(57)【要約】少なくとも２種の流体間の反応を実施するためのリアクタは、その中で流体が混合されて反応する複数の溝もしくは貫通スロット（２２）を備えるリアクタプレート（２０）およびスロット（１０）ａ、（１０）ｂを介してリザーバ（４、６）からスロット（２２）へ流体を供給するための取外し可能に重なっているリザーバプレート（２）を、反応生成物用の収集導管またはリザーバ（８）およびスロット（１０）ｃとともに含む。リザーバプレート（２）は２枚のリアクタプレートの間に位置していてよい、または単一リアクタプレート（２０）が２枚のリザーバプレート間に位置していてもよい。３種以上の流体が同時に存在する必要があるかどうかにより、または第２反応が第１反応の後に２種の流体に反応させる時間を必要とするかどうかにより、第３以降のリザーバは第２リザーバ（６）から間隔をあけて配置されてもされなくてもよい。スロット（２２）内の圧力、スロット（２２）に沿った圧力差（および流量）、および／またはリザーバ（４、６）もしくはスロット（２２）内の温度を制御するための手段が設けられてよい。スケールアップするため、または複数または連続的反応（例、過フッ素化）を実施するために多数のリアクタが並列／直列で結合されてよい。
2005525229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１流体と第２流体との間の反応を実施するためのリアクタであって、該リアクタが少なくとも第１流体と第２流体とがその中で反応できる複数の流路をその中に有する１枚のリアクタプレートと、およびリアクタプレートと面平行関係で設けられるリザーバプレートとを含み、リザーバプレートが少なくとも第１流体用の第１リザーバと第２流体用の第２リザーバとをその中に有し、リアクタプレート内の複数の流路が少なくとも第１および第２リザーバと流体連通しているリアクタ。
【請求項２】
流路がリアクタプレートに平行かつ少なくとも第１および第２流体の流れ方向に垂直な１０〜１０，０００μｍの範囲内の最大幅ｄを有する、請求項１に記載のリアクタ。
【請求項３】
流路が１０〜１０，０００μｍの範囲内の数値ｄを有する直径で１つの直径の内接円と接する断面を有する、請求項１に記載のリアクタ。
【請求項４】
リアクタプレートおよびリザーバプレートがいずれかのプレートを独立して交換するために取外し可能である、請求項１〜３のいずれかに記載のリアクタ。
【請求項５】
リアクタプレートおよびリザーバプレートが実質的に同一の広がりを有し、実質的に見当が合って相互に重なり合っている、請求項１〜４のいずれかに記載のリアクタ。
【請求項６】
流路がリアクタプレートの全厚を通って伸びるスリットまたはチャネルとして形成されている、請求項１〜５のいずれかに記載のリアクタ。
【請求項７】
リアクタプレート内の流路がリアクタプレートの表面に形成されている、請求項１から５のいずれかに記載のリアクタ。
【請求項８】
流路がリアクタプレートの表面における溝または切り込みとして形成されている、請求項７に記載のリアクタ。
【請求項９】
流路が円形、長方形または三角形の群から選択される断面形を有する、請求項１〜８のいずれかに記載のリアクタ。
【請求項１０】
各リザーバが、それが供給する流路の容積より実質的に大きな容積を占めている、請求項１〜９のいずれかに記載のリアクタ。
【請求項１１】
第１および第２反応物リザーバの容積が同一である、請求項１〜１０のいずれかに記載のリアクタ。
【請求項１２】
リザーバプレートがさらに生成物リザーバを含み、流路の出口が前記生成物リザーバと流体連通している、請求項１〜１１のいずれかに記載のリアクタ。
【請求項１３】
生成物リザーバの容積が第１および第２流体リザーバのいずれの容積よりも少ない、請求項１２に記載のリアクタ。
【請求項１４】
流路が前記リザーバの一方または両方と流路との間に設けられたチャネルにより一方のリザーバもしくは両方のリザーバと直接に連通している、請求項１〜１３のいずれかに記載のリアクタ。
【請求項１５】
リアクタが反応工程に対して不活性である、または反応工程に対して不活性になるように不動態化されている材料で形成またはコーティングされている、請求項１〜１４のいずれかに記載のリアクタ。
【請求項１６】
リアクタがステンレス鋼、ニッケル、銅、ジルコニウム、金、白金、アルミニウム、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）もしくはその他のフッ素化高分子（好ましくは過フッ素化されている）、フッ素化材料、シリコーン、シリカ、ガラスもしくはその他のセラミック製品、ならびに少なくともニッケル、銅、ジルコニウム、金、アルミニウムおよびフッ素化高分子の１つを用いてコーティングされているステンレス鋼、シリカ、ガラスもしくはその他のセラミック製品から選択された材料を含む、請求項１〜１５のいずれかに記載のリアクタ。
【請求項１７】
第１および第２リザーバの下流で前記流路と流体連通している各第３流体用の少なくとも１つの第３リザーバを含む、請求項１〜１６のいずれかに記載のリアクタ。
【請求項１８】
第２リザーバが前記第１リザーバの下流で前記流路と流体連通しており、該もしくは前記第３リザーバが第２リザーバに極めて近い前記流路と流体連通している、請求項１７に記載のリザーバ。
【請求項１９】
第２リザーバが前記第１リザーバの下流で前記流路と流体連通しており、該もしくは前記第３リザーバが第２リザーバから遠隔の前記流路と流体連通している、請求項１７に記載のリザーバ。
【請求項２０】
少なくともリザーバまたは少なくとも１つの流路の温度を制御するための手段が設けられている、請求項１〜１９のいずれかに記載のリアクタ。
【請求項２１】
前記制御手段がリザーバプレート内に形成された冷却もしくは加熱流体用のチャネルを含む、請求項２０に記載のリアクタ。
【請求項２２】
前記流路内の圧力および／または前記流路に沿った圧力勾配を制御するための手段が設けられている、請求項１〜２２のいずれかに記載のリアクタ。
【請求項２３】
少なくとも第１流体と第２流体との間の反応を実施するための方法であって、該方法が、少なくとも第１流体および第２流体がその中で反応できる複数の流路をその中に有する１枚のリアクタプレートを用意するステップと、リアクタプレートと面平行関係にある１枚のリザーバプレートを用意するステップであって、リザーバプレートが少なくとも第１流体用の第１リザーバと第２流体用の第２リザーバとをその中に有するステップと、第１流体に第１リザーバを満たさせ、第２流体に第２リザーバを満たさせるステップと、およびリアクタプレート内の複数の流路内で第１流体と第２流体とを反応させるステップと、を含む方法。
【請求項２４】
流路が１０〜１０，０００μｍの範囲内の数値ｄを有する直径で１つの直径の内接円と接する断面を有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
リアクタプレートが垂直に方向付けられている、請求項２３または２４に記載の方法。
【請求項２６】
流路が垂直に方向付けられている、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
リアクタ内の流れが、前記液体反応物および前記流体反応物が「管路流れ」で前記流路に沿って移動するように制御される、請求項２３から２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
複数のリアクタが同時に使用される、請求項２３から２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
複数のリアクタの流路が直列接続されている、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
複数のリアクタの流路が並列で使用される、請求項２８または２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記複数の並列リアクタの少なくとも１組の同様のリザーバに単一供給源から流体が供給される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
リザーバプレートおよび／または反応プレートが放電加工技術によって作製されている、請求項１から２２のいずれか一項に記載のリアクタを製造する方法。
【請求項３３】
