JP2008505747A - 液滴マイクロリアクター - Google Patents

Abstract

本発明は、液滴マイクロリアクター、すなわち特定の液体の液滴からなるマイクロリアクターに関する。前記マイクロリアクターには障壁がないので、特定の液体と周囲環境との、および、特定の液体と液滴が置かれる支持体との界面により、マイクロリアクターの範囲が定められる。
前記マイクロリアクターは、それが少なくとも１種のイオン液体を含む液滴からなるという点を特徴とする。
本発明はまた、前記液滴マイクロリアクターを使用して、化学的反応または生化学的反応および／または混合を実行する方法、ならびに、本発明によるマイクロリアクターを含むラボオンチップに関する。

Description

本発明は、液滴マイクロリアクター、すなわち特定の液体の液滴からなるマイクロリアクターに関するものである。前記マイクロリアクターには障壁がなく、そこでは、特定の液体と、周囲の環境および液滴が置かれる支持体との界面によりマイクロリアクターの境界が定められる。

本発明はまた、前記液滴マイクロリアクターを使って化学的反応または生化学的反応および／または混合を実行する方法、さらにまた、本発明によるマイクロリアクターを含むラボオンチップ（lab-on-chip）に関する。

本発明で使用する特定の液体は、イオン液体またはイオン液体の混合物である。

本発明は、具体的には通常非常に少量の反応媒体が使用されるラボオンチップに多数の応用を見出す。これにより、たとえば、溶解する支持体上での合成、平行合成、収束的合成、またはイオン液体上での検出されうる化学的または生物学的分子（ターゲット分子）の固定化を実行することや、あるいは、酵素反応、異性化触媒および均一触媒、最適化方法、危険な反応、組み合わせ化学反応などを検出すること（プローブ分子）が可能となる。
以下の説明において、角括弧［ ］の中の参照は、添付の参考文献リストを指す。

マイクロリットル、さらにはナノリットルのスケールでの化学的反応または生化学的反応を実行するための多数のマイクロシステムまたはマイクロリアクターは、文献中、たとえば文書［１］〜［５］に記載されている。

これらの装置の大部分は、文書［１］〜［３］に記載されているように、チャンネルのシステムを含み、具体的にはガラス、金属、シリコン、有機ポリマー、陶器などから作られたパッケージに含まれたチャンネルのシステムを含む。

しかしながら、これらのマイクロシステムは、いくつか問題を生む。チャンネルは簡単にふさがり、たとえばシリンジポンプおよびポンプを使用する際には、チャンネルは流体力学的モードの負荷損失を受けやすく、デッドボリュームを防ぐことは困難であり、また特に使用される溶媒、作業温度、圧力などによる攻撃的な化学的環境と両立するような、安価なマイクロシステムを最適化することは困難である。

他のマイクロシステムは、本著者たちが反応を行うのと同じく、液滴を使用する。これらのマイクロシステムは、たとえば、文書［４］および［５］に記載されている。これらの液滴は、水性または有機性溶媒である。

しかしながら、いずれにしても、著者たちは、これらの溶媒の蒸発に直面し、それは、よくてもカバーが必要であることを意味し、最悪の場合には使用が不可能となってしまう。また、水の場合には有機化学反応はほとんど知られていない。有機溶剤の場合には、ユーザーは、たとえば吸入による毒性の問題や、たとえば燃え上がることによる安全性の問題、さらに再生利用の課題に直面する。

さらに、これらのマイクロシステムにおいて化学反応を実行するためには、これらの反応または混合を実行するために試薬を移動する必要がしばしばある。チャンネルの場合には、試薬の移送は、圧力を制御できるポンプ、または、流速を制御できるシリンジポンプにしばしば任される。

この移動は電気浸透により行うこともできるが、それには表面電荷の制御が必要となる。

液滴システムでは、たとえば、文書［５］に記載されているように、エレクトロウェッティング（electrowetting）（ＥＷＯＤ：「誘電体上でのエレクトロウェッティング」の略語）および音波が通常使用される。水性溶媒に関しては、通常あまり多くの問題は起きないが、一方、有機溶剤に関しては、これらの技術と適合するものは数種だけである。これは、溶媒の多くは絶縁性であるが、エレクトロウェッティングにおいて使用可能である溶媒は、電導性であらねばならないからである。

