疎水性化合物の反応装置及び反応方法
【課題】生体触媒を用いた幅広い種類の反応で疎水性化合物の反応効率を十分に高くでき、反応に要する費用を低減できる疎水性化合物の反応装置及び反応方法を提案すること。
【解決手段】本発明は、生体触媒を用いて疎水性化合物を反応させる疎水性化合物の反応装置であって、疎水性化合物を含む疎水性液状物質を流通させる第１チャネル１、生体触媒を含む水性液状物質を流通させる第２チャネル２、及び第１チャネル１及び第２チャネル２に接続され、疎水性液状物質および水性液状物質を流通させる第３チャネル３を有するマイクロチャネルチップ１０を備える。
【解決手段】本発明は、生体触媒を用いて疎水性化合物を反応させる疎水性化合物の反応装置であって、疎水性化合物を含む疎水性液状物質を流通させる第１チャネル１、生体触媒を含む水性液状物質を流通させる第２チャネル２、及び第１チャネル１及び第２チャネル２に接続され、疎水性液状物質および水性液状物質を流通させる第３チャネル３を有するマイクロチャネルチップ１０を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体触媒を用いた疎水性化合物の反応装置及び反応方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞または酵素等の生体触媒により常温常圧下で化学反応を行う過程は、種々の発酵食品製造、抗生物質をはじめとする各種医薬品の生産等、広範囲に使用されている。また、化成品の生産においても、燃料用エタノール、アクリルアミド生産等について、生体触媒の利用が進展している。
【０００３】
しかしながら、これらの反応の対象は全て水溶性化合物であり、化学工業的に重要な疎水性化合物について生体触媒を利用する場合には、親水性の生体触媒の存在下における疎水性化合物の反応効率の低さから進展が遅れている。現在これらの対策としては、比較的疎水性の高いリパーゼ等の加水分解酵素を利用するか（例えば下記特許文献１参照）、疎水性化合物を水溶液中に分散添加するための界面活性剤の添加等が試みられている（例えば下記特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平０６−２９６４９９号公報
【特許文献２】特表２００２−５２７０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した特許文献１，２に記載の疎水性化合物の反応方法は、以下に示す課題を有していた。
【０００５】
即ち、リパーゼは加水分解のような比較的単純な反応でのみ触媒として機能し、酸化還元反応、転移反応、置換反応、脱離反応等の有機化学的に重要な反応では触媒として十分な成果を得るに至っていない。
【０００６】
また界面活性剤の添加は、反応にかかる費用が高い上に、発泡等、反応効率を高める上で好ましくない現象を喚起する。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、幅広い種類の反応で疎水性化合物の反応効率を十分に高くでき、反応に要する費用を低減できる疎水性化合物の反応装置及び反応方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、上記のように疎水性化合物の反応効率が十分でないのは以下の理由によるものではないかと考えた。即ち一般には上記のように生体触媒を用いて疎水性化合物を反応させれば、疎水性化合物と生体触媒とが十分に接触し、生体触媒の存在下、疎水性化合物の反応が十分に進むものと考えられている。しかし、実際には反応は十分には進んでおらず、その理由も明らかにはなっていない。本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、上記のような疎水性化合物の反応効率の低さが、フラスコ等の反応容器で行われることに起因するのではないかと考えた。即ち本発明者らは、上記のような反応容器では疎水性化合物と生体触媒との接触面積が不十分であることにより反応効率が低くなっているのではないかと考えた。そして、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、以下の発明により上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち本発明は、生体触媒を用いて疎水性化合物を反応させる疎水性化合物の反応装置であって、疎水性化合物を含む疎水性液状物質を流通させる第１チャネル、生体触媒を含む水性液状物質を流通させる第２チャネル、及び第１チャネル及び第２チャネルに接続され、疎水性液状物質および水性液状物質を流通させる第３チャネルを有するマイクロチャネルチップを備えることを特徴とする。
【００１０】
この疎水性化合物の反応装置によれば、疎水性化合物を含む疎水性液状物質と生体触媒を含む水性液状物質とがマイクロチャネルチップ内において第１チャネル及び第２チャネルから第３チャネルに流通されるため、流通した疎水性液状物質と水性液状物質とが第３チャネル内で接触することとなる。そうすると、疎水性液状物質と水性液状物質との界面の表面積が増加するため、疎水性化合物と生体触媒との接触効率を大幅に向上させることができる。このため、生体触媒の存在下、疎水性化合物の反応効率を高めることができ、ひいては数十倍の反応速度で反応させることも可能となる。また相溶性に劣る疎水性流体と水性流体とを迅速かつ効率的に反応させることができるため、様々なバリエーションの疎水性化合物と生体触媒とに適用することができる。更に、余分な界面活性剤等の添加も不要であることから、低コストで疎水性化合物の反応を行わせることができ、反応生成物も高純度で得ることができる。
【００１１】
また、チャネルのチャネル幅が１ｍｍ以下であることが好ましい。チャネル幅が１ｍｍ以下であると、拡散律速を低減する効果を得ることができ、且つ疎水性流体及び生体触媒の界面の表面積を増大させることができるため、生体触媒の存在下、疎水性化合物の反応を飛躍的に促進させることができる。
【００１２】
また、本発明の反応方法は、生体触媒を用いて疎水性化合物を反応させる疎水性化合物の反応方法であって、疎水性化合物を含む疎水性液状物質と、生体触媒を含む水性液状物質とを、１ｍｍ以下のチャネル幅を有するチャネル内で接触させることを特徴とする。
【００１３】
この反応方法によれば、疎水性化合物を含む疎水性液状物質と生体触媒を含む水性液状物質とが１ｍｍ以下のチャネル幅のチャネル内に流通されるため、流通した疎水性液状物質と水性液状物質とが接触すると、それぞれの界面での表面積が更に増加する。このため、疎水性化合物と生体触媒との接触効率を大幅に向上させることができる。また、生体触媒の存在下、疎水性化合物の反応効率を高めることができ、ひいては数十倍の反応速度で反応させることも可能となる。更に、相溶性に劣る疎水性流体と水性流体とを迅速かつ効率的に反応させることができるため、様々なバリエーションの疎水性化合物と生体触媒とに適用することができる。更に、余分な界面活性剤等の添加も不要であることから、低コストで疎水性化合物の反応を行わせることができ、反応生成物も高純度で得ることができる。