本明細書および添付の図面の図１、２、２Ａ、２Ｂ、３、４、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ、５Ｇ、６Ａ、６Ｂ、７、８Ａおよび８Ｂのいずれか１つ以上を参照して説明されたリアクタ。
【請求項３４】
請求項１記載および実質的に本明細書に記載のリアクタ。
【請求項３５】
請求項２３記載および実質的に本明細書に記載の方法。
【請求項３６】
少なくとも第１流体と第２流体との間の反応を実施する方法であって、該方法が添付の図面のいずれか１つ以上を参照して説明された方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも第１流体と第２流体との間の反応を実行するためのリアクタおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるマイクロリアクタ、すなわち反応チャネルが、流れ方向に垂直に、典型的には１０から１０，０００μｍの範囲内にある寸法を有するリアクタの使用に大きな関心が集まっている。マイクロリアクタには、極めて短い距離に渡る拡散、大きな接触表面積および反応部位との十分な熱伝達の往復等の要素に起因する総合的な制御および反応性能の向上を含む多数の利点がある。さらに、反応容器内で使用する反応物が少量であることやエアロゾルが生成する可能性がないことが安全性の向上をもたらす（例えばフッ素または酸素のいずれかを含む反応において）。マイクロリアクタについては、例えば国際公開第９９／２２８５７号、Ｌａｂ  ｏｎ  ａ  Ｃｈｉｐ，  ２００１，  １，  １３２−１３７およびＣｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，  １９９９，  ８８３−８８４に記載されている。しかし、上記の参考文献は単一マイクロチャネルまたは各々が専用供給源から供給される小数のチャネルしか有していないマイクロリアクタについて記載している。商業利用するには、各々が固有反応物供給源から供給される一連の隔離された単一マイクロチャネルは非実用的であろう。
【０００３】
商業的運用へ効果的にスケールアップするために好ましい１つのアプローチは、単一供給源から供給されるマルチチャネル型マイクロリアクタを用意することである。マルチチャネル型マイクロリアクタは、国際公開第０２／０９８６６号およびＪｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｆｌｕｏｒｉｎｅ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，  ｖｏｌ．  １０５（２０００）１１７−１２８から知られている。これらの文献には、液体反応物の流下薄膜が重力下でプレート上の多数のマイクロチャネルを通って流動させられ、その膜の上方に気体反応物が流動させられて液体と気体との間の反応が発生するいわゆる流下薄膜式マイクロリアクタが開示されている。さらに、混合ユニットとマイクロチャネルを含有する反応ユニットとからなるいわゆるマイクロバブルカラムもまた開示されている。混合ユニットは複雑であり、気体と液体とをそれらがマイクロチャネル内に導入される前に混合するためのインターディジタル型マイクロチャネルアレイを含有している。しかしこれらの先行技術マルチチャネル型マイクロリアクタには重大な短所がある。１つには、先行技術設計には、例えば反応物がマイクロチャネルに供給される方法における過度の複雑さという欠点がある。例えば、マイクロバブルマイクロリアクタは複雑な混合ユニットを使用する。したがって、マイクロリアクタは安価ではなく、容易に製造することができない。また別の重大な欠点は、マイクロリアクタのマイクロチャネルが容易に交換可能ではないことである。マイクロチャネルは使用に伴って腐食するためにマイクロチャネルの定期的交換が必要になるので、これは問題である。さらに、マイクロバブルマイクロリアクタの場合には、気体と液体とをマイクロチャネル内へ導入する前に同時に混合することによって、反応物が効果的に冷却されない。さらに、マイクロバブルマイクロリアクタの混合ユニットはミキサーのチャネルアレイとマイクロリアクタのマイクロチャネルの近接配置を必ず必要とし、その上に混合ユニットのチャネルアレイは、特に混合ユニットとマイクロリアクタのマイクロチャネルとが接合する場所で閉塞することがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明の目的は、上記の問題が緩和または克服されている改良されたマルチチャネル型マイクロリアクタを提供すること、そしてこれまでに報告された装置に優る有意義な利点を備えるマイクロリアクタを提供することである。本発明のその他の目的は、以下の説明から明白になろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの態様によれば、本発明は少なくとも第１流体と第２流体との間の反応を実施するためのリアクタを提供するが、リアクタは少なくとも第１流体と第２流体とがその中で反応できる複数の流路をその中に有する１枚のリアクタプレートと、リアクタプレートと面平行関係で設けられたリザーバプレートとを有しており、リザーバプレートは少なくとも第１流体用の第１リザーバと第２流体用の第２リザーバとをその中に有し、リアクタプレート内の複数の流路は少なくとも第１および第２リザーバと流体連通している。
【０００６】
また別の態様によれば、本発明は少なくとも第１流体と第２流体との間の反応を実施するための方法を提供するが、その方法は少なくとも第１流体および第２流体とがその中で反応できる複数の流路をその中に有する１枚のリアクタプレートを用意するステップと、リアクタプレートと面平行関係にある１枚のリザーバプレートを用意するステップであって、リザーバプレートが少なくとも第１流体用の第１リザーバと第２流体用の第２リザーバとをその中に有するステップと、第１流体に第１リザーバを満たさせ、第２流体に第２リザーバを満たさせるステップと、およびリアクタプレート内の複数の流路内で第１流体と第２流体とを混合させるステップと、を含んでいる。
【０００７】
本明細書ではマイクロチャネルとも呼ぶリアクタプレート内の流路は、例えば円形、長方形または三角形等のいずれか所望の断面を有する。小さな幅を使用すると例えば反応物および／または生成物の結晶化に起因して流路が閉塞する可能性があるので、１つの好ましい実施形態では、断面は１０〜１０，０００μｍの範囲内の数値ｄを有する直径で１つの直径の内接円と接するのが好適である。つまり、直径ｄを備える円はそれと交差することなく断面内に含まれ得る最大であるので、円は少なくとも２ヵ所で必ず断面に接触する。
【０００８】
他の実施形態では、プレートに平行かつ第１および第２流体の流れ方向に垂直な平面で測定したマイクロチャネルの好ましい最大幅ｄは１０〜１０，０００μｍの範囲内である。これは上記の範囲外であるチャネルの深さ（流れ方向およびプレートの平面に垂直）を含んでいるが、深さもまた前記範囲内に適合するのがより好ましい。
【０００９】
特定リアクタのために選択されるチャネル断面は、最終的には反応の制御と製造速度とのトレードオフにより決定される。リアクタプレート内の流路の数は、例えば５、１０または１５本と様々であってよい。好ましくは、上記のｄ（幅または直径）は１，０００μｍ以下である。
【００１０】
リアクタプレートおよびリザーバプレートは各々単純かつ安価に製造できる。それらは必要に応じて、例えばねじ、クリップ、クランプまたはボルト等の単純な締め付け手段により切り離し可能に結合することにより、容易に組み立てたり分解したりできる。これによりいずれかのプレートを他のプレートから独立して容易に交換できる。通常、リアクタプレートは使用時には相当急速に腐食する傾向があるので頻回に交換されることに留意されたい。
【００１１】
典型的には、リアクタプレートおよびリザーバプレートは実質的に同一の広がり（すなわち、実質的に同一主要寸法）を有しており、相互に位置が合って（すなわち実質的に見当が合って）重なり合っている。
【００１２】
リアクタはそのプレートと水平、垂直、またはいずれかの中間位置で位置合わせされてよい。一般には、リアクタプレートは垂直に配置される。
【００１３】
流路は水平に対していずれかの角度で位置合わせされてよいが、通常は、圧力下で反応物を用いて実施された予備試験におけるように水平、または１つ以上の流動パターンへの有害な重力作用を回避するために垂直であろう。