文書［６］に例示されるように水性媒体で研究している者も相当数いるが、しかしながら、水性媒体で実行される化学反応は少ない。

最後に、組み合わせ化学反応、その場合成などのような、数種の化学的応用には、文書［７］および［８］に例示されるように、反応媒体中で、可溶性支持体（たとえばポリエチレングリコール）、または不溶性支持体（たとえば、メリフィールド（Merrifield）型樹脂ビーズ、シリカなど）の使用が必要である。既存のアプローチには欠点がいくつかある。すなわち、
（ｉ）不溶性支持体上では：
不均質媒体中の反応は、反応速度が溶液中より通常遅い。
溶液中では実行可能なある種の反応が、固体の支持体上では時折機能しない。
反応をモニターするのが難しい。
（ｉｉ）溶解性高分子支持体上では：
反応生成物の精製が非常に扱いにくい。
並列化が難しい。
比電荷が低い。
再生利用が難しい。

従って、チャンネルマイクロシステム、つまり水性または有機溶媒の液滴、および先行技術の溶解性または不溶性支持体を含むマイクロシステムの、上述の欠点をもたないリアクターが真に必要である。

本発明は、少なくとも１種のイオン液体を含む液滴から成るという特徴を有するマイクロリアクターを提供することによって、この必要性、更には下に説明する他の必要性を的確に満たす。

本発明はまた第一の態様に従い、以下の工程を含む化学的反応または生化学的反応を実行する方法を提供することによって、この必要性または下に説明する他の必要性を満たす。
表面に少なくとも１種のイオン液体の液滴を置く工程。
その少なくとも１種のイオン液体に、それが液滴の形で置かれる前または後に、少なくとも１種の化学的または生化学的試薬を導入する工程。
前記液滴の中で、前記試薬をイオン液体と、あるいは前記試薬（複数）互いに、化学的または生化学的に反応させる工程。

本発明はまた以下の工程を含むイオン液体の液滴を混合する方法を提供することによって、この必要性または下に説明する他の必要性を満たす。
表面に少なくとも１種の第一のイオン液体の第一の液滴を置く工程。
前記表面に少なくとも１種の第二のイオン液体の第二の液滴を置く工程。
任意に、第一のイオン液体に、それが前記表面に液滴の形で置かれる前または後に、少なくとも１種の第一の化学的または生化学的試薬を導入する工程。
任意に、第二のイオン液体に、それが前記表面に液滴の形で置かれる前または後に、少なくとも１種の第二の化学的または生化学的試薬を導入する工程。
単一の液滴を形成するために第一の液滴および第二の液滴を結びつける工程。

こうして、イオン液体の液滴（それらの量および／または内容物は同一でも異なっていてもよく、各々は互いに無関係に１種以上の試薬を含むかまたは含まず、また各々は互いに無関係に溶媒を含むかまたは含まない）は、互いに混合され、ひいてはそれらのあり得る内容物も、単一の液滴を形成するために前記液滴を結びつけることによって、混合される。

液滴を結びつける工程の後に、それらを結びつけることによって形成される液滴の中で、それらが、１つのおよび／または他の液滴の中に存在するとき互いに、および／または、特にイオン液体（複数）が官能化されているとき、第一および／または第二のイオン液体（複数）と、化学的または生化学的に反応させる工程を続けることができる。

本発明はまた第二の態様に従い、以下の工程を含む化学的反応または生化学的反応を実行する方法を提供することによって、例えばこの必要性または下に説明する他の必要性を満たす。
表面に少なくとも１種の第一のイオン液体の第一の液滴を置く工程。
前記表面の上に少なくとも１種の第二のイオン液体の第二の液滴を置く工程。
第一のイオン液体に、それが表面に液滴の形で置かれる前または後に、少なくとも１種の第一の化学的または生化学的試薬を導入する工程。
第二のイオン液体に、それが表面に液滴の形で置かれる前または後に、少なくとも１種の第二の化学的または生化学的試薬を導入する工程。
単一の液滴を形成するように、前記表面に第一の液滴および第二の液滴を結びつける工程。
第一および第二の液滴によって形成された液滴の中で、前記第一の試薬を前記第二の試薬と、化学的または生化学的に反応させる工程。

