TEAM

フロー合成とは、原材料を装置に流しながら、反応などの化学処理を連続的に行う合成手法です。フロー合成は、フラスコなどで行うバッチ合成とは異なり、精密に反応を制御できる特徴があります。様々な工程を順番に連結させれば、複数の処理を逐次的に進めることもできます。究極的には、原料から製品まで一気通貫の合成システムを構築し、「蛇口から製品が出てくる」世界の実現が見込まれます。この技術は、化学合成の自動化と相性がよく、省エネルギ―、省人、省廃棄物等の観点から素材の製造にかかる「コスト」を低減し、人々のくらしの豊かさの向上に貢献します。フロー化学研究グループでは、精密医薬品から高分子に至る幅広い機能性分子を標的として、触媒開発、装置開発、有機合成等様々な視点から、フロー合成技術の開発を行っています。

研究グループ長　田中 慎二 博士（理学）

研究テーマ

  • フロー反応技術の開発
  • ガスフロー触媒反応法の開発
  • 後段処理システムの構築
  • 各種単位操作用装置の開発
  • 機能性化学品の連続生産技術の開発
  • 基盤技術開発
  • 社会実装に向けた広報活動

フロー反応技術の開発

機能性化学品の製造でよく用いられる反応を取り上げて、連続フロー法に適した反応および触媒を開発しています。フロー条件の最適化、反応メカニズム解析も行っています。

参考文献

ガスフロー触媒反応法の開発

固体触媒によるガス状化合物の変換技術の開発を行っています。ガス状化合物の反応はフロー技術が得意とする標的の一つです。特に近年注目されているカーボンフリーな『燃料NH3』や、CO2の約300倍の温室効果をもつ『N2O』を選択的かつ低環境負荷で有用な目的物質に変換する触媒反応の開発に取り組んでいます。地球温暖化対策、カーボンニュートラル、窒素循環社会構築に向け、ガスフロー触媒反応法の開発を行っています。

  • Satoshi Hinokuma,* Takeshi Iwasa*
    Interplay between Spectroscopic Measurement Techniques and Computational Chemistry for Catalytic Ammonia Combustion
    Journal of the Japan Petroleum Institute, Review Paper, Vol. 68, No. 6, pp. 235–243, 2025.
    https://www.jstage.jst.go.jp/article/jpi/68/6/68_235/_article
  • Satoshi Hinokuma,* Takeshi Iwasa, Yoshihiro Kon, Tetsuya Taketsugu, Kazuhiko Sato
    Effects of support materials and Ir loading on catalytic N2O decomposition properties
    Catalysis Communications, 149, 106208, 2021.
    https://doi.org/10.1016/j.catcom.2020.106208
  • Satoshi Hinokuma,* Takeshi Iwasa, Yoshihiro Kon, Tetsuya Taketsugu, Kazuhiko Sato
    N2O Decomposition Properties of Ru Catalysts Supported on Various Oxide Materials and SnO2
    Scientific Reports, 10:21605, 2020.
    https://www.nature.com/articles/s41598-020-78744-x

後段処理システムの構築

有機合成では反応の後に必要な、生成物の純度を高める精製工程（抽出洗浄、濃縮、晶析、ろ過、乾燥など）も重要です。これらの後工程プロセスの連続化が可能な装置群を導入し、反応から精製までの連続プロセスを研究しています。製造における省エネルギー・廃棄物を削減し、機能性化学品の製造プロセスの自動化を目指しています。これまでに、企業の研究者と共同して、機能性化学品の連続生産に関するプロセスの構築を行ってきました。写真はその成果物の一つとして触媒化学研究部門に導入されている「ICM（Integrated Continuous Manufacturing）モジュール」です。有機合成の後工程プロセスである抽出・洗浄、濃縮、晶析、ろ過、乾燥のそれぞれの単位操作を連続で行うことができる装置を１ｍキューブに備え、単位操作のみならず、単位操作間の連続化が可能な装置群です。

参考文献

各種単位操作用装置の開発

フロー合成の実施には、様々な工程を処理する装置の選択が極めて重要になります。また、インラインでの分析方法も必要になります。すでに多くの装置が開発・販売されていますが、以前問題点も多く、これらの課題を解決するために企業や大学などとの外部連携や産総研内での連携をしながら連続・自動生産に必要な装置の開発を行っています。

参考文献

機能性化学品の連続生産技術の開発

医薬品や農薬などの機能性化学品の連続フロー合成技術に関して研究を行っています。様々なリアクターや分離・精製モジュールを組み合わせて、複数の工程を連結した一気通貫型の合成装置を構築し、連続生産する技術を開発しています。これまでに、パーキンソン病の治療薬であるサフィナミドメシル酸塩や抗不整脈薬であるエスモロール塩酸塩の連続プロセスの構築に成功しています。

参考文献

基盤技術開発

フロー技術とは直接かかわりのない、基盤技術開発も行っています。反応開発、高分子合成、機能性分子合成など様々ですが、本テーマを通じて有効な触媒反応や標的化成品を定め、将来的にフロー合成につなげます。