【００１４】
気−液反応の場合は、好ましくは、流路の寸法および含まれる流体圧力は、いわゆる「管路流れ」（特に円形断面路については、環状流れとしても知られる）が達成される。すなわち図８Ａに示したように気体が中心を通って流れる流路の表面を液体が被覆して外側管を形成するような寸法および圧力である。これは、図８Ｂに示した流路において液体および気体の交互の分節が示されているいわゆる「スラグ流れ」または「分節式連続流れ」とは対照的である。管路流れは、気体と液体とを混合する量および速度が最大化されるため、気液反応にとって特に有益である。
【００１５】
リアクタプレートは、（プレートの平面で）実質的に長方形の主要断面を有していてよい。流路は、一般的に前記長方形断面の１対の辺、断面が正方形ではない場合はしばしば長辺に平行に伸びる。より一般的に主要断面が細長い場合には、流路は細長い方向に平行に走る。
【００１６】
リザーバプレートは、流路に供給するリザーバを収容するために一般的にはリアクタプレートより有意に厚い。各リザーバは多くの場合、供給する流路の容積より実質的に大きな容積を有するが、それに限定されない。各リザーバは使用されるリザーバプレート内に物理的に収容できる大きさであってよい。第１および第２反応物リザーバの容積は、同一であっても相違していてもよい。
【００１７】
リザーバの用意は、流路への液体試薬の安定かつ制御された流れを可能にし、そしてリアクタの設計は流路内での液体の迅速な混合を可能にする。リザーバは、１つ以上の制御された圧力下で反応を実施することをさらに可能にし、そしてその他のパラメーター、特に温度もまた制御できる。そこで例えば２つ以上のリアクタが直列接続された場合は（典型的には初期には低い温度および圧力を必要とするが、反応を完了させるためにはより高い温度および／または圧力を必要とするフッ素化の場合のように）、それらは相違する温度および／または圧力で操作できる。圧力の制御は反応速度の制御を可能にするだけではなく、流路に沿った圧力勾配の制御は流路内での反応物の速度、そのためさらに滞留時間を制御することも可能にする。しかし重力下の流動もまた可能である。そこで本発明によるリアクタには、（ａ）前記流路内の圧力および／または前記流路に沿った圧力勾配を制御するための手段と、および／または（ｂ）流路および／またはリザーバ内の温度を制御するための手段と、を備えることができる。
【００１８】
流路はリアクタプレートの表面内に形成されてよいが、その表面はトッププレートを使用すること（後述の他の実施形態を参照）、そして流路とリザーバとを結合するための特別な配列を準備することを回避するためにリザーバプレートに面しているのが好適である。それらは、例えばリアクタプレートの表面内の溝または切り込みとして形成されてよい。
【００１９】
あるいは、流路はプレートの全厚を通過するスリットまたはチャネルとして形成されてよい。この場合、リアクタプレートの厚さは、例えば上記に定義したようにｄであってよい。リアクタプレートのリザーバプレートとは反対側の面には追加のプレートを配置する必要がある。この追加のプレートは第２リザーバプレートまたは単純な閉鎖プレートであってよいが、いずれの場合にも流路を観察するための仕組みが作製されてよい（後述を参照）。
【００２０】
リアクタプレートには、フライス作業、化学エッチングおよびレーザー加工等のいずれか適切な方法によってマイクロチャネルを備えることができる。大量生産するには放電加工法（ＥＤＦ）を使用することができ、再現可能なチャネルの形状およびサイズを生じさせることができる。
【００２１】
第１流体用の第１リザーバは、好ましくは第１リザーバに第１流体を供給するための入口手段を含む。同様に好ましくは、第２リザーバは第２リザーバに第２流体を供給するための入口手段を含む。流路の容積に比較して相対的に大きなリザーバの容積は、リアクタの入口と流路との間の圧力変動が最小限に抑えられることを保証し、流路により一様な流速を生じさせる。有利にも、リザーバを使用することにより、流路全域に及ぶ有意な流体圧の変動が生じない。
【００２２】
１つのタイプの実施形態では、リザーバはリザーバプレート内に１つの孔を含む。この孔は一片から他辺へリザーバプレートを始めから終わりまで伸びていてよい。この孔は、典型的には上述のように垂直に走る長さに沿ってではなくむしろリザーバプレートの幅を横断する方向に伸びてよい。孔は実質的に幅方向に伸びてよい。したがってリザーバは使用時には水平に伸びてよい。リザーバはそれにより、典型的にはリアクタプレートに沿って実質的に長手方向に伸びる複数の流路を横断する方向に伸びてよいことが明らかである。１つの実施形態では、リザーバは流路の方向に実質的に垂直な方向に伸びてよい。
【００２３】
リザーバプレートはさらに生成物リザーバを含み、流路の出口は生成物リザーバと流体連通しているのが好ましいが、必ずしも必要とはされない。生成物リザーバの容積は、第１および第２流体リザーバの容積より少なくてよい。特別な場合には、生成物リザーバは流路を連結させるために役立つが有意な貯蔵能力は提供しない導管を含んでいてよい。これは、例えば１つのリアクタが１つ以上のまた別のリアクタと直列で連結される連続的フッ素化反応におけるような一定のタイプの反応において望ましいことがある。そのような場合には、後続リアクタのリザーバプレートに必要な貯蔵能力が備えられる。
【００２４】
外部からリザーバへの出し入れはそれらの端部を介して、またはリザーバブロックに形成されたまた別の通路を介して実施できる。使用されないリザーバの開口端は閉塞される。
【００２５】
流路はリザーバと直接に連通することができ、リザーバと流路との間にはチャネルが設けられてよい。そのようなチャネルは、単一の、すなわち全流路へリザーバを連結する共通チャネルであってよい。チャネルはリザーバプレートの表面に切り込まれたスロットとして用意することができ、スロットはリザーバと連通するような深さに形成される。リザーバがリザーバプレートを実質的に通って横断方向に伸びる孔の形状である場合は、スロットもまたそれが全流路を横断して伸びるように実質的に横断方向に形成されてよい。横断方向のスロットはリザーバプレートの全幅を横断して形成されずにプレートの両側から少なくともわずかに差し込まれているのが好ましい。リアクタプレートをリザーバへ接触させるリザーバプレートの表面から伸びて、リアクタの使用時にはリザーバ上の実質的に一番上の場所でリザーバと交わるスロットが形成されてよい。この方法では、リザーバに反応物が満たされると空気がスロットから漏れ出てリザーバ内のより良好な流れが達成されるので、リザーバ内にエアポケットが保持されない。
【００２６】
リアクタプレートおよびリザーバプレートを構築するために使用する材料は、同一であっても相違してもよい。構築材料の選択は、実施すべき反応の性質に依存する。リザーバプレートを構築するための材料は、第１および第２流体反応物に対して耐食性である（または耐食性にされる）のが好適である。そして、リアクタプレートは第１および第２流体反応物に対して、および反応の１種以上の生成物に対して耐食性であるのが好適である。リザーバプレートおよびリアクタプレートのどちらかも単一バルク耐食性材料から製造されてよい、またはこれらのプレートは実質的に１種のバルク材料から製造されて、少なくとも反応物および／または生成物と接触する表面上に耐食性を付与できるように例えば耐食性材料でコーティングする、または例えばフッ素化反応の場合にはフッ素化剤を用いて処理することによって処理されてよい。
【００２７】
構築するために好ましいバルク材料は、安価である上に広範囲の物質に対して相当に耐食性であるステンレス鋼である。その他の可能性のあるバルク材料は、ニッケル、銅、ジルコニウム、金、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ素化材料、シリコーン、シリカ、ガラスおよびその他のセラミック製品である。ステンレス鋼またはその他のバルク材料（シリコーン、シリカ、ガラスおよびその他のセラミック製品）をコーティングするために適合する耐食性金属には、金、ニッケル、銅、ジルコニウム、フッ素化材料、およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の一部の高分子材料が含まれる。フッ素化反応のためには、リアクタは例えばステンレス鋼、ニッケル、銅もしくはジルコニウム、またはフッ素を用いた予備処理（反応）によって非反応性もしくは反応抵抗性にされた（ステンレス鋼に不活性フッ素コーティングを付与できる）他の適切な材料から形成されてよい。一部の化学反応のためには、リアクタを構築する際に例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のバルク高分子材料が使用されてもよい。
