酸の金属塩としては特に限定されないが、ｐ－トルエンスルホン酸ナトリウム、ｐ－トルエンスルホン酸カリウム、メタンスルホン酸ナトリウム、メタンスルホン酸カリウム、トリフルオロメタンスルホン酸ナトリウム、トリフルオロメタンスルホン酸カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウムなどが挙げられる。
無機塩としては特に限定されないが、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸鉄、硝酸銅、硝酸銀、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸銅、硫酸銀、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化銅、塩化ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどが挙げられる。
相間移動触媒反応に使用する、水と混和しない有機溶媒としては特に限定されないが、例えば炭化水素化合物、エステル化合物、ハロゲン化炭化水素化合物、エーテル化合物等又はこれらの化合物の混合物が挙げられる。
上記炭化水素化合物としては特に限定されないが、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロペンタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。
上記エステル化合物としては特に限定されないが、例えば、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル、酪酸ブチルなどが挙げられる。
上記ハロゲン化炭化水素化合物としては特に限定されないが、例えば、ジクロロメタン、１、２－ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、１、１、２、２－テトラクロロエタン、クロロベンゼン、１－クロロナフタレンなどが挙げられる。
上記エーテル化合物としては特に限定されないが、例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチルｔｅｒｔ－ブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテルなどが挙げられる。
本発明における、相間移動触媒とは、水に不溶の有機化合物と、水には可溶ではあるが有機溶媒には不溶の反応剤を反応させるために使用される触媒を指す。触媒としては、第四級アンモニウム塩、ホスホニウム塩、クラウンエーテル、ポリエチレングリコール等が挙げられる。第四級アンモニウム塩の一例としては、テトラエチルアンモニウムフルオリド、テトラブチルアンモニウムフルオリド、テトラメチルアンモニウムフルオリド、塩化アセチルコリン、ベンジルジメチルテトラデシルアンモニウムクロリド水和物、（３－アクリルアミドプロピル）トリメチルアンモニウムクロリド、ベンゼトニウムクロリド、ベンゾイルコリンクロリド、ベンゾイルセチルジメチルアンモニウムクロリド、塩化ベンザルコニウム、ベンジルジメチルフェニルアンモニウムクロリド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリド、トリメチルアセトヒドラジドアンモニウムクロリド、ベンジルジメチルステアリルアンモニウムクロリド、ベンジルトリブチルアンモニウムクロリド、Ｎ－ベンジルシンコニジニウムクロリド、Ｎ－ベンジルキニジニウムクロリド、Ｎ－ベンジルキニニウムクロリド、Ｎ－ベンジルシンコニニウムクロリド、ベンジルドデシルジメチルアンモニウムクロリド、１－ブチル－１－メチルピロリジニウムクロリド、ビス（２－ヒドロキシエチル）ジメチルアンモニウムクロリド、ベタネコールクロリド、カルニチン塩酸塩、クロロコリンクロリド、コリンクロリド、カルバミルコリンクロリド、（３－クロロ－２－ヒドロキシプロピル）トリメチルアンモニウムクロリド、カルニチン塩酸塩、ラウロイルコリンクロリド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド、デシルトリメチルアンモニウムクロリド、ジメチルジステアリルアンモニウムクロリド、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、ジドデシルジメチルアンモニウムクロリド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ヘキサメトニウムクロリドテトラブチルアンモニウムクロリド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド、メタコリンクロリド（２－メトキシエトキシメチル）トリエチルアンモニウムクロリド、トリエチルメチルアンモニウムクロリド、メタクロイルコリンクロリド、β－メチルコリンクロリド、ｎ－オクチルトリメチルアンモニウムクロリド、トリエチルフェニルアンモニウムクロリド、トリメチルフェニルアンモニウムクロリド、トリメチルステアリルアンモニウムクロリド、スクシニルコリンクロリド、スタキドリン塩酸塩、テトラエチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムクロリド、トリオクチルメチルアンモニウムクロリド、トリメチルテトラデシルアンモニウムクロリド、トリメチル［２、３－（ジオレイルオキシ）プロピル］アンモニウムクロリド、メチルトリ－ｎ－オクチルアンモニウムクロリド、テトラアミルアンモニウムクロリド、テトラプロピルアンモニウムクロリド、トリメチル［３－（トリエトキシシリル）プロピル］アンモニウムクロリド、トリブチルメチルアンモニウムクロリド、臭化アセチルコリン、ベンジルジメチルテトラデシルアンモニウムブロミド水和物、（３－アクリルアミドプロピル）トリメチルアンモニウムブロミドベンゼトニウムブロミド、ベンゾイルコリンブロミド、ベンゾイルセチルジメチルアンモニウムブロミド、臭化ベンザルコニウム、ベンジルジメチルフェニルアンモニウムブロミド、ベンジルトリエチルアンモニウムブロミド、ベンジルトリメチルアンモニウムブロミド、トリメチルアセトヒドラジドアンモニウムブロミド、ベンジルジメチルステアリルアンモニウムブロミド、ベンジルトリブチルアンモニウムブロミド、Ｎ－ベンジルシンコニジニウムブロミド、Ｎ－ベンジルキニジニウムブロミド、Ｎ－ベンジルキニニウムブロミド、Ｎ－ベンジルシンコニニウムブロミド、ベンジルドデシルジメチルアンモニウムブロミド、１－ブチル－１－メチルピロリジニウムブロミド、ビス（２－ヒドロキシエチル）ジメチルアンモニウムブロミド、ベタネコールブロミド、クロロコリンブロミド、コリンブロミド、カルバミルコリンブロミド、（３－クロロ－２－ヒドロキシプロピル）トリメチルアンモニウムブロミド、ラウロイルコリンブロミド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド、デシルトリメチルアンモニウムブロミド、ジメチルジステアリルアンモニウムブロミド、ジアリルジメチルアンモニウムブロミド、ジドデシルジメチルアンモニウムブロミド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド、ヘキサメトニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムブロミド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド、メタコリンブロミド、（２－メトキシエトキシメチル）トリエチルアンモニウムブロミド、トリエチルメチルアンモニウムブロミド、メタクロイルコリンブロミド、β－メチルコリンブロミド、ｎ－オクチルトリメチルアンモニウムブロミド、トリエチルフェニルアンモニウムブロミド、トリメチルフェニルアンモニウムブロミド、トリメチルステアリルアンモニウムブロミド、スクシニルコリンブロミド、テトラエチルアンモニウムブロミド、テトラメチルアンモニウムブロミド、トリオクチルメチルアンモニウムブロミド、トリメチルテトラデシルアンモニウムブロミド、トリメチル［２、３－（ジオレイルオキシ）プロピル］アンモニウムブロミド、メチルトリ－ｎ－オクチルアンモニウムブロミド、テトラアミルアンモニウムブロミド、テトラプロピルアンモニウムブロミド、トリメチル［３－（トリエトキシシリル）プロピル］アンモニウムブロミド、トリブチルメチルアンモニウムブロミド、よう化アセチルコリン、アセチルチオコリンヨージド、ベンゾイルコリンヨージド、ベンゾイルチオコリンヨージド、ベンジルトリエチルアンモニウムヨージド、ベンジルトリエチルアンモニウムヨージド、ブチリルコリンヨージド、ベンジルトリエチルアンモニウムヨージド、ブチリルコリンヨージド、ブチリルチオコリンヨージド、コリンヨージド、デカメトニウムヨージド、１、１－ジメチル－４－フェニルピペラジニウムヨージド、ジメチルジオクタデシルアンモニウムヨージド、エチルトリメチルアンモニウムヨージド、エチルトリプロピルアンモニウムヨージド、（フェロセニルメチル）トリメチルアンモニウムヨージド、（２－ヒドロキシエチル）トリエチルアンモニウムヨージド、β－メチルコリンヨージド、トリエチルフェニルアンモニウムヨージド、トリメチルフェニルアンモニウムヨージド、テトラブチルアンモニウムヨージド、テトラエチルアンモニウムヨージド、テトラメチルアンモニウムヨージド、テトラプロピルアンモニウムヨージド、テトラヘキシルアンモニウムヨージド、テトラアミルアンモニウムヨージド、３－（トリフルオロメチル）フェニルトリメチルアンモニウムヨージド、テトラ－ｎ－オクチルアンモニウムヨージド、テトラヘプチルアンモニウムヨージド、テトラヘプチルアンモニウムヨージド、トリメチル［２－［（トリメチルシリル）メチル］ベンジル］アンモニウムヨージドテトラメチルアンモニウムスルファート、テトラエチルアンモニウムスルファート、テトラブチルアンモニウムスルファート、テトラメチルアンモニウムニトラート、テトラエチルアンモニウムニトラート、テトラブチルアンモニウムニトラート、テトラブチルアンモニウムアセタート、テトラブチルアンモニウム硫酸水素塩、トリフルオロメタンスルホン酸テトラブチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウム　ｐ－トルエンスルホナート、テトラブチルアンモニウム　ｐ－トルエンスルホナート挙げられる。