社会実装に向けた広報活動

連続フロー反応や連続生産技術の普及に向けた教育活動をしています。FlowSTコンソーシアムでは、NEDOと協力しながら、講演会、展示会、フロー科学技術に関する講習会、および簡単な実験を通してフロー合成技術の習得を行う実習会などを開催しています。また、連続生産技術においては、連続生産の基礎的な概念・国内外の最新プロジェクト動向・具体的な連続生産の実装事例を体系的に学ぶことのできる基礎講座「連続生産ことはじめ」を開講しているほか、触媒化学研究部門に導入されている「ICM（Integrated Continuous Manufacturing）モジュール」を活用し、連続生産の基礎から後工程の精製プロセスまでを実践的に学ぶことのできる連続生産トレーニングプログラムを開催しています。詳しくはリンク先をご確認ください。

参考文献

メンバー

研究成果

論文

Crystallization-Based Approach To Continuous Manufacturing: A Case Study of Acetaminophen Production.

Masuda, K.; Yamamoto, T.; Kobayashi, K.; Sano, H.; Saito, I.; Nagaki, A.; Yada, A.
Org. Process Res. Dev. 2026, 30 (2), 312–320.

Cross-Dehydrogenative Coupling Reaction of 4-Aminophenols with 2-Naphthols Catalyzed by a Mesoporous Silica-Supported Oxovanadium Catalyst.

Ito, Y.; Kasama, K.; Moon, J.; Kanzaki, Y.; Nishio, T.; Masuda, K.; Kobayashi, K.; Kimishima, A.; Aoyama, H.; Kanomata, K.; Akai, S.
Asian Journal of Organic Chemistry 2025, 14 (11), e00537.

Continuous Flow Conversion of Primary Amides to Amines: Dual Functionality of Trichloroacetonitrile in Sequential Dehydration and Selective Hydrogenation

Kobayashi, K.; Oka, N.; Koumura, N.
Org. Process Res. Dev. 2025, 29, 2846.

Pd-catalysed flow Tsuji–Trost allylation of phenols: continuous-flow, extraction-free synthesis of esmolol via allylation, epoxidation, and aminolysis

Kobayashi, K.; Yamashita, M.; Kimura, T.; Kon, Y.; Nakashima, T.; Onozawa, S.; Kobayashi, S.
Org. Chem. Front. 2025, 12, 6394.

Front cover

Continuous Synthesis of Safinamide Mesylate using Flow Reactions, Inline Extraction, and Crystallization

Kobayashi, K.; Kimura, T.; Tsubaki, T.; Komatsuzaki, S.; Yada, A.
ACS Sustainable Chem. Eng. 2025, 13, 15233.

Synthesis of Functionalized Cyclic Ethers via Gold-Catalyzed Cyclization and Rearrangement

Fujii, A.; Kobayashi, K.; Hyodo, T.; Yamada, T.; Ikawa, T.; Sajiki, H.
Adv. Synth. Catal., 2025, 367, e70012.

Durable Heterogeneous Pd-PNP Pincer Complex for Carbon-Carbon Bond Formation in Continuous-Flow Systems

Sakurada, N.; Kawai, K.; Abe, Y.; Kobayashi, K.; Mine, S.; Miyamoto, N.; Yamada, T.; Ikawa, T.; Sajiki, H.
ChemSusChem, 2025, 18, e202501205.

Feature cover

Continuous-inline extraction of polar co-solvent during sequential flow reactions

Kobayashi, K.; Matsuzawa, J.; Kawanami, H.; Koumura, N.
React. Chem. Eng. 2024, 9, 3116.

Front cover

Minimum d-lactate sequence lengths enabling stereocomplex formation between random copolymers of d-(R)-lactate and d-(R)-3-hydroxybutyrate (LAHBs) and poly(lactate)

Imai, Y.; Tanaka, S.; Koh, S.; Tanaka, S.; Taguchi, S.
Polym. Degrad. Stab. 2026, 247, 111976.

Mechanism of 1,6-hexanediol-induced protein droplet dissolution: Thermodynamic insights from amino acid solubility

Oda, H.; Ura, T.; Ono, H.; Tanaka, S.; Kameda, T.; Wada, M.; Shiraki, K.; Hirano, A.
Int. J. Biol. Macromol. 2026, 339, 149841.

Interplay between Spectroscopic Measurement Techniques and Computational Chemistry for Catalytic Ammonia Combustion

Satoshi Hinokuma,* Takeshi Iwasa*
Journal of the Japan Petroleum Institute, Review Paper, Vol. 68, No. 6, pp. 235–243, 2025.

総説・著書・解説など

  • 「機能性化学品の連続生産に向けたカラム型フロー式反応の開発とその連結化」、小林貴範、甲村長利、技術情報協会 ファインケミカル,医薬品の連続生産プロセス、第1章、第11節
  • 「結晶または粉体として回収する医薬品原薬やファインケミカルズの連続生産技術」、小林貴範、 Review de Debut、2025年83巻8号757-758.

＜プレス発表＞

産総研：パーキンソン病治療薬の連続フロー合成を実現

産総研：小型連続精製装置により、省力かつ高効率な精製プロセスを実証

メディア掲載・紹介