【００２８】
このリアクタは、液−液、液−気、または気−気反応のために使用できる。基本的には、リアクタ内で実施できる反応のタイプに制限はない。一部の例には、液体反応物とフッ素ガスとの間の反応を含むフッ素化、ニトロ化、ハロゲン化、酸化、水素化、アルキル化、アシル化、芳香族求電子反応、有機金属反応および触媒反応が含まれる。詳細には、本発明は例えば選択的直接フッ素化（例えば１，３−ジカルボニル等のカルボニル化合物、または芳香族化合物の）、有機化合物の過フッ素化、パーフルオロエーテルおよびパーフルオロカーボンの合成：ならびに五フッ化硫黄基を含有する有機化合物の合成のようなフッ素化反応のために有用であることが見出されている。フッ化水素は、一定の反応においてフッ素そのものに代わる代替流体フッ素化剤を提供できる。
【００２９】
リアクタは、使用時に冷却または加熱できる。リアクタは外部からの冷却もしくは加熱するステップを受けさせることができ、またはリアクタに組込み式の冷却もしくは加熱手段を用意することもできる。外部から冷却もしくは加熱するステップの例は、周囲温度を低下または上昇させることのできる断熱容器内にリアクタを設置するステップを含む。
【００３０】
組込み式の冷却もしくは加熱手段は、反応物をリアクタプレートの流路内に導入する前にリザーバプレートならびにその中に含有される流体反応物を冷却もしくは加熱するために冷却もしくは加熱流体をチャネルに通して循環させることができるように、リザーバプレートに設けられたチャネルを含んでいてよい。同一チャネル、または１つ以上のリザーバプレートの厚さの範囲内に別個に設けられた相違する専用チャネルを使用して、反応物リザーバに引き続いて反応プレートの、したがって反応流体の温度をそれらが流路に沿って移動するにつれて制御できる。例えば、第１段階フッ素化は冷却を必要とし、他方（例えば直列で連結されたリアクタ内で実施される）過フッ素化工程の最終段階は加熱を必要とする場合がある。
【００３１】
リアクタの材料が適切な材料から形成されている、または適切な材料でコーティングされている場合は誘導加熱もまた使用できよう。
【００３２】
リザーバプレートには、プレートの重量を減らすため、および／またはプレートを保持するための支持体を配置するための手段として機能するまた別の孔を用意できる。
【００３３】
好ましくは、リアクタプレートとリザーバプレートとの間には流体密封シールを保証するための密封手段が設けられる。密封手段はガスケットの形状であってよく、これはＰＴＦＥ等の高分子材料から形成されてよい。
【００３４】
上記で述べたように、リアクタプレートがプレートの全厚を通るスロットとしてその中に形成された流路を有する場合は、リザーバプレートの反対側で流路を閉鎖するためのトッププレートが必要なことがある。リアクタプレートとトッププレートとの間にはまた別の密封手段が設けられてもよい。トッププレートは、流路を視認することができるように透明であってよい、または例えばステンレス鋼製で不透明であってもよい。
【００３５】
任意選択で、リアクタプレートとトッププレートとの間に透明な材料から作られた観察プレートが設けられてもよい。これはまた別の密封手段として役立つことがある、あるいはそれに追加して設けられてもよい。透明な材料は、ポリトリフルオロクロロエチレン（ＰＴＦＣＥ）等の高分子材料であってよい。観察プレートが設けられる場合は、トッププレートは観察プレートを通して流路を視認するための窓として機能するように貫通する１つ以上のスロットを有していてよい。
【００３６】
流路を観察することが可能な場合は、例えば上記のとおりに設けられた透明トッププレートまたは観察プレートを通して適切な照明を通過させることによって光化学反応を実施することも可能である。
【００３７】
閉鎖プレートは、第２リアクタプレートと置換されてもよい。この配列は、二倍の産出量を生じる概して対称性のリアクタ構造を提供するような場合がある。しかし、例えば２つのリアクタプレート内で異なる反応を実施するための他の配列も可能である。これらは、各リザーバプレートへ接続される中心リザーバプレートの同一または異なるリザーバを必要とすることがある。異なる反応は完全に独立していても、または（例えば、連続的フッ素化におけるように１つのプレートからの生成物が反応物として第２プレートに供給されるように、または次に２つのリアクタプレートからの生成物が第３リアクタのための反応物として使用される、または使用するために利用できるように）連結されていてもよい。
【００３８】
有益にも、パイロット規模または本格的規模の工場では複数のリアクタを使用できる。これは構造的により大型の容器等を使用する従来のスケールアップ工程に比較して高度に容易な選択肢であり、医薬品製造管理および品質管理基準（ＧＭＰ）の認定をより容易に得ることができる。好ましくは、これは各リアクタを他のリアクタから独立して切り離せるように実行されるので、１つのリアクタの一部もしくは全体の保守もしくは交換を他のリアクタの継続的作動に影響を及ぼすことなく実行できる。複数のリアクタを並列接続するための工場またはパイロット工場規模のスキームは図７に示されており、以下でより詳細に記載する。
【００３９】
少なくとも１種の反応物の単一供給源は、（例えば）並列接続リアクタの各リザーバへ連結できる。好ましくは、リザーバは上記の保守／交換を容易にするために供給源へ並列接続できる。あるいは、それらは現に直接接続されている単一リザーバだけと直列接続されてもよいが、その場合にはリザーバが流体反応物を供給するための入口を有するのに加えて、そのようなリザーバは各々、さらにまた他のそのようなリザーバの入口と連通するための出口を有するのが好ましい。例えばそれらが別個の配管によって結合されている場合に直列リザーバ間が十分に低い流動抵抗で、例えば十分に大きな孔で連結されていることを前提にすると、この配列は複数のリザーバをあたかも単一の大きなリザーバであるかのように機能させる長所を有する。その結果として、有害な作用を伴わずに個別リザーバのサイズをある程度小さくすることが可能になる。直列結合と並列結合の組み合わせもまた使用できよう。
【００４０】
それらが既に並列結合された複数のリアクタの一部を形成しているか否かとは無関係に、複数のリアクタを直列で配列できるので、その結果として１つのリアクタからの生成物は別のリアクタのための反応物を提供する。
【００４１】
製作および保守の容易さに加えて、本発明によるマイクロリアクタは、本システムにおけるあらゆる点での反応物の残留量が少ないために、圧力下および／または高温下でさえ、フッ素、酸素およびニトロ化剤等の高エネルギー反応物の相対的に安全な取扱いを提供する。
【００４２】
本発明のまた別の特徴および長所は添付の特許請求の範囲を熟読すれば、そして添付の図面を参照しながら下記の本発明の好ましい実施形態についての説明を読めば明白になろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下の説明では、同様の部分は適宜同様の数字で表示される。
【００４４】
図１および２のリアクタは、平面状の主要表面３ａおよび３ｂを備えるステンレス鋼製の主要断面が長方形のブロック２の形状にあるリザーバプレートを有する。ブロック２には、隣接する第１および第２流体反応物リザーバがブロックを通って横に伸びる各々実質的に円筒形の孔４、６の形状で設けられている。第３の実質的に円筒形の孔８はリザーバ４および６の反対側の端部でブロック２を通って横に伸びており、生成物リザーバを提供する。
【００４５】
ブロック２の中のスロット１０ａは表面３ａからリザーバの孔４の中心と接合するように伸びている。第２リアクタプレートを用いることが見込まれる使用には、反対側の表面３ｂからリザーバの孔４へ伸びる類似のスロット１０ａ’がブロック２の中に形成されてよい。
【００４６】