ホスホニウム塩の一例としてはブチルトリフェニルホスホニウムクロリド、ブチルトリフェニルホスホニウムブロミド、ペンチルトリフェニルホスホニウムクロリド、ペンチルトリフェニルホスホニウムブロミド、アリルトリフェニルホスホニウムクロリド、アリルトリフェニルホスホニウムブロミド、アセトニルトリフェニルホスホニウムクロリド、アセトニルトリフェニルホスホニウムブロミド、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド、ベンジルトリフェニルホスホニウムブロミド、トリブチルドデシルホスホニウムクロリド、トリブチルドデシルホスホニウムブロミド、メチルトリフェニルホスホニウムクロリド、メチルトリフェニルホスホニウムブロミド、メチルトリフェニルホスホニウムヨージド、エチルトリフェニルホスホニウムクロリド、エチルトリフェニルホスホニウムブロミド、エチルトリフェニルホスホニウムヨージド、トリブチルヘキサデシルホスホニウムブロミド、テトラフェニルホスホニウムクロリド、テトラフェニルホスホニウムブロミド、テトラフェニルホスホニウムヨージド、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボラート、テトラエチルホスホニウムクロリド、テトラエチルホスホニウムブロミド、テトラエチルホスホニウムテトラフルオロボラート、テトラエチルホスホニウムヘキサフルオロホスファート、テトラブチルホスホニウムクロリド、テトラブチルホスホニウムブロミド、テトラブチルホスホニウムテトラフルオロボラート、テトラブチルホスホニウムヘキサフルオロホスファート、テトラブチルホスホニウムテトラフェニルボラート、テトラブチルホスホニウムヒドロキシドなどが挙げられる。クラウンエーテルの一例としては、１２－クラウン４－エーテル、１５－クラウン５－エーテル、１８－クラウン６－エーテル、２４－クラウン８－エーテルなどが挙げられる。そして、それらの触媒の存在下での有機化合物と反応剤との反応を相間移動触媒反応と称する。
本発明が適用できる反応としては特に限定されないが、例えば、置換反応、酸化反応、還元反応、多重結合への付加反応、加水分解反応、アルキル化反応、エポキシ化反応、シクロプロパン化反応、水素移動水素化法などに適用できる。
本発明においては、薄膜流体中での反応工程の前処理工程として、上記第１流体と上記第２流体のうち、少なくとも相間移動触媒を含む流体を、処理用面間に導入する前に、上記第１流体及び／又は上記第２流体に含まれる相間移動触媒が実質的に均質に混合されるように調製するものである。
その際、相間移動触媒を含む流体を回転翼（以下、撹拌翼ともいう。）を備えた撹拌機を用いて調製することが好ましい。発明者は、試行錯誤を繰り返しながら撹拌機の諸条件を変更させて少なくとも相間移動触媒を含む流体を調製し、調製した流体を用いて、対向して配設された、接近・離反可能な、少なくとも一方が他方に対して相対的に回転する少なくとも２つの処理用面間に導入し、前記少なくとも２つの処理用面間に形成される薄膜流体中で混合して、上記薄膜流体中において相間移動触媒反応させる実験を行った結果、撹拌エネルギーの増減と上記反応で生成した反応生成物の収率との間に関係性（前者を上げると後者も上がり、前者を下げると後者も下がるという関係性）が見られたことは、大きな驚きであった。
これによって、反応条件を固定したまま、前処理の条件を変更するだけで、反応生成物の収率を変化させることができ、反応条件と前処理との両方の条件を変化させることで、よりダイナミックに反応生成物の収率を変更することができるようになったものである。
また、前処理に際して、上記第１流体と上記第２流体のうち、少なくとも相間移動触媒を含む流体に投下される単位体積あたりの撹拌エネルギーが、２．０ｋＷ・ｈ／ｍ3以上であることが好ましく、４．０ｋＷ・ｈ／ｍ3以上であることがより好ましい。
ここで、撹拌エネルギーについて、より詳しく説明する。
先ず、撹拌機の動力P（単位時間あたりの仕事量）は次の式（１）で求められる。
撹拌動力P[kw]＝Np×ρ×n3×d5・・・式（１）
Np：動力係数（実験データから算出される無次元数。
例えば、後述のクレアミックス（エム・テクニック株式会社製）の場合はNp＝0.95～1.05である。
ρ：密度[kg／m3]　
n：回転数[rps]　
d：ローター径[m]
次に、撹拌エネルギー（即ち、撹拌のために投下したエネルギー）は、撹拌動力と撹拌時間との積（撹拌動力P[kw]×撹拌時間t[s]）で表せることから、撹拌エネルギー＝Np×ρ×n3×d5×t・・・式（２）
となる。
さらに、周速度v=π×d×nの関係があるため、上記の式（２）はつぎのように書きかえられる。
撹拌エネルギー＝Np×(1/π3)×ρ×v3×d2×t・・・式（３）
ここで、流体の処理量、流体を収容した容器サイズが統一され、同一の撹拌機を使用するならば、同一の系として見做すことができ、ローター径d[m]は一定となるため、Np×(1/π3)×d2は、定数として扱うことがきる。