【００１４】
また第３チャネル内で疎水性液状物質及び水性液状物質を流通させ、疎水性液状物質及び水性液状物質の相が互いに分離した状態で接触させることが好ましい。このように疎水性液状物質及び水性液状物質を接触させると接触効率を大幅に向上させることができる。
【００１５】
さらに第３チャネル内で疎水性液状物質の液滴と、水性液状物質の液滴とをそれぞれ形成し、交互に流通させて接触させることが好ましい。このように疎水性液状物質及び水性液状物質を接触させると接触効率を大幅に向上させることができる。
【００１６】
さらにまた第３チャネル内で疎水性液状物質及び水性液状物質からなるエマルジョンを形成させて、疎水性液状物質と水性液状物質とを接触させることが好ましい。このように疎水性液状物質及び水性液状物質を接触させると接触効率を大幅に向上させることができる。
【００１７】
生体触媒が、疎水性化合物を細胞内に取り込む能力を有する微生物であることが好ましい。疎水性化合物を細胞内に取り込む能力を有する微生物は、疎水性液状物質と水性液状物質の接触界面で、疎水性物質を有効に細胞内に取り込み、微生物内の酵素との接触効率を高め、反応を促進する。
【００１８】
また、この微生物は、ピチア属酵母、キャンディダ属酵母、シュードモナス属細菌、ロドコッカス属細菌、又はマイコバクテリウム属細菌であることが好ましい。これらの微生物は種々の疎水性物質を体内に取り込む能力が高いため、さらに反応が促進される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の疎水性化合物の反応装置及び反応方法によれば、生体触媒の存在下、幅広い種類の反応で疎水性化合物の反応効率を十分に高くすることができる。従って、本発明の疎水性化合物の反応装置及び反応方法によれば、有機化学的に重要な加水分解反応、酸化還元反応、転移反応、置換反応、脱離反応、縮合反応、付加反応、異性化反応、不斉合成反応等への応用が可能であり、今後の疎水性化合物の生体触媒反応の分野について進展が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明による疎水性化合物の反応装置の本実施形態に係るマイクロチャネルチップを示す平面図である。図１に示すように、マイクロチャネルチップ１０は、不活性材料からなる基板５を有しており、基板５の一面５ａには、疎水性液状物質を流通させるための第１チャネル１と、水性液状物質を流通させるための第２チャネル２が形成されている。一方、基板５の一面５ａ上には、疎水性液状物質及び水性液状物質を流通させるための第３チャネル３が形成され、第３チャネル３は、基板５の一面５ａ上に蛇行して形成されている。第３チャネル３の一端は第１チャネル１及び第２チャネル２に接続され、第３チャネル３の他端は一面５ａの縁部まで延びている。
【００２２】
このため、第１チャネル１に流通された疎水性液状物質と第２チャネル２に流通された水性液状物質とは、第３チャネル３内で接触することとなる。第３チャネル３の他端は、第３チューブ６を介して受器４に接続されている。なお、第３チャネル３には分岐チャネル３ａが接続されており、分岐チャネル３ａは、第４チューブ８を介して受器７に接続されている。この場合、反応生成物が別々の受器４、７に収容されることとなり、それぞれにおいて化合物の特定のために必要な複数の分析を同時に行うことができる。あるいは受器４において、必要に応じて反応生成物を外部に取り出したり、反応生成物を検出する装置等を接続することができる。
【００２３】
図２は、基板５の厚さ方向に沿った部分断面図である。図２において、第３チャネル３の断面形状は四角形であり、第３チャネル３のチャネル幅ｄは好ましくは１ｍｍ以下である。チャネル幅ｄが上記の範囲であるため、この第３チャネル３内で疎水性液状物質及び水性液状物質が接触した場合には、界面における接触面積が増加するため、反応をより十分に促進することができる。同時に、分子の拡散時間の短縮効果、すなわち、拡散律速を最小にする効果を利用し迅速に反応させることができる。一方、チャネル幅ｄが１ｍｍを超えると、チャネル幅ｄが１ｍｍ以下である場合に比べて、単位体積当たりの界面表面積の増大効果と、拡散律速を最小にする効果とを充分に得ることができなくなる傾向がある。チャネル幅ｄは更に好ましくは０．１〜５００μｍである。
【００２４】
第３チャネル３の長さは装置や反応等の都合にあわせて任意に定めることができる。また「チャネル幅」とは、基板の厚さ方向に対して垂直の方向の長さをいう。第３チャネル３の断面形状が四角形の場合は横の長さをいい、台形や三角形の場合は前記方向に対して最も長い長さをいう。また、円形や半円形の場合は直径の長さ、楕円形の場合は前記方向に対して最も長い径の長さをいう。
【００２５】
なお、図示しないが、第１チャネル１及び第２チャネル２の断面形状も第３チャネル３と同様であり、チャネル幅ｄも第３チャネル３と同様である。
【００２６】
また第１チャネル１は第１チューブ１１を介して第１シリンジ２１に接続され、第２チャネル２は第２チューブ１２を介して第２シリンジ２２に接続されている。
【００２７】
従って、疎水性液状物質を第１シリンジ２１に収容し、更に水性液状物質を第２シリンジ２２に収容することにより、疎水性液状物質は第１チューブ１１を経て第１チャネル１に注入することが可能となり、水性液状物質は第２チューブ１２を経て第２チャネル２に注入することが可能である。よって疎水性液状物質と水性液状物質は第３チャネル３内で接触し、本発明の目的である反応が行われる。
【００２８】
上記反応装置によれば、第１シリンジ２１を作動させると、疎水性化合物を含む疎水性液状物質は第１シリンジ２１から第１チューブ１１を経て第１チャネル１に注入される。一方、第２シリンジ２２を作動させると、生体触媒を含む水性液状物質が第２シリンジ２２から第２チューブ１２を経て第２チャネル２に注入される。そして、疎水性液状物質は第１チャネル１から第３チャネル３に流通され、水性液状物質は第２チャネル２から第３チャネル３に流通され、第３チャネル３内で疎水性液状物質と水性液状物質とが接触する。このとき、第３チャネル３は、マイクロチャネルチップ１０内におけるチャネルであるため、流通した疎水性液状物質と水性液状物質とが接触すると、それぞれの表面積が増加し、疎水性化合物と生体触媒との接触効率を大幅に向上させることができる。このため、生体触媒の存在下、疎水性化合物の反応効率を十分に高めることができ、ひいては数十倍の反応速度で反応させることも可能となる。また、上記のように疎水性化合物の反応効率が十分に高くすることができるため、生体触媒の存在下、疎水性化合物について、有機化学的に重要な、加水分解反応、酸化還元反応、転移反応、置換反応、脱離反応、縮合反応、付加反応、異性化反応、不斉合成反応等をも行うことができる。更に、上記のように界面活性剤を使用することなく疎水性化合物の反応効率を十分に高めることができるため、低コストで疎水性化合物を反応させることができる。
【００２９】