ブロック２の中のスロット１０ｂは表面３ａから表面３ｂへ伸び、使用時にはリザーバの孔６の上部またはその近くにあることが意図される位置１４でリザーバの孔６と接線方向で交差する。この方法では、リザーバ６内に液体が存在する場合にリザーバ内に気体が混入することはない。
【００４７】
生成物リザーバの孔８には、リザーバ４のためのスロット１０ａおよび１０ａ’と類似方法でスロット１０ｃおよび１０ｃ’が設けられている。
【００４８】
スロット１０ａ、１０ｂおよび１０ｃはすべてが図示したように量ｘだけブロック２の縁から差し込まれている。
【００４９】
片側だけ、例えばリザーバプレートの側３ａだけにリアクタプレートを設けなければならない場合は、スロット１０ａ’、および１０ｃ’、ならびにスロット１０ｂの対応する部分が省略されてよい、あるいは側３ｂに単純にこれらのチャネルを閉鎖するために何も備えてていないトッププレート（図示せず）が装備されてもよい。
【００５０】
使用時には、リアクタを垂直に、すなわち平面３ａおよび３ｂを垂直に、そして反応物リザーバ４および６を生成物リザーバ８の上方に配置する。
【００５１】
第１反応物リザーバ４のスロットおよびリザーバの配列は、気体状第１反応物のためには適合するが液体状第１反応物にとって最も有効な設計ではない場合がある。それはリザーバ４内でガスポケットが発生してリザーバ４およびスロット１０ａ、１０ａ’を通過する効率的な流体流動に影響を及ぼす可能性があるためである。液体状反応物にとってより優れた配列は、リザーバ６の上部にスロット１０ｂを有することによりエアポケットの問題が排除されるようなスロット１０ｂおよびリザーバ６の配列である。第１および第２反応物リザーバ４および６、ならびに任意選択でさらに生成物リザーバ８の各々がそれらのリザーバの最上部の地点でリザーバと連通するように配置されたスロットを有するリアクタを製造することができる。そのようなリアクタは、全範囲の気−気、液−液、および液−気反応のための気体および／または液体反応物にとって有用である。
【００５２】
リザーバプレート２の表面３ａとリアクタプレート２０との間には、それらの間の流体密封シールを保証するために薄いポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製プレートの形状にあるブロック２と実質的に同一面積を有する長方形の密封ガスケット１６が使用される。ガスケット１６には、それによりガスケット１６を通過してリアクタプレート２０へ流体が流れることができるように、リザーバプレート内で各々スロット１０ａ、１０ｂおよび１０ｃと見当が合った貫通スロット１８ａ、１８ｂおよび１８ｃが備えられる。
【００５３】
実質的に同一の広がりをもつ長方形のリアクタプレート２０は、リザーバプレート２の表面３ａ上で見当を合わせて配置される。リアクタプレート２０は、リザーバプレート２よりはるかに薄い。
【００５４】
図２Ａにはステンレス鋼製リアクタプレート２０が平面図で示されている。これは、プレートを通るマイクロチャネルサイズ、つまり幅１０〜１０，０００μｍの９本の並列スロット２２を含んでいる。試験反応は、幅５００μｍ（０．５ｍｍ）のマイクロチャネル２２を備えるプレート２０を使用して実施された。穴２１は、ねじがそれを通過してリザーバプレート内へねじ込まれ、それによりリアクタプレートをリザーバプレートへ締付けることができるようにリアクタプレート内に設けられている。
【００５５】
マイクロチャネル２２の端部２４は、第１流体反応物が使用時にリザーバ４からガスケット１６内のスロット１０ａおよび１８ａを通過してリアクタプレート２０内のマイクロチャネル２２内に流れることができるように、スロット１０ａの位置と十分に重なり合うように長手方向に（すなわち縦に）伸びている。同様に、スロット１０ｂは第２流体反応物リザーバ６からガスケット１６内のスロット１８ｂを介してマイクロチャネル２２と連通している。マイクロチャネル２２の反対側の端部２６は、マイクロチャネル２２内の第１および第２流体反応物がスロット１０ｃを通ってマイクロチャネルから、およびそれにより生成物出口リザーバ８から流出できるように、生成物スロット１０Ｃと重なり合っている。
【００５６】
リアクタプレートの上方で見当が合った透明なポリトリフルオロクロロエチレン（ＰＴＦＣＥ）製の観察プレート３０は、リアクタプレート２０のマイクロチャネル２２への流体密封トップシールを提供し、そして使用時にはマイクロチャネルの目視検査を可能にする。
【００５７】
ステンレス鋼製の、そして同様にリアクタプレートと実質的に同一の幅および長さを備えるトッププレート３２は、観察プレート３０を保護するためにその上方に設けられている。図２Ｂに示したように、窓３４は観察プレート３０に近付いてそれを通して視覚的に接近できるようにトッププレート３２の中に切り込まれている。スロット３４は、観察プレート３０を通してマイクロチャネルを観察することを可能にするためにマイクロチャネル２２と見当が合っている。観察プレート３０およびトッププレートもまたねじ締め付けのための穴３１を有する。
【００５８】
図３および４では、長方形のステンレス鋼製ブロック２は、その両側に各々リアクタプレート２０を備えてリアクタの中心にあるリザーバプレート形を構成している。リザーバブロック２の構造については図５Ａ〜Ｇを参照しながら以下で詳細に説明する。ブロック２は長さ２５０ｍｍ、幅９６ｍｍそして厚さ５０ｍｍであり、主要平面３ａおよび３ｂを有する。
【００５９】
直径４０ｍｍの円筒形の孔の形状にあるリザーバ４は、ブロックの全幅にわたりブロック２を通してフライス加工されている。直径３０ｍｍのリザーバ６は、リザーバ４に近い位置でブロックの全幅にわたりブロック２を通してフライス加工されている。直径２０ｍｍの円筒形の孔の形状にあるリザーバ８は、リザーバ４および６に反対側のブロックの端部でブロック２を通してフライス加工されている。リザーバ８は生成物収集用である。
【００６０】
幅２ｍｍのスロット１０ａおよび１０ａ’は、ブロック２の主要表面３ａおよび３ｂ各々からリザーバ４内へフライス加工されているので、下記で詳細に説明するようにリザーバ４をリアクタプレートへ連通させている。スロット１０ａおよび１０ａ’は長さ８４ｍｍであるので、図３に示したようにリザーバブロック２の各縁から距離（ｘ）６ｍｍの場所で終了している。幅２ｍｍのスロット１０ｂは、表面３ａから３ｂへブロック２を通してフライス加工されている。スロット１０ｂは図示したようにリザーバ６の上端１４と交差している。同様に、スロット１０ｂも長さ８４ｍｍであるので、リザーバブロック２の各端から６ｍｍの場所で終了している。したがってスロット１０ｂはリザーバ６をリアクタプレートのリアクタマイクロチャネルへ連通するチャネルを形成している。同様に長さ８４ｍｍおよび幅２ｍｍのスロット１０ｃおよび１０ｃ’は、ブロックの表面３ａおよび３ｂからリザーバ８内へフライス加工されている。スロット１０ｃ、１０ｃ’は同様に、リザーバブロック２の各端から６ｍｍの場所で終了している。
【００６１】
リザーバ４は、気体反応物と一緒に使用するために適する。リザーバ６は、液体反応物のために適する。図３および４に示したリアクタは気−液反応を念頭に設計されていることに留意されたい。例えば気−気反応を実施しなければならない場合は、好ましくは２つのリザーバ４および６ならびにそれらの各スロット１０ａ、１０ｂはどちらも接線方向スロット１０ｂを備えるリザーバ６の配列を有していなければならない。
【００６２】
ブロック２には、ガスケット１６、リアクタプレート２０およびトッププレート３２をリザーバプレートへ固定する直径４ｍｍのステンレス鋼製ねじ４２を受け入れるための４８個のねじ切り穴４６が設けられている。
【００６３】
雌ねじが切られたチャネル４４は、それにより例えば気体のような第１流体反応物をリザーバ４内へ供給するための入口を提供するために、リザーバブロック２の上端４５からリザーバ４内へフライス加工されている。９０°の管継手４６が入口チャネル４内に接続され、直径１／４”の入口管４８が９０°の管継手４６に接続されている。管４８の他端（図示せず）は例えばガスボンベ等の第１流体反応物供給源との接続用である。第１流体反応物が気体である場合は、第１反応物がリザーバ４内へ流入する量および圧力を調節するために反応物供給源とリザーバ４入口４４との間に質量流量制御装置もしくは類似装置（図示せず）が使用されてよい。
【００６４】