本発明の目的は、より具体的には解析技術ならびにラボオンチップの上で実行される化学的および生化学的反応における応用のため、マイクロリアクターとしてのイオン液体の新規な利用を提供することである。それ故に、本発明はまた、本発明によるマイクロリアクターを少なくとも１つ含むラボオンチップに関する。

実際には、本発明のマイクロリアクターは障壁のないリアクターであり、マイクロリアクターの境界を定めるのは、イオン液体と周囲の環境との境界面である。このため本明細書において本発明のマイクロリアクターを「液滴マイクロリアクター」とも呼ぶ。

本発明を実行する上で基づくイオン液体には、文書［９］に記載されているように、数種の有利な物理化学的特性がある。これらの特性は、具体的には下記の通りである。
揮発性が低く、蒸気圧が非常に低い：イオン液体は、あまり揮発性ではなく、揮発性有機溶剤（ＶＯＳ）および水性溶媒と異なり蒸気圧が非常に低い。したがって、液滴フォーマットにおいて使用するとき、蒸発の問題がない。具体的には、水および、例えばエーテル、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、クロロホルム、エタノール、メタノール、トルエン、アセトニトリルのような大部分の有機溶剤、沸点が１１０℃以下である溶媒よりも揮発性が低い。この温度より上ではこれらは気体状態に移り、従来のリアクターにおける化学の溶媒としては、使用することは出来ない。他方、イオン液体はこの問題を示さない。

熱的安定性が大きい：イオン液体は熱的に非常に安定であって、あるものは４００℃以上まで安定である。
可燃性が低い。
塩類および中性の有機の分子およびポリマー、ならびに遷移金属の錯体（たとえば触媒）のような種々の物質を可溶化する能力が高い。
容易にリサイクルすることができる。
官能化することができるため、比電荷が高い溶解性支持体として使用することができ、水性または有機性の溶液中におけるのと同じ反応性で反応を行うことができる。
核磁気共鳴（ＮＭＲ）または高速クロマトグラフィー技術（ＨＰＬＣ）のような現代の解析技術によって、化学的および生化学的反応をその場で容易にモニターすることができる。
反応生成物を容易に精製できる。

特にラボオンチップアプリケーションにおけるそれらの利点という点からは、イオン液体の以下の特性も挙げられる。
これらの液体は、電気化学において使用することができ、電気化学窓が広い。
これらは、酵素、タンパク質、核酸（ＤＮＡおよびＲＮＡ）、糖タンパク質、脂質などのような生体分子と適合する。

本発明によれば、少なくとも１種のイオン液体は、当業者に公知の適切なイオン液体およびオニウム塩全て、ならびにそれらの混合物から選択されうる。文書［９］および［１０］には、本発明を実施するために使用することができるイオン液体、オニウム塩およびそれらの混合物の例、ならびにそれらの物理化学的性質、ならびにそれらを生産する方法が記載されている。

使用できるイオン液体は、周囲温度で液体状態にある。また化学式Ａ_１ ^＋Ｘ_１ ⁻によって示され、式中、Ａ_１ ^＋は、官能性または非官能性カチオン、もしくはカチオンのいずれもが官能性でないか、またはカチオンの少なくとも１種が官能性であるカチオンの混合物を表し、また式中Ｘ_１ ⁻は、官能性または非官能性アニオン、もしくはアニオンのいずれもが官能性でないか、またはアニオンの少なくとも１種が官能性であるアニオンの混合物を表す。「イオン液体」という表現は通常、融点が−１００℃〜２５０℃である、塩または塩の混合物を指す。

用語「イオン液体」は、特に明記しない限り、純粋なイオン液体またはイオン液体の混合物を意味し、それらは官能化されているか、または官能化されていない（nonfunctionalized）かであり、もしくは１種以上の官能化されている、または官能化されていないイオン液体の、１種以上の試薬および／または溶媒との混合物である。