更にまた上記反応装置によれば、疎水性液状物質と水性液状物質とは、第１チャネル１と第２チャネル２とで別々に流通するため、疎水性液状物質と水性液状物質とを所望の速度にして第３チャネル３に流通させることができる。即ち第１チャネル１を流通する疎水性化合物の量、及び第２チャネル２を流通する生体触媒の量を必要に応じて自由にコントロールすることができる。従って、未反応の疎水性化合物が生じるのを十分に抑制することができる。
【００３０】
疎水性液状物質及び水性液状物質は、以下の方法によって接触させると、接触効率が向上するため好ましい。例えば、（Ａ）第３チャネル内でそれぞれ相を形成して流通し、各相が分離した状態で接触させる方法、（Ｂ）第３チャネル内でそれぞれ液滴を形成し、各液滴が交互に流通する状態で接触させる方法、（Ｃ）第３チャネル内でエマルジョンを形成して接触させる方法が挙げられる。
【００３１】
これらの方法（Ａ）及び（Ｂ）は第３チャネル３の形状、第３チャネル３の材質に対する疎水性液状物質及び水性液状物質それぞれの接触角、粘性、流通する液体の量及び流通のスピード等を制御することによってそれぞれ実現することができる。また方法（Ｃ）は例えば後述する他の実施形態とすることにより実現することができる。
【００３２】
また、上記疎水性反応物の反応に用いた生体触媒は、再利用することが可能である。すなわち、第２シリンジ２から注入し、第２チューブ１２及び第３チャネル３を経て受器４に到達した後に、受器４から生体触媒を取り出し、これを第２シリンジ２に再注入しても良い。本反応は生体触媒反応であるため,触媒が失活するまでは何度でも繰り返し用いることができる。
【００３３】
上記疎水性化合物は、固体であっても液体であってもよく、揮発性の化合物であってもよい。ただし、固体である場合は何らかの疎水性溶媒に溶解させるか、若しくは分散させる必要がある。例えば、疎水性化合物としては、トルエン、ナフタレン、フェノール、ベンズアルデヒド、アニソール、カテコール、ヒドロキシ安息香酸等の芳香族化合物又はその誘導体、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、フラン、イミダゾール、チアゾール、ピリジン、ピラジン、インドール等のヘテロ環状化合物又はその誘導体、ペンタン、ヘキサン、ペンタデカン、オクタデカン、アラキドン酸、リノール酸等のＣ５〜Ｃ２０の脂肪族炭化水素又はその誘導体、α−ピネン、リモネン、メントール等のテルペン類、ケトン類、ジケトン類、ポリケトン類、エポキサイド類、エステル類、ラクトン類、アミノ酸類等が挙げられる。また疎水性溶媒としては、トルエン等の芳香族系溶媒、ヘプタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−テトラデカン、イソオクタン等の脂肪族系溶媒；ジメチルエーテル、テトラヒドロキシフラン、ｔ−ブチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等のエーテル系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、塩化メチレン等のハロゲン系溶媒等が挙げられる。
【００３４】
また上記生体触媒としては、例えば、リパーゼ、エステラーゼ、プロテアーゼ、アミラーゼ、イソメラーゼ、デヒドロゲナーゼ、リアーゼ、トランスフェラーゼ、キナーゼ、アルドラーゼ、リガーゼ等の酵素、又はシゾサッカロマイセス属酵母、ピチア属酵母、キャンディダ属酵母、シュードモナス属細菌、スフィンゴモナス属細菌、アルカリゲネス属細菌、ブルクホルデリア属細菌、アシネトバクター属細菌、コリネバクテリウム属細菌、バチルス属細菌、ブレビバチルス属細菌、ノカルディア属細菌、ロドコッカス属細菌、ゴルドニア属細菌、又はマイコバクテリウム属細菌等の微生物が挙げられる。これらを水等に溶解又は分散して用いることができる。
【００３５】
図３（ａ）及び（ｂ）は、第３チャネル３の第２〜第３の態様を示す断面図である。図３（ａ）に示す第２の態様のチャネル２１ａは、二つの基材を積層して形成されるチャネルである。すなわち、一方の基材２３ａの下部と、他方の基材２３ｂの上部とにそれぞれ溝を設け、貼り合わせることによってチャネル２１ａが形成される。図３（ｂ）に示す、第３の態様のチャネル２１ｂは、三つの基材を積層して形成されたものである。すなわち、中間層である基材２４ｂに貫通溝を設け、その上部と下部に、基材２４ｂを挟持するように基材２４ａ及び２４ｃを積層してチャネル２１ｂが形成される。なお、チャネル２１ａ及びチャネル２１ｂは第３チャネル３に相当するものである。
【００３６】
これらの基材２３ａ，２３ｂ，２４ａ〜２４ｃは任意に定めることができ、石英ガラス又はパイレックス（登録商標）ガラス等のガラス、ＰＤＭＳ、ポリカーボネート又はポリイミド等のポリマー、鉄、ステンレス、アルミニウム、ニッケル又は銅等のメタル、又はシリコン等を使用することができ、積層する場合のそれぞれの基材は、同一の種類であっても異なった種類であってもよい。
【００３７】
図４は、本発明による疎水性化合物の反応装置の他の実施形態に係るマイクロチャネルチップを示す部分平面図である。図４に示すように、本実施形態のマイクロチャネルチップ２００は、第１チャネル１の先端部１ａが、分散部３１を介して第３チャネル３の端部と対向していること以外は第１実施形態のマイクロチャネルチップ１０と同様の構成を有する。
【００３８】
ここで、分散部３１は、例えば板状となっており、図５に示すように複数の貫通孔３２を有している。したがって、第１チャネル１は分散部３１の貫通孔３２を介して第３チャネル３に接続されている。なお、図５は、第１チャネル１の先端部１ａから第３チャネル３の端部に向かう方向から見た分散部３１を示す部分正面図である。
【００３９】
このマイクロチャネルチップ２００によれば、第１チャネル１に疎水性液状物質を流通させ、第２チャネル２に水性液状物質を流通させると、第１チャネル１を流通する疎水性液状物質は、第１チャネル１の先端部１ａに到達する。一方、第２チャネル２を流通する水性液状物質は、第３チャネル３に流入される。そして、第１チャネル１の先端部１ａに到達した疎水性液状物質は、分散部３１の貫通孔３２を通って第３チャネル３に流入され、疎水性液状物質と水性液状物質とが混合される。このとき、疎水性液状物質は、マイクロスフィア（微小カプセル）形状となる。このため、疎水性液状物質と水性液状物質とが混合されることによりエマルジョンが形成され、疎水性液状物質と水性液状物質とが接触する。こうして疎水性液状物質と水性液状物質とが接触すると、接触効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００４０】
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、疎水性液状物質および水性液状物質を流通するためにシリンジ２１，２２を用いているが、シリンジ２１，２２に代えて、ダイヤフラム式ポンプ等を用いてもよい。
【００４１】
また、上記実施形態において、第１チャネル１，第２チャネル２，第３チャネル３内には逆止弁を設けることも有用である。逆止弁が設けられると、流体の逆流を防ぐことができ、逆流によるトラブルを未然に防ぐことができる。
【００４２】
