医薬品・化学品合成用に開発したメカノケミカル有機合成プロセスを社会実装する時が来ました。 化学・製薬プラント導入で実績のある日揮株式会社と技術協業を行い、100kg／日 を目指します。
製造プロセスにおける溶媒を極少量に削減する有機合成反応技術 （下図） を社会実装する北海道大学発ベンチャー、
株式会社メカノクロス（本社：北海道札幌市、代表取締役 CEO：齋藤 智久、以下「メカノクロス」）は、
日揮株式会社（以下「日揮」）と技術協業を開始します。本協業では、溶媒を使用せずに合成できるメカノケミカル有機合成プロセスを量産スケールで実現するべく、試作機、および、量産機の実証可能性を検討します。特に、医薬品向けの製造にも耐えうるコンタミネーションの少ない系における実証検証で、目標として「1kg／日」→「10kg／日」→「100kg／日」（弊社会計年度で、 2026 年度終了時） を実現すべく両社で取り組みます。
■メカノケミカル有機合成反応について
持続可能な社会の実現に向けて、各産業でカーボンニュートラルへの注目が集まっております。 化学業界においてもこのトレンドは同様で、 脱炭素施策として再生エネルギーの利用や生産条件の最適化など手が尽くされています 。
一方で、 化学合成のプロセスそのものは、 依然として環境負荷が高いままであると考えています。現在の化学合成プロセスは、医薬品やスマホなど身の周りのモノを製造するために、100年以上前から同じ手法を用いています。 この化学合成は石油由来の溶媒に材料を均一に溶解してなされるもので、 原料を溶かすために、 多ければ、 原料の100倍もの量の溶媒が必要でした。この有機溶媒は、製造後に集められて産業廃棄物として燃焼処理され、大量の⼆酸化炭素を排出する問題がありました。
そんな中、弊社は機械的刺激による攪拌で、有機溶媒を用いる化学合成反応と同様の反応を、極少量の有機溶媒で起こす革新的な技術を保有しています。 （下図） 。
この方法をメカノケミカル有機合成とし、 弊社はこの技術を社会実装することで、 化学プロセスの脱炭素化を実現することを目指します。
また、 有機合成反応の適応性の広さも特徴的で、 北海道大学工学研究院の伊藤研 （伊藤教授は、メカノクロスの取締役）では、多くの化学反応を実証してきました。
■溶媒削減可能性について
メカノケミカル有機合成は、医薬品の合成や化学材料の合成に用いられるカップリング反応において、溶液反応と比較して、生産性の高さや⼆酸化炭素排出削減が顕著であり、これまで学術的に多くの関心が寄せられています 。
また、溶媒を用いる溶液合成法と比較して、 溶媒を用いないため、 設備自体がコンパクトで設備投資も小さいという利点（下図）もあります。さらに、例えば 24 時間かかる材料の合成反応が数分で終了するように、生産性の高さについても大きな利点になります 。さらに、溶媒の規制や溶媒価格の高騰により供給責任に窮している企業に対しては、 経済的にもサステナブルな化学合成手段として、 プロセスの導入提案を行ってまいりました。 先般のリリースでご紹介しましたダイセル社との協業では、製造工程における高い生産性と溶媒削減によるコストダウンや脱炭素に貢献することを目指します。
■日揮との量産化プロセス装置の検討について
現在までに、ある反応において、最終生成物で約 1kg／バッチ、 または、 連続で約 5g／min.（7kg/day）程度の量産化の可能性を見出しています。今回の日揮との取り組みでは、最終的には、100kg／day スケールの量産装置の開発を行い、実現可能性を検討します。以下に示すように、ある材料、化合物に限定すればという前置きをつけるものの、 有識者によると、弊社がフォーカスの１つとしている製薬分野の低分子医薬品では、10kg/1 バッチなどが問題なく生産量に達するものもあるとのことですので、 最大 100kg／1 バッチを目指したいと考えております。 しかしながら、メカノケミカル有機合成反応は、溶媒を用いないことから⾮常に濃度、 密度ともに高い状態中で反応が起こり、 発熱などを含む暴走が起こり易いと予想でき、小サイズでも兆候が見られます。 反応における安全性が社会実装のために⾮常に重要となるため、 安全性を確保し、 かつ、 可能な限りの量産を達成できる装置設計、反応容器設計が必要となります。
具体的な役割として、下記となり、以下 PDCAを回すことで、試作機の作製、検証を行っていきます。
・ メカノクロス： これまで培ったメカノケミカル有機合成に適した反応容器、装置の要件定義、基本
設計（一部共同） 、および仕様決定に係る反応ノウハウを提供。試作したパイロッ
ト機におけるモデル反応の検証。
・日揮 ：上記要件を実現するための設計（基本設計は一部共同） 、およびこれを実現するた
めの製造装置設計ノウハウの提供、試作検討の実施。
■今後の予定