用語「官能化されていないイオン液体」または「マトリックスイオン液体」は、無機または有機の塩、有機分子、あるいは天然または合成起源のポリマーのような、一種以上の化学的または生物学的分子種を可溶化することができるイオン液体を意味する。したがって、表現「官能化されていないイオン液体」は、イオン液体からなる溶媒を指す。これらの新しい「溶媒」は、不揮発性で、蒸気圧が非常に低い。これらはまた極性であって、文書［１０］に記載されているように、溶解性支持体として使用される官能化されたオニウム塩を溶かす能力がある。これらは純粋な形で、または混合物として使用される。

用語「官能化されたイオン液体」または「タスク特定イオン液体（task-specific ionic liquid）」または「専用イオン液体」は、上に示した化学式のイオン液体を意味し、そのカチオン、またはアニオン、またはその両者は、液滴の中に存在する試薬と反応出来る官能基を持つ。これらは純粋な形で、または混合物として使用される。

表現「官能性カチオン」は、分子群の一部分が正電荷を持つ、少なくとも１種の化学官能基を持つ分子群を意味する。表現「官能性アニオン」は、分子群の一部分が陰電荷を持つ、少なくとも１種の化学官能基を持つ分子群を意味する。表現「非官能性カチオン」は、分子群の一部分が正電荷を持つ、化学官能基を持たない分子群を意味する。表現「非官能性アニオン」は、分子群の一部分が陰電荷を持つ、化学官能基を持たない分子群を意味する。

イオン液体Ａ_１ ^＋Ｘ_１ ⁻が官能性イオンを含まないとき、これを「官能化されていないイオン液体」と呼ぶ。これは不活性の反応媒体として、または試薬につきマトリックスとして用いられるが、溶解させることができる。

イオン液体Ａ_１ ^＋Ｘ_１ ⁻が少なくとも１つの官能性イオンを含むときには「官能化されたイオン液体」と呼ばれる。これは、第一に反応媒体として、第二に可溶性支持体またはマトリックスとして用いられる。

従って、本発明において前記イオン液体の少なくとも１種は、官能化されたか、または官能化されていないイオン液体であるが、また、官能化されたイオン液体（複数）と官能化されていないイオン液体（複数）の混合物でもよい。したがって、マイクロリアクターを形成するイオン液体の液滴は、官能化されたイオン液体に加えて官能化されていないイオン液体を、もしくは、官能化されていないイオン液体に加えて官能化されたイオン液体を含んでいてよい。

イオン液体（複数）のまたはその混合物の選択は、前記混合物および／または本発明の「液滴リアクター」中で実行される化学的反応または生化学的反応によって決まる。

本発明の実行において、化学的な不活性さが必要とされ、混合物のすべての成分が使用条件下で化学的に不活性である場合、イオン液体の混合物を有するという事実は障害にはならない。たとえば、官能化されていないテトラアルキルアンモニウム塩またはホスホニウム塩の混合物が使用されうる。また、最も低い温度で溶ける混合物構成成分の融点よりも、混合物の融点の方が低い。したがって、適当な融点を有するイオン液体のために混合物を考案することが非常に重要となるであろう。

特にＮＴｆ_２ ⁻、ＰＦ_６ ⁻、ＢＦ_４ ⁻またはＣＦ_３ＳＯ_３ ⁻のような大きなアニオンとの、官能化塩類のいくつかは、周囲温度で液体であるか、または、低温で溶解する可能性がある。たとえば、

は周囲温度で液体である。このイオン液体は、下記の反応

（Ｔｆは、ＣＦ_３ＳＯ_２を示す）

にしたがって、Ｍｅ_３Ｎのアルキル化によって調製される。

本発明において、Ａ_１ ^＋として、非官能性カチオンまたは非官能性カチオンの混合物、また、Ｘ_１ ⁻として非官能性アニオンまたは非官能性アニオンの混合物を使用してもよい。