更に、上記実施形態で用いたマイクロチャネルチップ１０には加熱装置や冷却装置を設けることも有用である。本発明の反応装置を用いて反応させる場合、化学反応には発熱反応や吸熱反応があるため、温度を調節できる装置が設けられていると、より確実に反応を促進することができる。また、化学反応により温度変化が生じると、流体が膨張することにより、不要な気泡が生じるおそれがあり、この気泡はチャネルの目詰まりを生じさせる原因となりうる。このため、斯かる点からも温度を調節できる装置が設けられることは有用である。
【００４３】
更にまた、上記実施形態においては、第３チャネル３の他端側では分岐チャネル３ａが枝分かれして第４チューブ８に接続されているが、分岐チャネル３ａは必ずしも必要ではない。あるいは逆に、分岐チャネル３ａが２つ以上になってもよい。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例及び比較例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下に挙げる実施例に限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
まず、ノカルディオフォーム型細菌Rhodococcus sp.を培養し、この菌を用いて、菌体濃度がＯＤ６６０＝１０となるように水性液体である菌体懸濁液を調製した。一方、ｎ−テトラデカン中にジベンゾチオフェンを０．０２ｗｔ％（１ｍＭ）の割合で溶解させた疎水性液体を用意した。なお、ジベンゾチオフェンは、ノカルディオフォーム型細菌Rhodococcus sp.の存在下、２−ヒドロキシビフェニルへ酸化して、硫酸イオンを水溶液中に放出する性質を有するものである。
【００４６】
次に、図１に示す反応装置を用意した。そして、上記菌体懸濁液を第２シリンジ２２（開口径φ４．５ｍｍ）に注入し、上記疎水性液体を第２シリンジ２２と同じ開口径の第１シリンジ２１に注入した。そして、第１シリンジ２１から第１チューブ２１を経て第１チャネル１に疎水性液体を流通させると共に、第２シリンジ２２から第２チューブ１２を経て第２チャネル２に菌体懸濁液を流通させた。そして、チャネル幅１００μｍの第３チャネル内で疎水性液体と菌体懸濁液とを接触させ、ジベンゾチオフェンの反応を行った。このとき、疎水性液体と菌体懸濁液との比が体積比で１：１となるように流通させた。そして、反応時間を３０秒とし、このときの反応生成物である２−ヒドロキシビフェニルの濃度を測定した。この測定値を１分あたりに換算した結果を図６に示す。なお、図６において、本実施例の結果は「反応Ａ」で示してある。
【００４７】
（実施例２）
反応時間を１分としたこと以外は実施例１と同様にして反応生成物である２−ヒドロキシビフェニルの濃度を測定した。１分あたりの換算結果を図６に示す。なお、図６において、本実施例の結果は「反応Ｂ」で示してある。
【００４８】
（実施例３）
反応時間を３分としたこと以外は実施例１と同様にして反応生成物である２−ヒドロキシビフェニルの濃度を測定した。１分あたりの換算結果を図６に示す。なお、図６において、本実施例の結果は「反応Ｃ」で示してある。
【００４９】
（比較例１）
マイクロチャネルチップを用いずに１００ｍｌ容三角フラスコを用い、反応時間を１時間としたこと以外は実施例１と同様にして反応生成物である２−ヒドロキシビフェニルの濃度を測定した。１分あたりの換算結果を図６に示す。なお、図６において、本比較例の結果は「ｃｏｎｔｒｏｌ」で示してある。
【００５０】
以上の実施例１〜３及び比較例１の結果より、本発明による疎水性化合物の反応方法によれば、反応効率が大幅に向上することが分かった。このことから、本発明による疎水性化合物の反応方法によれば、反応効率を十分に高くできることが確認された。また、このように反応効率を十分に高くできるため、幅広い種類の反応で、生体触媒の存在下、疎水性化合物の反応を行うことができるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は本発明による疎水性化合物の反応装置の本実施形態に係るマイクロチャネルチップを示す平面図である。
【図２】図１のマイクロチャネルチップを構成する本体部の厚さ方向に沿った部分断面図である。
【図３】図３（ａ）及び（ｂ）は、第１チャネル、第２チャネル及び第３チャネルの第１及び第２の態様を示す断面図である。
【図４】図４は本発明による疎水性化合物の反応装置の他の実施形態に係るマイクロチャネルチップを示す部分平面図である。
【図５】図５は第１チャネル１の先端部１ａから第３チャネル３の端部に向かう方向から見た分散部３１を示す部分正面図である。
【図６】実施例１〜３及び比較例１による反応速度測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１…第１チャネル、２…第２チャネル、３…第３チャネル、４，７…受器、５…基板、６…第３チューブ、８・・・第４チューブ、１０…マイクロチャネルチップ、１１…第１チューブ、１２…第２チューブ、２１…第１シリンジ、２２…第２シリンジ、３１・・・分散部、３２・・・貫通孔、ｄ…チャネル幅。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体触媒を用いた疎水性化合物の反応装置及び反応方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞または酵素等の生体触媒により常温常圧下で化学反応を行う過程は、種々の発酵食品製造、抗生物質をはじめとする各種医薬品の生産等、広範囲に使用されている。また、化成品の生産においても、燃料用エタノール、アクリルアミド生産等について、生体触媒の利用が進展している。
【０００３】
しかしながら、これらの反応の対象は全て水溶性化合物であり、化学工業的に重要な疎水性化合物について生体触媒を利用する場合には、親水性の生体触媒の存在下における疎水性化合物の反応効率の低さから進展が遅れている。現在これらの対策としては、比較的疎水性の高いリパーゼ等の加水分解酵素を利用するか（例えば下記特許文献１参照）、疎水性化合物を水溶液中に分散添加するための界面活性剤の添加等が試みられている（例えば下記特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平０６−２９６４９９号公報
【特許文献２】特表２００２−５２７０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した特許文献１，２に記載の疎水性化合物の反応方法は、以下に示す課題を有していた。
【０００５】
即ち、リパーゼは加水分解のような比較的単純な反応でのみ触媒として機能し、酸化還元反応、転移反応、置換反応、脱離反応等の有機化学的に重要な反応では触媒として十分な成果を得るに至っていない。
【０００６】