例えば他のリアクタの１つ以上のリザーバへ結合されていない場合は、リザーバ４の使用されない端部は、ステンレス鋼製継手５０によって閉鎖されてよい。ステンレス鋼製継手５０は、リザーバ４の穴の内側の雌ねじ部分と係合する雄ねじ部分を有していてよい。ステンレス鋼製継手５０には、閉鎖成分を使用して閉鎖できるＳｗａｇｅｌｏｃｋ（商標）継手５２が備えられてよい。
【００６５】
リザーバを他の直列／並列接続リアクタのリザーバと接続しなければならない場合には、代わりにＳｗａｇｅｌｏｃｋ（商標）継手５２を使用して例えばある長さの接続管へ接続し、次に隣接リアクタの類似のＳｗａｇｅｌｏｃｋ（商標）継手へ接続できることに留意されたい。この方法では、反応物供給源を１つのリアクタの入口４４へ接続しさえすればよい。
【００６６】
あるいは、リザーバ４に入口チャネル４を通して第１流体反応物を供給する代わりに、入口チャネル４を閉鎖し、リザーバ４へ以下でリザーバ６について説明する方法と同様の方法で継手５０の１つを介して供給することができる。
【００６７】
リザーバ６の端部には雌ねじ部分が設けられている。雄ねじ部分を有するステンレス鋼製継手５０をリザーバ６の端部に係合させる。ステンレス鋼製継手５０にはＳｗａｇｅｌｏｃｋ（商標）継手５２が設けられている。Ｓｗａｇｅｌｏｃｋ（商標）継手の１つは直径１／４”の管５４へ、そして順に第２流体反応物供給源（図示せず）へ接続されている。第２流体反応物供給源が液体の場合は、シリンジポンプ（図示せず）が管５４を介してリザーバ６へ測定された量および圧力でその反応物を供給できる。リザーバ６を１つ以上の他のリアクタの１つ以上のリザーバへ接続する必要がない場合は、他のＳｗａｇｅｌｏｃｋ（商標）継手５２は閉鎖成分を使用して閉鎖されていてよい。リアクタを１つ以上の他のリザーバと接続しなければならない場合には、代わりにＳｗａｇｅｌｏｃｋ（商標）継手５２を使用して例えばある長さの接続管へ接続し、次に隣接リアクタのリザーバ６の類似のＳｗａｇｅｌｏｃｋ（商標）継手へ接続できることに留意されたい。この方法では、第２反応物供給源を１つのリザーバの入口へ接続しさえすればよい。
【００６８】
出口チャネル５６は、ブロック２の下端５７から生成物リザーバ８内へフライス加工されている。チャネル５６は雌ねじが切られており、生成物を最終的には収集リザーバ（図示せず）へ連通する出口管６０へ順に接続されたステンレス鋼製管継手５８を装備している。生成物リザーバ８は同様にその端部で雌ねじが切られていて、Ｓｗａｇｅｌｏｃｋ（商標）継手５２を備えるステンレス鋼製継手５０が設けられている。さらに、Ｓｗａｇｅｌｏｃｋ（商標）継手を使用して２つ以上のリアクタのリザーバ８を一緒に接続することも可能である。
【００６９】
さらに使用中のリザーバブロック２の温度を測定する熱電対を収容するために、熱電対穴６２もリザーバ４と６とのほぼ中ほどでリザーバブロック２内にフライス加工されている。
【００７０】
直径３ｍｍの２組の冷却または加熱チャネル６４および６４’は、各々表面３ａおよび３ｂの近くでリザーバブロック２を通ってフライス加工されている。各組の冷却または加熱チャネル６４および６４’の一番端のチャネルには、チャネル内に冷却または加熱流体を供給するためにそれに溶接された銅製入口管６６が設けられている。隣接チャネルの端部は相互に、１つのチャネル６４、６４’から隣のチャネルへ冷却または加熱流体を運ぶ銅管ループ６８によって接続されている。最後のチャネルには、冷却または加熱流体を除去するため、および任意選択で再循環のための出口管７０が設けられている。
【００７１】
ＰＴＦＥ製ガスケットフィルム１６は、リザーバプレート２の表面３ａ上で見当を合わせて配置されている。リザーバブロック２の反対側の表面３ｂ上には類似のガスケットが配置されている。ガスケット１６には、ガスケット１６を通るリアクタプレート２０への流体の流れを可能にするために、リザーバプレート内で各々スロット１０ａ、１０ｂおよび１０ｃと見当を合わせた貫通スロット１８ａ、１８ｂおよび１８ｃが備えられている。
【００７２】
図２ａに示したものと同様に各々構成され、９個の幅５００μｍ（０．５ｍｍ）のマイクロチャネルを有するステンレス鋼製リアクタプレート２０は、各々ガスケットプレート１６に隣接して配置されている。
【００７３】
この実施形態では観察プレートはなく、マイクロチャネル２２をシールするために窓のない単純なトッププレート３２が各リアクタプレート２０に隣接して配置されている。
【００７４】
ガスケット１６、リアクタプレート２０およびトッププレート３２各々には、リザーバプレート内のねじ穴４７と見当を合わせるための４８個の穴が設けられている。ステンレス鋼製ねじ（直径４ｍｍ）４２は次にトッププレート、リアクタプレートおよびガスケット内の穴を通して配置され、下にあるリザーバブロック２のねじ穴４０へねじ入れられる。トルクレンチによってねじ４２を一様に締め付けると、リアクタプレート２０、そのトッププレート３２およびリザーバブロック２の各々の間をガスケット１６によって十分確実に密閉できる。
【００７５】
使用時には、例えばガスボンベからの気体のような第１流体反応物が質量流量制御装置を使用して入口チャネル４４および入口管４８を介して第１反応物リザーバ４内へ導入される。同時に、例えば液体のような第２流体反応物がシリンジポンプを使用して入口管５４を介して第２流体反応物リザーバ６内へ導入される。第１反応物リザーバ４が反応物で充填されると、反応物はスロット１０ａおよび１０ａ’を通過し、ガスケット１６内のスロット１８ａを通過し、そしてリアクタプレート２０のマイクロチャネル２２内へ流れる。第１流体反応物は次にリアクタプレート２０のマイクロチャネル２２に沿って出口端へ向かって流れる。同様に、第２流体反応物はリザーバ６を充填した後、スロット１０ｂに沿って、ガスケット１６内のスロット１８ｂを通過し、リアクタプレートのマイクロチャネル２２内へ流れる。第２流体反応物は次に、それらがマイクロチャネルに沿って出口へ移動するにつれて反応するようにマイクロチャネル内の第１反応物と迅速かつ効果的に混合される。
【００７６】
第１流体反応物が気体で第２流体反応物が液体である場合は、反応物は管路流れによってマイクロチャネルに沿って移動する、すなわち液体はマイクロチャネルの表面を被覆する外側管路を形成し、気体状反応物は液体反応物の中心を通って流れることが見いだされた。このタイプの流れは、相間の混合が最大化され、反応ゾーンからリアクタへの熱伝達が発生するために、気液反応にとって理想的であることが見いだされた。本発明のリアクタを使用して効率的に実施されることが見いだされた気液反応は、フッ素ガスを使用する液体基質をフッ素化の気液反応である。
【００７７】
マイクロチャネル内へ導入する前に反応物を冷却または加熱することが必要な場合は、冷却または加熱した流体をリザーバブロック２内のチャネル６４、６４’に通過させることができる。リザーバブロックにチャネルを設けることによって、反応物がマイクロチャネル内に導入される前のリザーバ４および６内での長い滞留時間の結果として、反応物を効率的に冷却または加熱できることが見いだされた。
【００７８】
追加の穴７２は、ブロックの重量を減らすためにブロック２を通してフライス加工されてよい。使用時にリアクタを指示するために支持部材（図示せず）が穴７２に通されてもよい。
【００７９】
例えばリアクタプレートの交換が必要な場合は、ねじ４２を取り外してトッププレート３２およびリアクタプレート２０を取り外すことができる。次に新しいリアクタプレートをリアクタの上に置き、そしてトッププレート３２を取り換えることができる。これ以上にリアクタ組立体を分解する必要はない。リアクタプレートは、他方の側でリアクタプレートを動かす必要なくリアクタの片側で交換できる。さらに、多数のリアクタが直列または並列で接続されている場合は、保守を必要とするリアクタを他のリアクタから単純に分離し、他のリアクタは作動を続けている間に修理を実施できる。
【００８０】