本発明において、Ａ_１ ^＋として、１種の官能性カチオンまたはカチオンの混合物（少なくともその１種は官能性である）および／または、Ｘ_１ ⁻として、１種の官能性アニオンまたはアニオンの混合物（少なくともその１種は官能性である）を使用してもよく、前記官能性カチオンおよび官能性アニオンがイオン性実体に相当する、すなわちそれぞれ、カチオン性またはアニオン性実体は、少なくとも１個の官能基Ｆ_ｉと結合し、Ｆ_ｉはＦ_０からＦ_ｎにわたり、ｎは１〜１０の範囲の整数である。

表現「イオン性実体」は、それぞれプラスまたはマイナスの電荷をもつ、カチオンまたはアニオンの部分を示す。官能基Ｆ_ｉは、特に、以下の官能基：ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミド、スルホン、第一級アミン、第二級アミン、アルデヒド、ケトン、エテニル、エチニル、ジエニル、エーテル、エポキサイド、ホスフィン（第一級、第二級または第三級）、アジド、イミン、ケテン、クムレン、ヘテロクムレン、チオール、チオエーテル、スルホキシド、リン基、ヘテロ環、スルホン酸、シラン、官能性のアリールまたはスタナン、ならびに、上の官能基の化学的、熱的または光化学的変換、あるいはマイクロ波照射から生じるあらゆる官能基から選択される。

たとえば、少なくとも１種のイオン液体は、イミダゾリウム塩、より一般的にはアンモニウム塩、ホスホニウム塩、オニウム塩またはこれらの塩の混合物から選択してもよい。上に示したように、これらの塩は、官能化されてもよく、官能化されていなくてもよい。

マトリックスの役目をするイオン液体の、すなわち官能化されていないイオン液体の例として、以下のものが挙げられる。
１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロホウ酸塩［ｂｍｉｍ］［ＢＦ_４］、
１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェイト［ｂｍｉｍ］［ＰＦ_６］
１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド［ｂｍｉｍ］［ＮＴｆ_２］、
１−エチル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェイト［ｅｍｉｍ］［ＰＦ_６］、および、
ブチルトリメチルアンモニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド［ｂｔｍａ］［ＮＴｆ_２］。

本発明を実施するために、溶液中に、少なくとも液体マトリックスの役割をする化学式Ａ_１ ^＋Ｘ_１ ⁻の前記イオン液体と、および、たとえば反応支持体として化学式Ａ_２ ^＋Ｘ_２ ⁻の官能化されたオニウム塩などの、少なくとも１種の官能化された（「タスク特定」）イオン液体を含む安定な組成物において、たとえば、上述したイオン液体が使用される。

官能化されたオニウム塩、たとえば、官能化されたイオン液体は、官能化されていないイオン液体に溶解して、均一相を形成する。

Ａ_１ ^＋は、非官能性カチオンまたはカチオンのいずれもが官能性でないカチオンの混合物を示し、Ｘ_１ ⁻は、非官能性アニオンまたはアニオンのいずれもが官能性でないアニオンの混合物を示す。

Ａ_２ ^＋は、官能性または非官能性カチオン、もしくはカチオンのいずれもが官能性でないか、またはカチオンの少なくとも１つが官能化性であるカチオンの混合物を示し、Ｘ_２ ⁻は、官能性または非官能性アニオン、もしくはアニオンのいずれもが非官能性であるか、またはアニオンのうちの少なくとも１種が官能性であるアニオンの混合物を示す。ただし、Ａ_２ ^＋および／またはＸ_２ ⁻は、それぞれ、官能性アニオンおよび／または官能化性カチオンを示すか、または含むという条件付である。