また界面活性剤の添加は、反応にかかる費用が高い上に、発泡等、反応効率を高める上で好ましくない現象を喚起する。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、幅広い種類の反応で疎水性化合物の反応効率を十分に高くでき、反応に要する費用を低減できる疎水性化合物の反応装置及び反応方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、上記のように疎水性化合物の反応効率が十分でないのは以下の理由によるものではないかと考えた。即ち一般には上記のように生体触媒を用いて疎水性化合物を反応させれば、疎水性化合物と生体触媒とが十分に接触し、生体触媒の存在下、疎水性化合物の反応が十分に進むものと考えられている。しかし、実際には反応は十分には進んでおらず、その理由も明らかにはなっていない。本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、上記のような疎水性化合物の反応効率の低さが、フラスコ等の反応容器で行われることに起因するのではないかと考えた。即ち本発明者らは、上記のような反応容器では疎水性化合物と生体触媒との接触面積が不十分であることにより反応効率が低くなっているのではないかと考えた。そして、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、以下の発明により上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち本発明は、生体触媒を用いて疎水性化合物を反応させる疎水性化合物の反応装置であって、疎水性化合物を含む疎水性液状物質を流通させる第１チャネル、生体触媒を含む水性液状物質を流通させる第２チャネル、及び第１チャネル及び第２チャネルに接続され、疎水性液状物質および水性液状物質を流通させる第３チャネルを有するマイクロチャネルチップを備えることを特徴とする。
【００１０】
この疎水性化合物の反応装置によれば、疎水性化合物を含む疎水性液状物質と生体触媒を含む水性液状物質とがマイクロチャネルチップ内において第１チャネル及び第２チャネルから第３チャネルに流通されるため、流通した疎水性液状物質と水性液状物質とが第３チャネル内で接触することとなる。そうすると、疎水性液状物質と水性液状物質との界面の表面積が増加するため、疎水性化合物と生体触媒との接触効率を大幅に向上させることができる。このため、生体触媒の存在下、疎水性化合物の反応効率を高めることができ、ひいては数十倍の反応速度で反応させることも可能となる。また相溶性に劣る疎水性流体と水性流体とを迅速かつ効率的に反応させることができるため、様々なバリエーションの疎水性化合物と生体触媒とに適用することができる。更に、余分な界面活性剤等の添加も不要であることから、低コストで疎水性化合物の反応を行わせることができ、反応生成物も高純度で得ることができる。
【００１１】
また、チャネルのチャネル幅が１ｍｍ以下であることが好ましい。チャネル幅が１ｍｍ以下であると、拡散律速を低減する効果を得ることができ、且つ疎水性流体及び生体触媒の界面の表面積を増大させることができるため、生体触媒の存在下、疎水性化合物の反応を飛躍的に促進させることができる。
【００１２】
また、本発明の反応方法は、生体触媒を用いて疎水性化合物を反応させる疎水性化合物の反応方法であって、疎水性化合物を含む疎水性液状物質と、生体触媒を含む水性液状物質とを、１ｍｍ以下のチャネル幅を有するチャネル内で接触させることを特徴とする。
【００１３】
この反応方法によれば、疎水性化合物を含む疎水性液状物質と生体触媒を含む水性液状物質とが１ｍｍ以下のチャネル幅のチャネル内に流通されるため、流通した疎水性液状物質と水性液状物質とが接触すると、それぞれの界面での表面積が更に増加する。このため、疎水性化合物と生体触媒との接触効率を大幅に向上させることができる。また、生体触媒の存在下、疎水性化合物の反応効率を高めることができ、ひいては数十倍の反応速度で反応させることも可能となる。更に、相溶性に劣る疎水性流体と水性流体とを迅速かつ効率的に反応させることができるため、様々なバリエーションの疎水性化合物と生体触媒とに適用することができる。更に、余分な界面活性剤等の添加も不要であることから、低コストで疎水性化合物の反応を行わせることができ、反応生成物も高純度で得ることができる。
【００１４】
また第３チャネル内で疎水性液状物質及び水性液状物質を流通させ、疎水性液状物質及び水性液状物質の相が互いに分離した状態で接触させることが好ましい。このように疎水性液状物質及び水性液状物質を接触させると接触効率を大幅に向上させることができる。
【００１５】
さらに第３チャネル内で疎水性液状物質の液滴と、水性液状物質の液滴とをそれぞれ形成し、交互に流通させて接触させることが好ましい。このように疎水性液状物質及び水性液状物質を接触させると接触効率を大幅に向上させることができる。
【００１６】
さらにまた第３チャネル内で疎水性液状物質及び水性液状物質からなるエマルジョンを形成させて、疎水性液状物質と水性液状物質とを接触させることが好ましい。このように疎水性液状物質及び水性液状物質を接触させると接触効率を大幅に向上させることができる。
【００１７】
生体触媒が、疎水性化合物を細胞内に取り込む能力を有する微生物であることが好ましい。疎水性化合物を細胞内に取り込む能力を有する微生物は、疎水性液状物質と水性液状物質の接触界面で、疎水性物質を有効に細胞内に取り込み、微生物内の酵素との接触効率を高め、反応を促進する。
【００１８】
また、この微生物は、ピチア属酵母、キャンディダ属酵母、シュードモナス属細菌、ロドコッカス属細菌、又はマイコバクテリウム属細菌であることが好ましい。これらの微生物は種々の疎水性物質を体内に取り込む能力が高いため、さらに反応が促進される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の疎水性化合物の反応装置及び反応方法によれば、生体触媒の存在下、幅広い種類の反応で疎水性化合物の反応効率を十分に高くすることができる。従って、本発明の疎水性化合物の反応装置及び反応方法によれば、有機化学的に重要な加水分解反応、酸化還元反応、転移反応、置換反応、脱離反応、縮合反応、付加反応、異性化反応、不斉合成反応等への応用が可能であり、今後の疎水性化合物の生体触媒反応の分野について進展が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明による疎水性化合物の反応装置の本実施形態に係るマイクロチャネルチップを示す平面図である。図１に示すように、マイクロチャネルチップ１０は、不活性材料からなる基板５を有しており、基板５の一面５ａには、疎水性液状物質を流通させるための第１チャネル１と、水性液状物質を流通させるための第２チャネル２が形成されている。一方、基板５の一面５ａ上には、疎水性液状物質及び水性液状物質を流通させるための第３チャネル３が形成され、第３チャネル３は、基板５の一面５ａ上に蛇行して形成されている。第３チャネル３の一端は第１チャネル１及び第２チャネル２に接続され、第３チャネル３の他端は一面５ａの縁部まで延びている。
【００２２】