なお、本明細書において、撹拌翼の周速度とは、撹拌翼の最大外径部における移動速度を意味し、具体的には、以下の式より算出される。
周速度ｖ［ｍ／ｓ］＝ｒω＝２×π×ｒ［ｍ］×ｆ［ｒｐｍ］／６０
ここで、ｒは撹拌翼の最大半径、ωは角速度、ｆは撹拌翼の単位時間当たりの回転数、πは円周率を示す。
一般的な撹拌子を用いて長時間の撹拌混合を行うことは、流体に含まれる分子やイオンなどが部分的に分解するなどの問題があるため好ましくないが、本発明において回転する撹拌翼を有する撹拌機を用いた撹拌時間を限定するものではない。
（撹拌翼を備えた撹拌機）
本発明における撹拌機は、撹拌翼を備えた撹拌機であれば特に限定されないが、一般的な回転する撹拌翼を有する撹拌機においては、撹拌翼の先端での周速度が１ｍ／ｓｅｃ以上であるものが高速回転であると言われている。また、撹拌の方法は特に限定されないが、各種せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波式などの撹拌機や溶解機、乳化機、分散機、ホモジナイザーなどを用いて実施することができる。一例としては、ウルトラタラックス（ＩＫＡ社製）、ＴＫホモミキサー（プライミクス株式会社製）、ＴＫホモミックラインフロー、フィルミックス（共にプライミクス株式会社製）などの連続式乳化機、クレアミックス（エム・テクニック株式会社製）、クレアミックスディゾルバー（エム・テクニック株式会社製）などのバッチ式若しくは連続両用乳化機が挙げられる。その他、超音波式のホモジナイザーや超音波洗浄機、高圧ホモジナイザーなどを用いて流体を調製しても良い。
次に、撹拌翼を備える撹拌機は前述したとおり、種々の形態のものを使用することができるが、その一例を挙げれば、複数の吐出口が形成されたスクリーンを有する撹拌室と、この撹拌室内にて回転する撹拌翼とを備え、撹拌翼の先端がスクリーンの内面に対して微小間隔を保って回転するように構成された撹拌機を示すことができる。スクリーンと撹拌翼とは相対的に回転するものであればよく、スクリーンは撹拌翼の回転方向と逆方向に回転するものであってもよく、固定されて回転しないものであってもよい。
この形態に係る撹拌機を図３及び図４を参照して、より詳しく説明する。
この撹拌翼を備えた撹拌機は、図３に示すように、流体を収容する収容槽１０１内に、蓋体１０２を貫通して、挿入される。以下、図３及び図４においては、撹拌翼を羽根１０７とする。
この撹拌翼を供えた撹拌機は、図４に示すように、撹拌室１０３と、この撹拌室１０３を支持する支持筒１０４とを備える。撹拌室１０３の内部には、羽根車１０５が収容されている。この羽根車１０５は回転軸１０６の先端に設けられており、回転軸１０６は支持筒１０４内部に配置されている。支持筒１０４及び撹拌室１０３に対して、回転軸１０６及び羽根車１０５は、逆方向に回転する。支持筒１０４及び回転軸１０６のそれぞれの基端は、別個の回転駆動手段（図示せず）に接続されている。撹拌室１０３は、支持筒１０４の先端に設けられたハウジング１２１と、ハウジング１２１の先端側に設けられたスクリーン１２２とを備える。ハウジング１２１に吸入口１２３が形成されており、スクリーン１２２に吐出口１２５が形成されている。羽根車１０５の回転によってこの吸入口１２３から流体が撹拌室１０３内へ導かれ、分散、溶解等処理の後、前記吐出口１２５から外部へ流体が吐出される。なお、吐出口１２５を吸入口とし、吸入口１２３を吐出口として実施してもよい。スクリーン１２２の内部と、ハウジング１２１の内部とを区画するために、仕切り１２４を設けることもできるが、設けずに実施することもできる。
特に、羽根車１０５の羽根１０７の先端は、スクリーン１２２の内壁に微小な間隔を保って沿わされている。この微小な間隔は、約０．２～２ｍｍに設定されることが望ましく、この微小な間隙において流体に対して、大きなせん断力が加えられるとともに羽根車１０５の回転によって、流体に運動エネルギーが与えられ、羽根１０７の回転方向の前方では、流体の圧力が高まり、この高圧の流体が吐出口１２５を通過することによって、さらに加速され、断続ジェット流を形成しながらスクリーン１２２の外部へ吐出される。一方、羽根１０７の回転方向の後方では負圧となり、羽根１０７が吐出口１２５を通過した直後には吐出口１２５からスクリーン１２２の内部に流体が吸引される。この流体の正逆の流れによって流体同士の間にせん断力が生じることになる。
上記の作用は、スクリーン１２２を有する撹拌室１０３と羽根車１０５とを相対的に回転させることよって達成される。具体的には、静止状態の撹拌室１０３の内部で撹拌翼である羽根１０７を回転させることによって得ることができる。また、前述の例のように、撹拌室１０３と羽根車１０５とを互いに逆方向に回転させることによって、吐出口１２５が羽根車１０５の回転方向と逆方向に回転させるものとして実施することもできる。これにより両者間の相対的な回転数を上げることができ、流体のせん断処理能力を、より高めることができる。