前記官能性カチオンおよび官能性アニオンは、イオン性実体Ｙ−、すなわちそれぞれ、カチオン性Ｙ^＋−またはアニオン性Ｙ⁻−に相当し、任意にアームＬ、具体的には１〜２０個の炭素原子を含むアルキル基によって、少なくとも１種の官能基Ｆ_ｉ（Ｆ_ｉは、Ｆ_０からＦ_ｎにわたり、ｎは１〜１０の範囲である）に結合され、官能性カチオンは、形体Ｙ^＋−Ｌ−Ｆ_ｉで示されてよく、官能性アニオンは、形体Ｙ⁻（Ｌ）_ｋ−Ｆ_ｉで示され（ｋは０または１）てよく、官能性アニオンは、おそらく、ｋが０に等しいとき、Ｙ⁻Ｆ_ｉに相当する、具体的には、ＯＨ⁻、Ｆ⁻、ＣＮ⁻、ＲＯ⁻、ＲＳ⁻、ＲＳＯ_３ ⁻、ＲＣＯ_２ ⁻、ＲＢＦ_３ ⁻、（ここでＲは１〜２０個の炭素原子を含むアルキル基、または６〜３０個の炭素原子を含むアリール基を表す）から選択される単純なアニオンを示す。

表現「安定な組成物」は、液体マトリックスＡ_１ ^＋Ｘ_１ ⁻および官能化された塩（複数）Ａ_２ ^＋Ｘ_２ ⁻から成る均質混合物を示す。この組成物は、時間が経つにつれてなんらかの自然発生的な変換を示さない限りにおいて、安定であると言われている。この組成物が安定であることは、核磁気共鳴（ＮＭＲ）、赤外線（IＲ）、可視域の紫外線（ＵＶ）、質量分析またはクロマトグラフ法による分光的分析によって確認することができる。

表現「官能化されたイオン液体」は、上で定義した官能基Ｆ_ｉを持つカチオンおよび／またはアニオンを中に含むＡ_２ ^＋Ｘ_２ ⁻タイプの実体を意味する。この官能基は、前記官能化されたイオン液体の上および安定な組成物（組成物の１部）に化学的および／または物理化学的性質を付与する。

表現「官能化されたオニウム塩」は、アンモニウム、ホスホニウムおよびスルホニウム塩、ならびに、アミン、ホスフィン、チオエーテル、またはこれらのヘテロ原子の一種以上を含んで少なくとも１種の官能基Ｆ_ｉを持つヘテロ環、の四級化から生成するすべての塩をも意味する。この表現は、上に定義されたように官能化されていないカチオンの、しかし官能基Ｆ_ｉをもつアニオンのオニウム塩をも意味する。この表現は、官能基Ｆ_ｉを持つアニオンとカチオンの塩を意味していてもよい。好ましい官能化されたオニウム塩は、具体的には下記

（ｍは、０と２０の間の整数である）

から選択される。

好ましい官能化されていないオニウム塩は、具体的には、イミダゾリウム、ピリジニウム、Ｍｅ_３Ｎ^＋−ＢｕまたはＢｕ_３Ｐ^＋−Ｍｅカチオン、ＮＴｆ_２ ⁻、ＰＦ_６ ⁻またはＢＦ_４ ⁻アニオン、から選択される。

本発明においては、イオン液体は純粋な形で、あるいは混合物として使用される。前記混合物は、たとえば、マトリックスとして働く他のイオン液体中特定の濃度で、たとえば文書［１０］で記載されているような支持反応を実行するタスク特定イオン液体であってもよい。マトリックスに溶かされた官能性塩は液体でも、または高い融点の固体でもあってもよく、マトリックスに溶けるということが重要な要素である。それはまたこれらの技術を本発明の文脈において実施するとき、液滴（複数）を移動するための技術と適合するように選択される、１種以上の溶媒（複数）に溶解したイオン液体であってもよい。１００℃以下の温度で液体である官能化されたオニウム塩は、タスク特定イオン液体でも、また非官能性イオン液体マトリックス中の官能化された塩の溶液でもよい。

本発明によれば、マイクロリアクターを形成するイオン液体が少なくとも１種の溶媒を含むとき、本発明を実施するために使用することができるのは、好ましくはイオン液体（複数）と適合する、好ましくは混和するかまたは部分的に混和する、あらゆる溶媒である。後者の場合、溶媒は、本発明に応じた混合操作または化学反応を実行できるのに十分に混和する。