このため、第１チャネル１に流通された疎水性液状物質と第２チャネル２に流通された水性液状物質とは、第３チャネル３内で接触することとなる。第３チャネル３の他端は、第３チューブ６を介して受器４に接続されている。なお、第３チャネル３には分岐チャネル３ａが接続されており、分岐チャネル３ａは、第４チューブ８を介して受器７に接続されている。この場合、反応生成物が別々の受器４、７に収容されることとなり、それぞれにおいて化合物の特定のために必要な複数の分析を同時に行うことができる。あるいは受器４において、必要に応じて反応生成物を外部に取り出したり、反応生成物を検出する装置等を接続することができる。
【００２３】
図２は、基板５の厚さ方向に沿った部分断面図である。図２において、第３チャネル３の断面形状は四角形であり、第３チャネル３のチャネル幅ｄは好ましくは１ｍｍ以下である。チャネル幅ｄが上記の範囲であるため、この第３チャネル３内で疎水性液状物質及び水性液状物質が接触した場合には、界面における接触面積が増加するため、反応をより十分に促進することができる。同時に、分子の拡散時間の短縮効果、すなわち、拡散律速を最小にする効果を利用し迅速に反応させることができる。一方、チャネル幅ｄが１ｍｍを超えると、チャネル幅ｄが１ｍｍ以下である場合に比べて、単位体積当たりの界面表面積の増大効果と、拡散律速を最小にする効果とを充分に得ることができなくなる傾向がある。チャネル幅ｄは更に好ましくは０．１〜５００μｍである。
【００２４】
第３チャネル３の長さは装置や反応等の都合にあわせて任意に定めることができる。また「チャネル幅」とは、基板の厚さ方向に対して垂直の方向の長さをいう。第３チャネル３の断面形状が四角形の場合は横の長さをいい、台形や三角形の場合は前記方向に対して最も長い長さをいう。また、円形や半円形の場合は直径の長さ、楕円形の場合は前記方向に対して最も長い径の長さをいう。
【００２５】
なお、図示しないが、第１チャネル１及び第２チャネル２の断面形状も第３チャネル３と同様であり、チャネル幅ｄも第３チャネル３と同様である。
【００２６】
また第１チャネル１は第１チューブ１１を介して第１シリンジ２１に接続され、第２チャネル２は第２チューブ１２を介して第２シリンジ２２に接続されている。
【００２７】
従って、疎水性液状物質を第１シリンジ２１に収容し、更に水性液状物質を第２シリンジ２２に収容することにより、疎水性液状物質は第１チューブ１１を経て第１チャネル１に注入することが可能となり、水性液状物質は第２チューブ１２を経て第２チャネル２に注入することが可能である。よって疎水性液状物質と水性液状物質は第３チャネル３内で接触し、本発明の目的である反応が行われる。
【００２８】
上記反応装置によれば、第１シリンジ２１を作動させると、疎水性化合物を含む疎水性液状物質は第１シリンジ２１から第１チューブ１１を経て第１チャネル１に注入される。一方、第２シリンジ２２を作動させると、生体触媒を含む水性液状物質が第２シリンジ２２から第２チューブ１２を経て第２チャネル２に注入される。そして、疎水性液状物質は第１チャネル１から第３チャネル３に流通され、水性液状物質は第２チャネル２から第３チャネル３に流通され、第３チャネル３内で疎水性液状物質と水性液状物質とが接触する。このとき、第３チャネル３は、マイクロチャネルチップ１０内におけるチャネルであるため、流通した疎水性液状物質と水性液状物質とが接触すると、それぞれの表面積が増加し、疎水性化合物と生体触媒との接触効率を大幅に向上させることができる。このため、生体触媒の存在下、疎水性化合物の反応効率を十分に高めることができ、ひいては数十倍の反応速度で反応させることも可能となる。また、上記のように疎水性化合物の反応効率が十分に高くすることができるため、生体触媒の存在下、疎水性化合物について、有機化学的に重要な、加水分解反応、酸化還元反応、転移反応、置換反応、脱離反応、縮合反応、付加反応、異性化反応、不斉合成反応等をも行うことができる。更に、上記のように界面活性剤を使用することなく疎水性化合物の反応効率を十分に高めることができるため、低コストで疎水性化合物を反応させることができる。
【００２９】
更にまた上記反応装置によれば、疎水性液状物質と水性液状物質とは、第１チャネル１と第２チャネル２とで別々に流通するため、疎水性液状物質と水性液状物質とを所望の速度にして第３チャネル３に流通させることができる。即ち第１チャネル１を流通する疎水性化合物の量、及び第２チャネル２を流通する生体触媒の量を必要に応じて自由にコントロールすることができる。従って、未反応の疎水性化合物が生じるのを十分に抑制することができる。
【００３０】
疎水性液状物質及び水性液状物質は、以下の方法によって接触させると、接触効率が向上するため好ましい。例えば、（Ａ）第３チャネル内でそれぞれ相を形成して流通し、各相が分離した状態で接触させる方法、（Ｂ）第３チャネル内でそれぞれ液滴を形成し、各液滴が交互に流通する状態で接触させる方法、（Ｃ）第３チャネル内でエマルジョンを形成して接触させる方法が挙げられる。
【００３１】
これらの方法（Ａ）及び（Ｂ）は第３チャネル３の形状、第３チャネル３の材質に対する疎水性液状物質及び水性液状物質それぞれの接触角、粘性、流通する液体の量及び流通のスピード等を制御することによってそれぞれ実現することができる。また方法（Ｃ）は例えば後述する他の実施形態とすることにより実現することができる。
【００３２】
また、上記疎水性反応物の反応に用いた生体触媒は、再利用することが可能である。すなわち、第２シリンジ２から注入し、第２チューブ１２及び第３チャネル３を経て受器４に到達した後に、受器４から生体触媒を取り出し、これを第２シリンジ２に再注入しても良い。本反応は生体触媒反応であるため,触媒が失活するまでは何度でも繰り返し用いることができる。
【００３３】
上記疎水性化合物は、固体であっても液体であってもよく、揮発性の化合物であってもよい。ただし、固体である場合は何らかの疎水性溶媒に溶解させるか、若しくは分散させる必要がある。例えば、疎水性化合物としては、トルエン、ナフタレン、フェノール、ベンズアルデヒド、アニソール、カテコール、ヒドロキシ安息香酸等の芳香族化合物又はその誘導体、チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、フラン、イミダゾール、チアゾール、ピリジン、ピラジン、インドール等のヘテロ環状化合物又はその誘導体、ペンタン、ヘキサン、ペンタデカン、オクタデカン、アラキドン酸、リノール酸等のＣ５〜Ｃ２０の脂肪族炭化水素又はその誘導体、α−ピネン、リモネン、メントール等のテルペン類、ケトン類、ジケトン類、ポリケトン類、エポキサイド類、エステル類、ラクトン類、アミノ酸類等が挙げられる。また疎水性溶媒としては、トルエン等の芳香族系溶媒、ヘプタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−テトラデカン、イソオクタン等の脂肪族系溶媒；ジメチルエーテル、テトラヒドロキシフラン、ｔ−ブチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等のエーテル系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、塩化メチレン等のハロゲン系溶媒等が挙げられる。
【００３４】