本発明はこれに限定されるものではなく、吐出口１２５を有するスクリーン１２２を取り外して、吸入口１２３を有するハウジング１２１のみ設けて、これを回転させるようにしてもよい。スクリーン１２２を取り外すことで、流体にせん断力を与えず、キャビテーションコントロールを行いつつ短時間で流体の溶解をなすことができる。しかしながら、ハウジング１２１の先端側にスクリーン１２２を設けた方が、断続ジェット流が発生するため好ましい。羽根車１０５とスクリーン１２２とは、相対的に回転することによって、吐出口１２５を含むスクリーン１２２の内壁と羽根１０７の先端との間の微小な間隙において流体のせん断が行われると共に、吐出口１２５を通じて断続ジェット流としてスクリーン１２２の内側から外側に流体が吐出されるものである。少なくとも相間移動触媒を含む流体の調製に際し、少なくとも相間移動触媒を含む流体の溶媒への混合、溶解又は分子分散に断続ジェット流が有効に作用し、少なくとも相間移動触媒を含む流体が分子レベルの混合状態もしくは溶解状態、分子分散状態をなしている。この結果、有機化合物を含む流体および／または反応剤を含む流体に、相間移動触媒を極めて均質に混合できるようになったことにより、後述する強制薄膜型マイクロリアクターの処理用面間で、より均一な相間移動触媒反応が進行し、収率向上に寄与したものと推測される。
このように、撹拌室１０３に設けられた吸入口１２３及び吐出口１２５の一方或いは双方が回転するため、撹拌室１０３の外部の流体に対して、流体の吸入或いは吐出もしくはその双方の位置を順次変えていくことになり、循環から疎外された流体の発生を防ぐことができる。なお、撹拌室１０３を設けずに実施し、羽根車１０５のみをむき出しにして、回転させるようにしてもよい。
流体の循環を収容槽１０１全領域に渡って確実に行うために、支持筒１０４の長手方向に沿って螺旋状に巻回する導入フィン１３１を設けてもよい。この導入フィン１３１が支持筒１０４と同体に回転することにより、収容槽１０１内上方に位置する流体が、支持筒１０４外周に沿って降下し、吸入口１２３へ導かれる。また、前記導入フィン１３１と逆方向に巻回される循環フィン１３２を設けることも可能である。この循環フィン１３２は、導入フィン１３１の外側に配置され、吐出口１２５から吐出された流体を収容槽１０１の上方へ循環させる。
なお、図３及び図４に示された撹拌機は、上述のクレアミックス（エム・テクニック株式会社製）として製品化されている。また、上述のクレアミックス（エム・テクニック株式会社製）からスクリーンを取り外したクレアミックスディゾルバー（エム・テクニック株式会社製）を用いてもよい。
羽根車１０５の羽根１０７は、横断面（回転軸１０６の軸方向に直交する断面）において、羽根車１０５の中心から放射状に一定の幅で直線状に伸びるものであってもよく、外側に向かうに従って漸次幅が広くなるものであってもよく、湾曲しながら外側に伸びるものであってもよい。また、回転軸１０６の軸方向においては、これらの羽根１０７は、回転軸１０６の回転軸を含む平面に沿って、直線状に伸びるものであってもよく、スパイラル状など、上下方向に湾曲して伸びるものであってもよい。
また、羽根車１０５の羽根１０７の最大外径は、実施態様に応じて適宜設定することができる。
また、吐出口１２５は、回転軸１０６の軸方向に（図の例では上下方向）に直線状に伸びるものを示したが、スパイラル状など、湾曲して伸びるものであってもよい。また、吐出口１２５の形状は、必ずしも細長い空間である必要はなく、多角形や円形や楕円形などであってもよい。また、周方向において、吐出口１２５は等間隔に複数個が形成されているが、間隔をずらして形成することもでき、複数種類の形状や大きさの吐出口１２５を設けることを妨げるものでもない。
（強制薄膜型マイクロリアクター）
以下に強制薄膜型マイクロリアクターを用いて上記流体を混合・接触させ、アルキル化反応を行う場合を示す。
なお、マイクロリアクターとしては、図１に示す、特許文献４に記載の装置と同様のものを用いることができる。以下、マイクロリアクターについて詳述する。図１、図２においてＲは回転方向を示している。
本実施の形態におけるマイクロリアクター（以下、装置とも称する）は、対向する第１および第２の、２つの処理用部１０、２０を備え、第１処理用部１０が回転する。両処理用部１０、２０の対向する面が、夫々処理用面となる。第１処理用部１０は第１処理用面１を備え、第２処理用部２０は第２処理用面２を備える。
両処理用面１、２は、各々被処理流体の流路ｄ１、ｄ２に接続され、被処理流体の流路の一部を構成する。この両処理用面１、２間の間隔は、通常は、１ｍｍ以下、例えば、０．１μｍから５０μｍ程度の微小間隔に調整される。これによって、この両処理用面１、２間を通過する被処理流体は、両処理用面１、２によって強制された強制薄膜流体となる。
そして、この装置は、処理用面１、２間において、第１、第２の被処理流体（第１流体、第２流体）を反応させて反応生成物を生成させたり析出させたりするなどの流体処理を行なう。
より具体的に説明すると、上記装置は、上記の第１処理用部１０を保持する第１ホルダ１１と、第２処理用部２０を保持する第２ホルダ２１と、接面圧付与機構４３と、回転駆動機構（図示せず）と、第１導入部ｄ１と、第２導入部ｄ２と、流体圧付与機構ｐ１、ｐ２とを備える。流体圧付与機構ｐ１、ｐ２には、コンプレッサやその他のポンプを採用することができる。