図５Ａ〜Ｇを参照すると、図１〜４で使用したリザーバブロック２の考えられる１つの製造における連続的段階が透視形で示されている。ステンレス鋼製の長方形のブロック２（図５Ａ）はその中に穿孔された貫通孔４、６および８を有しており、これらは各々第１および第２反応物リザーバならびに生成物リザーバを構成する。穴７２は重量を減らし、そしてリアクタを支持するための手段を提供するために穿孔されている。次に図５Ｃを参照すると、上記のスロット１０ａおよび１０ａ’はリザーバ４の反対側と交わるようにブロック２内に切り込まれている。スロット１０ｂはリザーバ６の端と交わるようにブロックを通って切り込まれている。スロット１０ｃおよび１０ｃ’は、両側でリザーバ８と接合するようにブロック内に切り込まれている。図５Ｄを参照すると、第１反応物入口ポート４４および生成物出口ポ−ト５６はリザーバ４および８と各々接合するようにブロック２内に穿孔されている。次のステップは穿孔された冷却／加熱チャネル６４および６４’（図５Ｅ）、ならびに穿孔されたねじ穴４７（図５Ｆ）の用意である。最後に、リザーバ４、６および８には図５Ｇに示したようにねじ切りＳｗａｇｅｌｏｃｋ（商標）継手５０をリザーバへ取り付けることができるように、それらの端部近くに雌ねじ部分が備えられる。同様に、入口４４および出口５６にもＳｗａｇｅｌｏｃｋ（商標）継手５０を取り付けることができるように、それらの端部近くで雌ねじが切られている。
【００８１】
図６Ａおよび６Ｂのリアクタは図３および４のリアクタに類似であるが、リザーバ４、６および８が類似の口径を有しており、これは製造を単純化して所定のプレート厚さに対して最大のリザーバ総容積を可能にする。さらに、リザーバ６のスロット１０ｂの構成に類似してチャネル１０ａがリザーバ４の上端に配置されており、これによりリザーバ４が液体用に使用される場合にガスポケットの問題が排除される。冷却／加熱管６８は省略されているが、例えば低温恒温槽または恒温槽によってリアクタを冷却または加熱することは依然として可能である。
【００８２】
図７は、スケールアップした作業のため、すなわち一般的規模の工場またはパイロット工場のために適合するスキームである。実際には必要に応じて多数のリアクタが使用されること、そしてこのようなリアクタが数十個または数百個の可能性があることは理解されるであろう。図７は、連続的作業のために並列接続されている３個のリアクタ１１０を示している。単一供給源Ａから供給された第１流体反応物Ａは主供給ライン１０２に沿って流れる。単一供給源Ｂから供給された第２流体反応物Ｂは主供給ライン１０４に沿って流れる。分岐供給ライン１０６および１０８は各々、第１および第２反応物を図示したようにマイクロリアクタの反応物リザーバへ供給するために主供給ライン１０２および１０４から通じている。各リアクタ出口は分岐生成物ライン１１４へ接続されており、これは順に主生成物ライン１１２へ供給する。主生成物ライン１１２は最終的には生成物の収集手段（図示せず）へ接続される。この後は生成物のための従来型分離工程が使用されてよい。ライン１０６および１０７各々における分離弁１２６および１２８ならびにライン１１４における分離弁１３４は、その間に他のリアクタ１１０が中断されずに機能し続けながら、いずれか所定のリアクタ１１０を保守または交換のために分離することを可能にする。
【００８３】
これまでは１対のリザーバを備えるリアクタだけを考察してきた。そのような場合には、リザーバ間の間隔、すなわち１つの流体が第２流体と接触して反応する前にリアクタプレート内を移動しなければならない距離は、通常は本質的な問題ではないであろうが、明らかにリアクタの全体的サイズを最小限に抑えるためにはリザーバを相互に近接させるのが通常有益である。考慮しなければならないのは１つの、つまり第１および第２流体間の反応だけである。しかし、当然ながら第３の相違する反応流体用の第３リザーバを提供することも可能である。
【００８４】
ある特定の場合には、全３種の反応流体が反応中に同時に存在するのが必要または所望であることがある。そのような状況下では、それらが１つ以上の反応チャネル内で可能な限り同時に混ざるように対応するリザーバがリザーバプレート内で相互に極めて近位に配置されているのが望ましい（おそらく第１流体が反応プレート内に導入されることについては除外できようが、やはりその他に第１リザーバが他のリザーバと近接するのが好ましいという他の考察もあろう）。
【００８５】
しかし、別の場合には、流体が単一反応チャネル内の流路に沿って移動するにつれて１つ以上の反応が発生するようにリアクタを配列するのが望ましいことがある。例えば、第１および第２流体間で第１反応を発生させて第１生成物を産生させ、次に第１生成物を第３流体と第２反応させて第２生成物を産生させるのが望ましいことがある。この場合には、第３流体が導入される前に反応が所望の程度まで進行できるように第１および第２流体の組み合わせに最小の滞留時間を許容するのが極めて望ましいことがある。このために、第１リザーバに近接していてもいなくてもよい第２リザーバは、第３流体によって接触される前に第１生成物が所望の程度まで予備生成されるのを可能にする距離だけ第３リザーバから間隔をあけられ、最終的には第２生成物が生成物リザーバから収集される。第２および第３リザーバ間の距離は、順に圧力および温度／粘度等のパラメーターならびに必要な滞留時間の制御によって決定される反応チャネル内の流速によって決定される。
【００８６】
ここでは３種の流体および同時の反応または２つの連続する反応についての特定の場合について考察してきたが、これらの詳細は４種以上の流体および／または３つ以上の反応に拡大することができ、この場合後者は３種以上の流体（または２種以上の流体に先行反応からの生成物を加える）の同時の存在を必要とすることもしないこともある。
【００８７】
以下では、本発明によるリアクタを使用して実施した反応の実施例を提供する。
【実施例１】
【００８８】
エチル−３−オキソブタノエート１の直接フッ素化
【化１】
2005525229.tif 000003
チャネル寸法が０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×１０ｃｍである図３および４の９チャネル型マイクロリアクタに、入口ポート４４およびリザーバ４を介して１５ｍＬ／分／チャネルの規定流量で窒素ガス中のフッ素ガス（２０％（ｖ／ｖ））を通過させた。ギ酸（３８０ｇ、８．２６ｍｏｌ）中に溶解したエチル−３−オキソブタノエート１（２７０ｇ、２．０８ｍｏｌ）のストック液を自動式シリンジポンプによって０．５ｍＬ／時／チャネルの規定流量で基質入口ポート５４およびリザーバ６を通してマイクロリアクタチャネル内へ注入した。マイクロリアクタは低温恒温槽により外部から５°Ｃへ冷却した。マイクロリアクタおよび管路を通過させた後、過剰のフッ素ガスおよび揮発性廃棄物はソーダ石灰を充填した集塵器を通過させた。液体生成物は外部から冷却したＦＥＰ製チューブ内に収集し、そして出発物質全部がマイクロリアクタを通過した（計１９時間）後、液体生成物混合物を水に添加した。ジクロロメタン中への抽出、飽和ＮａＨＣＯ3溶液を用いた洗浄、乾燥（ＭｇＳＯ4）および減圧下での溶媒蒸発によりエチル−２−フルオロ−３−オキソブタノエート２（収率９４％、転化率９３％）を含有する無色の油（１３２．８ｇ）が得られた。減圧下での蒸留またはシリカゲル上でのカラムクロマトグラフィのどちらかによる精製で、無色の液体としてエチル−２−フルオロ−３−オキソブタノエート２が得られた。エチル−２−フルオロ−３−オキソブタノエート２の同定は、真性サンプルとスペクトルを比較することにより達成した。
【実施例２】
【００８９】
１−メチル−２，４−ジニトロベンゼン３の直接フッ素化
【化２】
2005525229.tif 000004
実施例１に記載した方法に類似する方法によって、１０ｍＬ／分／チャネルの規定流量の窒素ガス中のフッ素（１０％（ｖ／ｖ））およびアセトニトリル／ギ酸中に溶解した１−メチル−２，４−ジニトロベンゼン（８．０ｇ、４４ｍｍｏｌ）のストック液（比率３：２、３００ｍＬ）を２ｍＬ／時／チャネルの流量で９チャネル型マイクロリアクタに通過させた。全試薬がマイクロリアクタを通過した後、実施例１に記載したとおりに実施すると、１−フルオロ−２−メチル−３，５−ジニトロベンゼン４（７０％）を含有する粗油（１１．４ｇ、転化率４０％）が得られた。溶離剤として１：１のジエチルエーテル：ペトロリウムスピリット（４０／６０）を用いたシリカゲル上でのカラムクロマトグラフィにより、黄色油として１−フルオロ−２−メチル−３，５−ジニトロベンゼン４が得られた。１−フルオロ−２−メチル−３，５−ジニトロベンゼン４の同定は、真性サンプルとスペクトルを比較することにより達成した。
【実施例３】
【００９０】
３−ニトロフェニルジスルフィド５のフッ素化
【化３】
2005525229.tif 000005