また上記生体触媒としては、例えば、リパーゼ、エステラーゼ、プロテアーゼ、アミラーゼ、イソメラーゼ、デヒドロゲナーゼ、リアーゼ、トランスフェラーゼ、キナーゼ、アルドラーゼ、リガーゼ等の酵素、又はシゾサッカロマイセス属酵母、ピチア属酵母、キャンディダ属酵母、シュードモナス属細菌、スフィンゴモナス属細菌、アルカリゲネス属細菌、ブルクホルデリア属細菌、アシネトバクター属細菌、コリネバクテリウム属細菌、バチルス属細菌、ブレビバチルス属細菌、ノカルディア属細菌、ロドコッカス属細菌、ゴルドニア属細菌、又はマイコバクテリウム属細菌等の微生物が挙げられる。これらを水等に溶解又は分散して用いることができる。
【００３５】
図３（ａ）及び（ｂ）は、第３チャネル３の第２〜第３の態様を示す断面図である。図３（ａ）に示す第２の態様のチャネル２１ａは、二つの基材を積層して形成されるチャネルである。すなわち、一方の基材２３ａの下部と、他方の基材２３ｂの上部とにそれぞれ溝を設け、貼り合わせることによってチャネル２１ａが形成される。図３（ｂ）に示す、第３の態様のチャネル２１ｂは、三つの基材を積層して形成されたものである。すなわち、中間層である基材２４ｂに貫通溝を設け、その上部と下部に、基材２４ｂを挟持するように基材２４ａ及び２４ｃを積層してチャネル２１ｂが形成される。なお、チャネル２１ａ及びチャネル２１ｂは第３チャネル３に相当するものである。
【００３６】
これらの基材２３ａ，２３ｂ，２４ａ〜２４ｃは任意に定めることができ、石英ガラス又はパイレックス（登録商標）ガラス等のガラス、ＰＤＭＳ、ポリカーボネート又はポリイミド等のポリマー、鉄、ステンレス、アルミニウム、ニッケル又は銅等のメタル、又はシリコン等を使用することができ、積層する場合のそれぞれの基材は、同一の種類であっても異なった種類であってもよい。
【００３７】
図４は、本発明による疎水性化合物の反応装置の他の実施形態に係るマイクロチャネルチップを示す部分平面図である。図４に示すように、本実施形態のマイクロチャネルチップ２００は、第１チャネル１の先端部１ａが、分散部３１を介して第３チャネル３の端部と対向していること以外は第１実施形態のマイクロチャネルチップ１０と同様の構成を有する。
【００３８】
ここで、分散部３１は、例えば板状となっており、図５に示すように複数の貫通孔３２を有している。したがって、第１チャネル１は分散部３１の貫通孔３２を介して第３チャネル３に接続されている。なお、図５は、第１チャネル１の先端部１ａから第３チャネル３の端部に向かう方向から見た分散部３１を示す部分正面図である。
【００３９】
このマイクロチャネルチップ２００によれば、第１チャネル１に疎水性液状物質を流通させ、第２チャネル２に水性液状物質を流通させると、第１チャネル１を流通する疎水性液状物質は、第１チャネル１の先端部１ａに到達する。一方、第２チャネル２を流通する水性液状物質は、第３チャネル３に流入される。そして、第１チャネル１の先端部１ａに到達した疎水性液状物質は、分散部３１の貫通孔３２を通って第３チャネル３に流入され、疎水性液状物質と水性液状物質とが混合される。このとき、疎水性液状物質は、マイクロスフィア（微小カプセル）形状となる。このため、疎水性液状物質と水性液状物質とが混合されることによりエマルジョンが形成され、疎水性液状物質と水性液状物質とが接触する。こうして疎水性液状物質と水性液状物質とが接触すると、接触効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００４０】
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、疎水性液状物質および水性液状物質を流通するためにシリンジ２１，２２を用いているが、シリンジ２１，２２に代えて、ダイヤフラム式ポンプ等を用いてもよい。
【００４１】
また、上記実施形態において、第１チャネル１，第２チャネル２，第３チャネル３内には逆止弁を設けることも有用である。逆止弁が設けられると、流体の逆流を防ぐことができ、逆流によるトラブルを未然に防ぐことができる。
【００４２】
更に、上記実施形態で用いたマイクロチャネルチップ１０には加熱装置や冷却装置を設けることも有用である。本発明の反応装置を用いて反応させる場合、化学反応には発熱反応や吸熱反応があるため、温度を調節できる装置が設けられていると、より確実に反応を促進することができる。また、化学反応により温度変化が生じると、流体が膨張することにより、不要な気泡が生じるおそれがあり、この気泡はチャネルの目詰まりを生じさせる原因となりうる。このため、斯かる点からも温度を調節できる装置が設けられることは有用である。
【００４３】
更にまた、上記実施形態においては、第３チャネル３の他端側では分岐チャネル３ａが枝分かれして第４チューブ８に接続されているが、分岐チャネル３ａは必ずしも必要ではない。あるいは逆に、分岐チャネル３ａが２つ以上になってもよい。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例及び比較例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下に挙げる実施例に限定されるものではない。
【００４５】
（実施例１）
まず、ノカルディオフォーム型細菌Rhodococcus sp.を培養し、この菌を用いて、菌体濃度がＯＤ６６０＝１０となるように水性液体である菌体懸濁液を調製した。一方、ｎ−テトラデカン中にジベンゾチオフェンを０．０２ｗｔ％（１ｍＭ）の割合で溶解させた疎水性液体を用意した。なお、ジベンゾチオフェンは、ノカルディオフォーム型細菌Rhodococcus sp.の存在下、２−ヒドロキシビフェニルへ酸化して、硫酸イオンを水溶液中に放出する性質を有するものである。
【００４６】
次に、図１に示す反応装置を用意した。そして、上記菌体懸濁液を第２シリンジ２２（開口径φ４．５ｍｍ）に注入し、上記疎水性液体を第２シリンジ２２と同じ開口径の第１シリンジ２１に注入した。そして、第１シリンジ２１から第１チューブ２１を経て第１チャネル１に疎水性液体を流通させると共に、第２シリンジ２２から第２チューブ１２を経て第２チャネル２に菌体懸濁液を流通させた。そして、チャネル幅１００μｍの第３チャネル内で疎水性液体と菌体懸濁液とを接触させ、ジベンゾチオフェンの反応を行った。このとき、疎水性液体と菌体懸濁液との比が体積比で１：１となるように流通させた。そして、反応時間を３０秒とし、このときの反応生成物である２−ヒドロキシビフェニルの濃度を測定した。この測定値を１分あたりに換算した結果を図６に示す。なお、図６において、本実施例の結果は「反応Ａ」で示してある。
【００４７】
（実施例２）
反応時間を１分としたこと以外は実施例１と同様にして反応生成物である２−ヒドロキシビフェニルの濃度を測定した。１分あたりの換算結果を図６に示す。なお、図６において、本実施例の結果は「反応Ｂ」で示してある。
【００４８】
（実施例３）
反応時間を３分としたこと以外は実施例１と同様にして反応生成物である２−ヒドロキシビフェニルの濃度を測定した。１分あたりの換算結果を図６に示す。なお、図６において、本実施例の結果は「反応Ｃ」で示してある。
【００４９】
（比較例１）