上記実施の形態において、第１処理用部１０、第２処理用部２０はリング状のディスクである。第１、第２処理用部１０、２０の材質は、金属の他、カーボン、セラミック、焼結金属、耐磨耗鋼、サファイア、その他金属に硬化処理を施したものや、硬質材をライニングやコーティング、メッキなどを施工したものを採用することができる。上記実施の形態において、両処理用部１０、２０は、互いに対向する第１、第２の処理用面１、２が鏡面研磨されており、算術平均粗さは、０．０１～１．０μｍである。
上記実施の形態において、第２ホルダ２１が装置に固定されており、同じく装置に固定された回転駆動機構の回転軸５０に取り付けられた第１ホルダ１１が回転し、この第１ホルダ１１に支持された第１処理用部１０が第２処理用部２０に対して回転する。もちろん、第２処理用部２０を回転させるようにしてもよく、双方を回転させるようにしてもよい。
また、本発明において、上記回転速度は、例えば、３５０～５０００ｒｐｍとすることができる。
上記実施の形態では、第１処理用部１０に対して、第２処理用部２０が回転軸５０の方向に接近・離反するもので、第２ホルダ２１に設けられた収容部４１に、第２処理用部２０の処理用面２側と反対側の部位が出没可能に収容されている。ただし、これとは逆に、第１処理用部１０が、第２処理用部２０に対して接近・離反するものであってもよく、両処理用部１０、２０が互いに接近・離反するものであってもよい。
上記収容部４１は、第２処理用部２０の、処理用面２側と反対側の部位を収容する凹部であり、環状に形成された溝である。この収容部４１は、第２処理用部２０の処理用面２側と反対側の部位を出没させ得る十分なクリアランスを持って、第２処理用部２０を収容する。
接面圧付与機構は、第１処理用部１０の第１処理用面１と第２処理用部２０の第２処理用面２とが接近する方向に押す力（以下、接面圧力という）を発生させるための機構である。この接面圧力と、流体圧力による両処理用面１、２間を離反させる力との均衡によって、両処理用面１、２間の間隔を所定の微小間隔に保ちつつ、ｎｍ単位ないしμｍ単位の微小な膜厚を有する薄膜流体を発生させる。上記実施の形態では、接面圧付与機構は、第２ホルダ２１に設けられたスプリング４３によって、第２処理用部２０を第１処理用部１０に向けて付勢することにより、接面圧力を付与する。
また、流体圧付与機構ｐ１により加圧された第１の被処理流体は、第１導入部ｄ１から、両処理用部１０、２０の内側の空間に導入される。
一方、流体圧付与機構ｐ２により加圧された第２の被処理流体は、第２導入部ｄ２から第２処理用部２０の内部に設けられた通路を介して第２処理用面に形成された開口部ｄ２０から両処理用部１０、２０の内側の空間に導入される。
開口部ｄ２０において、第１の被処理流体と第２の被処理流体とが合流し、混合する。
その際、混合した被処理流体は、上記の微小な隙間を保持する両処理用面１、２によって強制された薄膜流体となり、環状の両処理用面１、２の間（処理用面間）をその外側に移動しようとする。第１処理用部１０は回転しているので、混合された被処理流体は、環状の両処理用面１、２の内側から外側へ直線的に移動するのではなく、環状の半径方向への移動ベクトルと周方向への移動ベクトルとの合成ベクトルが被処理流体に作用して、内側から外側へ略渦巻き状に移動する。
ここで、図２に示すように、第１処理用部１０の第１処理用面１には、第１処理用部１０の中心側から外側に向けて、すなわち径方向について伸びる溝状の凹部１３を形成してもかまわない。この凹部１３の平面形状は、第１処理用面１上をカーブしてあるいは渦巻き状に伸びるものや、図示はしないが、真っ直ぐ外方向に伸びるもの、Ｌ字状などに屈曲あるいは湾曲するもの、連続したもの、断続するもの、枝分かれするものであってもよい。また、この凹部１３は、第２処理用面２に形成するものとしても実施可能であり、第１および第２の処理用面１、２の双方に形成するものとしても実施可能である。この様な凹部１３を形成することによりマイクロポンプ効果を得ることができ、被処理流体を第１および第２の処理用面１、２間に移送することができる効果がある。
上記凹部１３の基端は第１処理用部１０の内周に達することが望ましい。上記凹部１３の先端は、第１処理用面１の外周面側に向けて伸びるもので、その深さは、基端から先端に向かうにつれて、漸次減少するものとしている。この凹部１３の先端と第１処理用面１の外周面との間には、凹部１３のない平坦面１６が設けられている。
上述の開口部ｄ２０は、第１処理用面１の平坦面と対向する位置に設けることが好ましい。特に、マイクロポンプ効果によって導入される際の第１の被処理流体の流れ方向が処理用面間で形成されるスパイラル状で層流の流れ方向に変換される点よりも下流側の平坦面１６に対向する位置に開口部ｄ２０を設置することが好ましい。これによって、層流条件下にて相間移動触媒反応を行うことが可能となる。