今回の量産化プロセス開発は、 メカノクロスが顧客と協業しているテーマや今後注力していく開発テーマ （下図） において、必要要素であり、また、弊社の反応設計能力と並んでコア技術になるものと位置付けております。 その検証を化学・製薬プラント導入で実績のある日揮と今このフェーズで実施することは⾮常に大きな意味を持つと考えています 。
メカノクロスでは、社会実装に向けてすでに以前から有機合成用量産プロセスのアイデアを知財やノウハウで蓄えていますが、 日揮とともに量産用試作機として具現化していきます。
将来的には、 顧客様の多分野の市販品を転用しているラボ機の検証後、 本検討の成果物となる10kg スケールのパイロット機をプロダクション前の検証に使われることを期待しています 。この検証を経て、顧客様には、「安全性」と十分な「生産性」をご確認頂き、その後にプロダクションプロセスへのスケールアップ検証を行い、 実際にプロセス導入できることを目指していきます。
■日揮株式会社
原田 恒樹氏 / 大島 直哉氏 コメント
メカノクロス社の取り組みに協力・連携して、環境負荷の小さい革新的なプロセスであるメカノケミカル有機合成の量産化装置開発に携わることに、やりがいと大きな価値を感じています 。量産化装置の実現に向け、解決すべき課題は多くありますが、業界全体の環境負荷・製造コストを低減することに寄与できる有機合成反応設備の新しい形をお届けできればと考えおります。
■株式会社メカノクロス
代表取締役 CEO 齋藤 智久 コメント
メカノケミカル有機合成方法の可能性については、これまでのリリースを通じて申し上げてきましたが、この量産化技術、 プロセスの確立がこのメカノケミカル有機合成の社会普及のための一丁目一番地と考えております。ここをしっかりと日揮社と、また、 他の反応装置メーカー様を巻き込む形で、とにかく前に進めていきたいと考えております。 日揮社のご協力のもと、本検討において、一定の方向性を示せたらと考えております。
■日揮株式会社について
日揮グループは 1928年の設立以降、プラント・設備の設計・調達・建設・メンテナンスを行う「総合エンジニアリング事業」 を主要ビジネスのひとつとし、日本国内のみならず世界各地で 20,000 件以上のプロジェクトを遂行してきました。
日揮株式会社は、日揮グループの国内事業会社として、今までのプロジェクト遂行を通じて培ってきたエンジニアリング技術やプロジェクトマネジメント力を礎に、長期経営ビジョン「2040 年ビジョン」における「ライフサイエンス・ヘルスケア」の分野を中心として事業を多角化してまいりました。とくに医薬品分野では、1980年代以降、 これまで600件以上の関連施設・ 設備の建設プロジェクトを遂行し、 国内でも有数の医薬品製造プラントエンジニアリング企業としての地位を確立しています。
■メカノクロスについて
2018年から北海道大学の伊藤肇卓越教授、久保田浩司准教授が研究を始め、溶媒を使わずに有機合成できる技術について、５年かけて世界をリードする技術にまで押し上げました。メカノクロスは現在、本技術を社会実装する目的で立ち上げ、2026年以降の本格的な市場参入に向け、国内外の製薬、化学メーカーなどと協力してメカノケミカル有機合成プロセスの導入実証を進めているところです。溶媒を極少量まで減らせ、反応性が高いことから、脱炭素対策向けや大幅なコスト削減向けを始めとして既存のプロセスよりも優位なデータを出せており、化学合成を用いるメーカーなどから積極的な引き合いを頂いております。また、溶媒を使用しないことから、現在までに難しいとされていた不溶性化合物の合成も可能となり、半導体、ディスプレイ、電池材料のさらなる性能アップに寄与していきます。
メカノクロスは現在、北海道大学のほかに、各企業様とも共同研究、協業を進めています。今後は、メカノケミカル有機合成の量産化技術を確立し、企業様のプロセス導入をサポートしてまいります。
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＜メカノクロス 会社概要＞
企業名：株式会社メカノクロス
本社所在地：北海道札幌市中央区北5条西29丁目2番33号
THE TERRACE宮の森B
研究拠点：北海道札幌市北区北21条西10丁目
国立大学法人北海道大学内 北海道大学化学反応創成研究拠点（WPI-ICReDD）
代表者名：齋藤 智久
設立：2023年11月
URL：
https://mechanocross.com
事業概要：
・ 溶液有機合成反応のメカノケミカル化技術の提供
・ 不溶性高機能材料の開発、提供
・ メカノケミカル有機合成関連情報発信
＜本件に対するお問い合わせ＞
弊社でご一緒に働いてみたい方、 また、 メカノケミカル実装研究会、弊社との協業にご興味
のある方は、以下からお気軽にご連絡ください。
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