マイクロチャネルチップを用いずに１００ｍｌ容三角フラスコを用い、反応時間を１時間としたこと以外は実施例１と同様にして反応生成物である２−ヒドロキシビフェニルの濃度を測定した。１分あたりの換算結果を図６に示す。なお、図６において、本比較例の結果は「ｃｏｎｔｒｏｌ」で示してある。
【００５０】
以上の実施例１〜３及び比較例１の結果より、本発明による疎水性化合物の反応方法によれば、反応効率が大幅に向上することが分かった。このことから、本発明による疎水性化合物の反応方法によれば、反応効率を十分に高くできることが確認された。また、このように反応効率を十分に高くできるため、幅広い種類の反応で、生体触媒の存在下、疎水性化合物の反応を行うことができるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は本発明による疎水性化合物の反応装置の本実施形態に係るマイクロチャネルチップを示す平面図である。
【図２】図１のマイクロチャネルチップを構成する本体部の厚さ方向に沿った部分断面図である。
【図３】図３（ａ）及び（ｂ）は、第１チャネル、第２チャネル及び第３チャネルの第１及び第２の態様を示す断面図である。
【図４】図４は本発明による疎水性化合物の反応装置の他の実施形態に係るマイクロチャネルチップを示す部分平面図である。
【図５】図５は第１チャネル１の先端部１ａから第３チャネル３の端部に向かう方向から見た分散部３１を示す部分正面図である。
【図６】実施例１〜３及び比較例１による反応速度測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
１…第１チャネル、２…第２チャネル、３…第３チャネル、４，７…受器、５…基板、６…第３チューブ、８・・・第４チューブ、１０…マイクロチャネルチップ、１１…第１チューブ、１２…第２チューブ、２１…第１シリンジ、２２…第２シリンジ、３１・・・分散部、３２・・・貫通孔、ｄ…チャネル幅。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体触媒を用いて疎水性化合物を反応させる疎水性化合物の反応装置であって、
疎水性化合物を含む疎水性液状物質を流通させる第１チャネル、
生体触媒を含む水性液状物質を流通させる第２チャネル、及び
前記第１チャネル及び前記第２チャネルに接続され、前記疎水性液状物質および前記水性液状物質を流通させる第３チャネルを有するマイクロチャネルチップを備えることを特徴とする疎水性化合物の反応装置。
【請求項２】
前記第３チャネルのチャネル幅が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の疎水性化合物の反応装置。
【請求項３】
生体触媒を用いて疎水性化合物を反応させる疎水性化合物の反応方法であって、
疎水性化合物を含む疎水性液状物質と、生体触媒を含む水性液状物質とを、１ｍｍ以下のチャネル幅を有するチャネル内で接触させることを特徴とする疎水性化合物の反応方法。
【請求項４】
前記第３チャネル内で前記疎水性液状物質及び前記水性液状物質を流通させ、前記疎水性液状物質及び前記水性液状物質の相が互いに分離した状態で接触させることを特徴とする請求項３記載の疎水性化合物の反応方法。
【請求項５】
前記第３チャネル内で前記疎水性液状物質の液滴と、前記水性液状物質の液滴とをそれぞれ形成し、交互に流通させて接触させることを特徴とする請求項３記載の疎水性化合物の反応方法。
【請求項６】
前記第３チャネル内で前記疎水性液状物質及び前記水性液状物質からなるエマルジョンを形成させて、前記疎水性液状物質と前記水性液状物質とを接触させることを特徴とする請求項３記載の疎水性化合物の反応方法。
【請求項７】
前記生体触媒が、前記疎水性化合物を細胞内に取り込む能力を有する微生物であることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の疎水性化合物の反応方法。
【請求項８】
前記微生物が、ピチア属酵母、キャンディダ属酵母、シュードモナス属細菌、ロドコッカス属細菌、又はマイコバクテリウム属細菌であることを特徴とする請求項７記載の疎水性化合物の反応方法。
【請求項１】
生体触媒を用いて疎水性化合物を反応させる疎水性化合物の反応装置であって、
疎水性化合物を含む疎水性液状物質を流通させる第１チャネル、
生体触媒を含む水性液状物質を流通させる第２チャネル、及び
前記第１チャネル及び前記第２チャネルに接続され、前記疎水性液状物質および前記水性液状物質を流通させる第３チャネルを有するマイクロチャネルチップを備えることを特徴とする疎水性化合物の反応装置。
【請求項２】
前記第３チャネルのチャネル幅が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の疎水性化合物の反応装置。
【請求項３】
生体触媒を用いて疎水性化合物を反応させる疎水性化合物の反応方法であって、
疎水性化合物を含む疎水性液状物質と、生体触媒を含む水性液状物質とを、１ｍｍ以下のチャネル幅を有するチャネル内で接触させることを特徴とする疎水性化合物の反応方法。
【請求項４】
前記第３チャネル内で前記疎水性液状物質及び前記水性液状物質を流通させ、前記疎水性液状物質及び前記水性液状物質の相が互いに分離した状態で接触させることを特徴とする請求項３記載の疎水性化合物の反応方法。
【請求項５】
前記第３チャネル内で前記疎水性液状物質の液滴と、前記水性液状物質の液滴とをそれぞれ形成し、交互に流通させて接触させることを特徴とする請求項３記載の疎水性化合物の反応方法。
【請求項６】
前記第３チャネル内で前記疎水性液状物質及び前記水性液状物質からなるエマルジョンを形成させて、前記疎水性液状物質と前記水性液状物質とを接触させることを特徴とする請求項３記載の疎水性化合物の反応方法。
【請求項７】
前記生体触媒が、前記疎水性化合物を細胞内に取り込む能力を有する微生物であることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の疎水性化合物の反応方法。
【請求項８】
前記微生物が、ピチア属酵母、キャンディダ属酵母、シュードモナス属細菌、ロドコッカス属細菌、又はマイコバクテリウム属細菌であることを特徴とする請求項７記載の疎水性化合物の反応方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２７５６８９（Ｐ２００７−２７５６８９Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９４６３３（Ｐ２００４−１９４６３３）
【出願日】平成１６年６月３０日（２００４．６．３０）
【出願人】（５０２２０５１４５）株式会社物産ナノテク研究所 (101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月３０日（２００４．６．３０）
【出願人】（５０２２０５１４５）株式会社物産ナノテク研究所 (101)
【Ｆターム（参考）】
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