第２導入部ｄ２には方向性を持たせることが好ましい。例えば、第２処理用面２の開口部ｄ２０からの導入方向が、第２処理用面２に対して所定の仰角（θ１）で傾斜していてもよいし、第２処理用面２の開口部ｄ２０からの導入方向が、上記の第２処理用面２に沿う平面において、方向性（θ２）を有し、この第２流体の導入方向は、処理用面の半径方向の成分にあっては中心から遠ざかる外方向であってもよいし、あるいは、回転する処理用面間における流体の回転方向に対しての成分にあっては順方向であってもよい。また、外方向と順方向との合成方向であってもかまわない。このように、開口部ｄ２０における第１の被処理流体の流れが層流であって、かつ第２導入部ｄ２に方向性を持たせることによって、第１の被処理流体の流れに対する乱れの発生を抑制しつつ処理用面１、２間に第２の被処理流体を導入することができる。
また、両処理用部１０、２０の外側に吐出した流体は、ベッセルｖを介して、吐出液としてビーカーｂに集められる。本発明の実施の形態においては、後述する様に、吐出液には、反応生成物が含まれる。
なお、上記の被処理流体の種類とその流路の数は、図１の例では、２つとしたが、３つ以上であってもよい。また、各処理用部に設けられる導入用の開口部は、その形状や大きさや数は特に制限はなく適宜変更して実施しうる。相間移動触媒反応の反応効率を考えると、図１に示すように開口部ｄ２０の形状は、リング状ディスクである処理用面２の中央の開口を取り巻く同心円状の円環形状であるのが望ましい。これによって、処理用面の半径方向において均一に第２流体を両処理用部１０、２０の内側の空間に導入することができるとともに、薄膜流体中の層流条件下での反応領域が増えるため、相間移動触媒反応の効率、すなわち収率の一層の向上が期待できる。その円環形状の開口部は連続していてもよいし、不連続であってもよい。また、上記第１および第２の処理用面間１、２の直前あるいはさらに上流側に導入用の開口部を設けてもよい。開口部ｄ２０の形状が円穴などの独立した穴である場合には第２導入部ｄ２の方向性（θ１とθ２）が関係するが、開口部ｄ２０の形状が上記の円環形状である場合には、第２導入部の方向性のうちθ２は問題とならない。但し、第２導入部ｄ２内に突起などの流体の流れを制御する手段を設け、θ２の方向性を与える場合にあっては、開口部ｄ２０の形状が上記の円環形状であっても第２導入部ｄ２に方向性（θ１とθ２）を持たせることができる。
本発明においては、処理用面１、２間にて上記処理を行うことができればよく、第１導入部ｄ１より第２被処理流体を導入し、第２導入部ｄ２より第１被処理流体を導入するものであってもよい。例えば、各流体における第１、第２という表現は、複数存在する流体の第ｎ番目であるという、識別のための意味合いを持つに過ぎないものであり、上述の通り第３以上の流体も存在しうる。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。しかし、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例において、Ａ液とは、図１に示す強制薄膜型マイクロリアクターの第１導入部ｄ１から導入される第１の被処理流体（第１流体）を指し、Ｂ液とは、同じく第２導入部ｄ２から導入される第２の被処理流体（第２流体）を指す。また、開口部ｄ２０の形状は、リング状ディスクである処理用面２の中央の開口を取り巻く同心円状の円環形状のものを使用した。
本発明による有機化合物の製造方法の具体例として、以下に、有機化合物としてハロゲン化アルキル及び求核剤となる活性メチレン化合物を用い、反応剤として無機塩基を用いたアルキル化反応を行うことにより、１－ベンジル－２－オキソシクロペンタンカルボン酸エチルエステルを生成する例を挙げる。
なお、ここで、アルキル化反応とは、ハロゲン化アルキルに対し、活性メチレン化合物と無機塩基から発生させた求核剤が求核置換する反応のことである。アルキル化反応の場合、有機化合物を含む流体は、有機溶媒ジクロロメタンにハロゲン化アルキル及び活性メチレン化合物を溶解させたものであり、反応剤を含む流体は、純水に無機塩基と相間移動触媒を溶解させた水溶液である。
また、相間移動触媒反応における、有機化合物を含む流体（Ｂ液）としては、ジクロロメタン（５００ｍＬ）に２－オキソシクロペンタンカルボン酸エチルエステル（活性メチレン化合物；０．０４５ｍｏｌ）およびベンジルブロミド（ハロゲン化アルキル；０．０７ｍｏｌ）を溶解させ、調製した。反応剤を含む流体（Ａ液）としては、純水（１０Ｌ）に水酸化ナトリウム（無機塩基；０．５ｍｏｌ）及びテトラブチルアンモニウムブロミド（相間移動触媒；０．０１５ｍｏｌ）を順に加え、室温下、クレアミックス（エム・テクニック製）を使用し、Ａ液１０Ｌを表１に示す回転数で１５分撹拌し調製した。有機化合物を含む流体をＡ液、反応剤を含む流体をＢ液とし、これらを強制薄膜型マイクロリアクターに導入し、表１の処理条件で上記流体を混合・接触させ、相間移動触媒反応を実施した。
なお、本実施例では、反応剤を含む流体に相間移動触媒であるテトラブチルアンモニウムブロミドを溶解して反応に使用したが、相間移動触媒は有機化合物を含む流体に溶解させて使用しても構わない。
以下の実施例１～７においては、回転翼を備えた撹拌機として、クレアミックス（エム・テクニック製）を用い、表１に記載の条件でＡ液の調製を行った。なお、クレアミックスについては、本願出願人による特許第５１４７０９１号公報に開示されている。