３−ニトロフェニルジスルフィド５（６．０ｇ、１９ｍｍｏｌ）を無水アセトニトリル（３００ｍＬ）中に溶解し、０℃へ冷却した。窒素ガス中の１０％（ｖ／ｖ）混合気としてのフッ素を７５ｍＬ／分（２０ｍｍｏｌ／時）の流量で攪拌溶液中に通過させた。１時間間隔でサンプル（１ｍＬ）を取り出し、内部標準（トリフルオロメチルベンゼン）と19Ｆ  ｎｍｒ積分を比較することにより存在する３−ニトロフェニル三フッ化硫黄の量（転化率６２％）を計算した。
３−ニトロフェニル三フッ化硫黄６を含有する反応混合物の一部分を窒素大気下でバルクフッ素化装置（１５０ｍＬ）からシリンジで移し、７．３ｍＬ／時／チャネルの流量で２０℃に保持した９チャネル型マイクロリアクタに通過させた（０．５１ｍｍｏｌの３−ニトロフェニル三フッ化硫黄、時／チャネル）。同時に、窒素ガス中のフッ素の流れ（１０％（ｖ／ｖ））を１０ｍＬ／分／チャネルの規定流量で開始させた。全試薬がマイクロリアクタを通過した後、作業は３−ニトロ−１−（ペンタフルオロサルファ）ベンゼン７（５６％）を含有する粗オレンジ油（７．３ｇ）が得られた。溶離剤としてジクロロメタンを使用してシリカゲル上でクロマトグラフィにより精製すると、オレンジ油として３−ニトロ−１−（ペンタフルオロサルファ）ベンゼン７のサンプルが得られた。３−ニトロ−１−（ペンタフルオロサルファ）ベンゼン７の同定は、真性サンプルとスペクトルを比較することにより達成した。
【実施例４】
【００９１】
シクロヘキサノール８の酸化
【化４】
2005525229.tif 000006
実施例１に記載した方法に類似する方法によって、１０ｍＬ／分／チャネルの規定流量の窒素ガス中のフッ素（１０％（ｖ／ｖ））およびアセトニトリル（１００ｍＬ）中に溶解したシクロヘキサノール８（８．０ｇ、８ｍｍｏｌ）のストック液を１．２５ｍＬ／時／チャネルの流量でマイクロリアクタに通過させた。全試薬がマイクロリアクタを通過した後、生成物混合物を添加して重炭酸ナトリウム水溶液（３００ｍＬ）を希釈した。ジクロロメタン中への抽出、乾燥（ＭｇＳＯ4）および減圧下での溶媒の蒸発により、シクロヘキサノン９（７４％、転化率８４％）を含有する油が得られた。シクロヘキサノン９の同定は、真性サンプルとスペクトルを比較することにより達成した。
【実施例５】
【００９２】
シクロヘキサノン９の酸化
【化５】
2005525229.tif 000007
実施例１に記載した方法に類似する方法によって、１０ｍＬ／分／チャネルの規定流量の窒素ガス中のフッ素（１０％（ｖ／ｖ））ならびにギ酸（２８５ｍＬ）および水（１５ｍＬ）中に溶解したシクロヘキサノン９（２３．５ｇ、０．２４ｍｏｌ）のストック液を２．５ｍＬ／時／チャネルの流量でマイクロリアクタに通過させた。全試薬がマイクロリアクタを通過した後、生成物混合物を添加して重炭酸ナトリウム水溶液（３００ｍＬ）を希釈した。ジクロロメタン中への抽出、乾燥（ＭｇＳＯ4）および減圧下での溶媒の蒸発により、シクロヘキサノン６（５３％、転化率８７％）を含有する油が得られた。６−ヘキサノラクトン１０の同定は、真性サンプルとスペクトルを比較することにより達成した。
【実施例６】
【００９３】
２，５−ビス（１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロピル）テトラヒドロフラン１１の過フッ素化
【化６】
2005525229.tif 000008
実施例１に記載した方法に類似する方法によって、２０ｍＬ／分／チャネルの規定流量の窒素ガス中のフッ素（５０％（ｖ／ｖ））および２，５−ビス（１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロピル）テトラヒドロフラン１１（１０９．８ｇ、３２ｍｍｏｌ）を０．５ｍＬ／時／チャネルの流量で、外部冷却によって０℃の温度に保持されたマイクロリアクタに通過させた。全試薬がこの第１マイクロリアクタを通過した後、全試薬に第１マイクロリアクタと直列で接続された第２の９チャネル型マイクロリアクタを通過させ、外部加熱により２８０℃の温度へ加熱した。全試薬が２つの直列マイクロリアクタを通過した後、過剰のフッ素ガスおよび揮発性廃棄物はソーダ石灰を充填した集塵器を通過させた。液体生成物は外部冷却したＦＥＰ製チューブ内に収集し、そして出発物質全部がマイクロリアクタを通過した後、フッ化ナトリウムを液体生成物へ添加した。フッ化ナトリウムから有機物質を蒸留すると、無色液体としてパーフルオロ−３，５−ビスプロピル−テトラヒドロフラン１２（１５２ｇ、５２％）が得られた。スペクトルデータは文献に記載の数値と一致していた。
【実施例７】
【００９４】
ビス−１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロピル）シクロヘキサン１３の過フッ素化
【化７】
2005525229.tif 000009
実施例１に記載した方法に類似する方法によって、２０ｍＬ／分／チャネルの規定流量の窒素ガス中のフッ素（５０％（ｖ／ｖ））およびイソマーの混合物としてのビス−１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロピル）シクロヘキサン１３（５０ｇ、０．１３ｍｏｌ）を０．５ｍＬ／時／チャネルの流量で、外部冷却により０℃の温度で保持された９チャネル型マイクロリアクタに通過させた。全試薬がこの第１マイクロリアクタを通過した後、全試薬に第１マイクロリアクタと直列で接続された第２の９チャネル型マイクロリアクタを通過させ、外部加熱により７５℃の温度へ加熱した。全試薬がこの第２マイクロリアクタを通過した後、全試薬に第１および第２マイクロリアクタと直列で接続された第３の９チャネル型マイクロリアクタを通過させ、外部加熱により２７５℃の温度へ加熱した。全試薬が３つの直列マイクロリアクタを通過した後、過剰のフッ素ガスおよび揮発性廃棄物はソーダ石灰を充填した集塵器を通過させた。液体生成物は外部冷却したＦＥＰ製チューブ内に収集し、そして出発物質全部がマイクロリアクタを通過した後、フッ化ナトリウムを液体生成物へ添加した。フッ化ナトリウムから有機物質を蒸留すると、イソマーの混合物および無色液体としてパーフルオロ（ビス−プロピル−シクロヘキサン）１４（２９ｇ、３８％）が得られた。スペクトルデータは文献に記載の数値と一致していた。
【実施例８】
【００９５】
２，２−ジメチル−１，３−ジオキサン−４，６−ジオン１５の直接フッ素化
【化８】
2005525229.tif 000010
実施例１に記載した方法に類似する方法によって、１０ｍＬ／分／チャネルの規定流量の窒素ガス中のフッ素（１０％（ｖ／ｖ））およびアセトニトリル（１７５ｍＬ）中に溶解した２，２−ジメチル−１，３−ジオキサン−４，６−ジオン１５（３０．０ｇ、  ｍｍｏｌ）のストック液を０．５ｍＬ／時／チャネルの流量で９チャネル型マイクロリアクタに通過させた。全試薬がマイクロリアクタを通過した後、実施例１に記載したとおりに実施すると、２，２−ジメチル−１，３−ジオキサン−５−フルオロ−４，６−ジオン１６（１５％）を含有する粗油（１２．４ｇ）が得られた。２，２−ジメチル−１，３−ジオン−５−フルオロ−４，６−ジオン１６の同定は、真性サンプルとスペクトルを比較することにより達成した。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明によるリアクタの概略分解斜視図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａを通過する概略分解縦断面図である。
【図２Ａ】本発明によるリアクタプレートの平面図である。
【図２Ｂ】本発明によるトッププレートの平面図である。
【図３】本発明によるリアクタの平面図である。
【図４】図３の線Ｂ−Ｂに沿った縦断面図である。
【図５】本発明によるリザーバプレートを製造する際の連続ステップを示す透斜視図である。
【図６】リザーバが類似サイズである、本発明によるリアクタのまた別の実施形態の各々平面図および側面図である。
【図７】工場規模で作業するために並列に接続された本発明による複数のリアクタの図である。
【図８】流れ様式：管路流れ（図８Ａ）および分節式連続流れ（図８Ｂ）を示した略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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