また、実施例８では、撹拌機としてスターラーを使用し、５００回転／分で１５分撹拌することにより、Ａ液を調製した。その他の条件は実施例１～７と同じである。
比較例として、Ａ液の調製に撹拌機を使用せず、手撹拌にて反応剤の溶解が目視にて確認出来たものを用いた。それ以外の条件は実施例１～７と同じとした。
本発明におけるアルキル化反応の収率はＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）法にて分析した。ＨＰＬＣ分析装置は島津製作所製を使用し、分析用カラムにＹＭＣ－Ｐａｃｋ　ＯＤＳ－Ａ（ワイエムシィ製）を使用した。ＨＰＬＣ分析における移動相にメタノールを使用し、流速０．５ｍＬ／分、分析温度４０℃にて分析を行った。ＨＰＬＣ分析は反応後の有機相を移動相であるメタノールで１０倍に希釈し、０．２μｍのフィルターで濾過した濾液を分析試料とし、試料注入量を１０μＬとして測定をおこない、クロマトグラムの原料に由来するピークと生成物に由来するピークの面積比より収率を算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
なお、表１に記載されていないＡ液調製条件、強制薄膜型マイクロリアクター処理条件は、次の通りである。
クレアミックス撹拌翼の羽根径：３０ｍｍ
スターラー撹拌子の羽根径：３０ｍｍ
調製時間：１５分
Ａ液送液温度：２５℃
Ｂ液送液温度：２５℃
収率はＨＰＬＣ分析装置（島津製作所製）にて測定
移動相：メタノール
カラム：ワイエムシィ製、ＹＭＣ－Ｐａｃｋ　ＯＤＳ－Ａ
流速：０．５ｍＬ／分、カラム温度：４０℃、サンプル注入量：１０μＬ
以上の結果よりＡ液（相間移動触媒を含む水を主とする流体）を高速撹拌型の撹拌機を使用して調製した実施例１～７では８８％以上の収率が得られ、特に実施例１～５は強制薄膜型マイクロリアクターのディスク回転数、Ａ液及びＢ液の流量比によらず９７％以上の収率が得られた。
以上の結果から、強制薄膜型マイクロリアクターで相間移動触媒反応を実施する場合は、相間移動触媒を含む溶液をより均質に調製することが好ましいことが分かる。
また、実施例１～８にて示された結果から、投下される撹拌エネルギーが下がると収率も下がることが分かる。
　１　　第１処理用面
　２　　第２処理用面
１０　　第１処理用部
１１　　第１ホルダ
２０　　第２処理用部
２１　　第２ホルダ
ｄ１　　第１導入部
ｄ２　　第２導入部
ｄ２０　開口部 

Claims (6)

  1. 第１流体と第２流体の少なくとも２種類の流体を用いるものであり、
    上記第１流体と上記第２流体とは互いに混和せず、
    そのうちで少なくとも第１流体については、有機化合物、反応剤、相間移動触媒の三者から選択された一者あるいは二者を含んでおり、
    上記第１流体以外の流体のうち、少なくとも上記第２流体については、上記の三者から選択されなかったもののうち少なくとも一者を含んでおり、
    上記第１流体と上記第２流体全体としては上記の三者を全て含むものとされ、
    近接・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面間にできる薄膜流体中に上記第１流体と上記第２流体とを導入し合流させ、上記薄膜流体中において相間移動触媒反応させるものであり、
    上記第１流体と上記第２流体のうち、少なくとも相間移動触媒を含む流体を、処理用面間に導入する前に、上記第１流体及び／又は上記第２流体に含まれる相間移動触媒が実質的に均質に混合されるように調製することを特徴とする、有機化合物の製造方法。
  2. 上記混合は、撹拌機で行われることを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の有機化合物の製造方法。
  3. 上記撹拌機は、回転翼を備えた撹拌機であることを特徴とする請求項２記載の有機化合物の製造方法。
  4. 上記の混合に際して、上記第１流体と上記第２流体のうち、少なくとも相間移動触媒を含む流体に投下される単位体積あたりの撹拌エネルギーが、２．０ｋＷ・ｈ／ｍ3以上であることを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の有機化合物の製造方法。
  5. 上記処理用面は同心円状の円環形状の開口部を備え、
    上記第１流体と上記第２流体のうち、少なくとも一方の流体は、上記開口部を介して、処理用面間に導入されることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の有機化合物の製造方法。
  6. 上記第１流体と上記第２流体のうち、一方の流体が有機化合物、又は有機化合物と反応剤とを含む有機相であり、他方の流体が反応剤を含む水相であり、前記相間移動触媒が上記第１流体と上記第２流体のうち少なくとも何れか一方の流体に含まれることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の有機化合物の製造方法。
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