少なくとも１種の溶媒は、たとえば、ジクロロメタン、クロロホルム、トリクロロエチレン、ジクロロメチレン、トルエン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ジオキサン、Ｎ−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、酢酸エチル、エタノール、メタノール、ヘプタン、ヘキサン、ペンタン、石油エーテル、シクロヘキサンアセトンまたはイソプロパノールのような有機溶媒から、あるいは、硫酸、リン酸、水酸化ナトリウムなどのような水性溶媒から選択されうる。このリストが限定的でないのはもちろん、イオン液体および、実行される混合操作および／または化学反応と適合するすべての溶媒が本発明を実施するために使用することができる。

イオン液体と混和する上記の揮発性溶媒（ＶＯＳおよび上記の溶媒）を使用してもよい。これらの溶媒は、特に加熱が実行されると蒸発する。

本発明によれば、マイクロリアクターを形成するイオン液体はまた、少なくとも１種の試薬を含んでいてよい。この（これらの）試薬（複数）は、たとえば本発明の液滴マイクロリアクターにおいて、試薬の混合および／または化学的反応または生化学的反応（複数）を実行するために使用される試薬であってよい。それは、マイクロリアクター中で実行される化学的反応または生化学的反応から得られる初期生成物および／または最終生成物の検出および／または分析のために使用される、１種以上の試薬（複数）を含んでいてもよい。

少なくとも１種の試薬は、粉末（固体）の形で、または液体の形で、または溶液に溶かして、イオン液体に導入してよい。本発明を実施する方法がどうであれ、試薬の導入は、液滴（複数）が表面上に置かれる前か後に、イオン液体の中または上へ液体試薬を単に置くことによって実行することができる。ついで、イオン液体／試薬混合物の均一化が、たとえば混合することによって、あるいは、液滴が含まれるときはたとえば振動によって、または単純なブラウン運動によって実行されうる。

本発明によれば、イオン液体に導入される試薬が揮発性である場合、前記試薬を固定するように特別に官能化されたイオン液体を使用することにより、本発明のマイクロリアクター中に固定することが可能であり、都合がよい。このように試薬がイオン液体に導入されると、固定されてもはや蒸発できなくなる。

前記試薬が溶液の形であるとき、前記溶液は、イオン液体と化学的に両立できる、すなわちイオン液体と化学的に反応せず、そしてまた、液滴中で実行されるべき化学的反応または生化学的反応に干渉しない溶媒によって実現されるのが好ましい。使用する溶媒は、もちろんイオン液体と少なくとも部分的には混和可能でなければならない。この目的で使用することができる溶媒の例は、上に挙げられている。イオン液体への溶液中の試薬の導入後、使用された溶媒は、イオン液体の中にとどまってもよく、またはイオン液体からたとえば加熱によって蒸発させられてもよい。

本発明によれば、試薬が液体の形または溶液の形であるとき、本発明のマイクロリアクターを形成するイオン液体の液滴近くの表面にこの試薬溶液の液滴を置き、２個の液滴を結びつけて単一の液滴を形成させて、それらの内容物を混合することが可能である。これらの２個の液滴を結びつけることは、たとえば以下に記す移動技術のうちの１つによって、たとえばエレクトロウェッティングによって実行することができる。このように、本発明のマイクロリアクターへの試薬の導入は、イオン液体の液滴および試薬の液滴を表面で合体させることによって実行することができる。

本発明の方法において、態様に関係なく、液滴（複数）は、たとえばラボオンチップの表面に、当業者に公知のあらゆる技術、たとえば手動のデポジション（deposition）、もしくはイオン液体の貯蔵器からのオートメーション化した、またはオートメーション化していない液滴ディスペンサによるデポジション、もしくは表面に置かれた大きな液滴の分画によるデポジションによって置くことができる。

本発明によれば、マイクロリアクターを形成する各液滴は、液滴を形成するような体積を持つ。必要に応じて液滴を移動しなければならないとき、この液滴は、選択された移動技術によって移動できなければならない。たとえばラボオンチップにおける使用のために、液滴は通常たとえば１０ｐｌ〜数マイクロリットルの体積を持つ。表面で液滴を移動させる技術を使用するとき、液滴は１０ｐｌ〜１０μｌの体積を持つのが好ましい。従って本発明により、小さな体積を持つ障壁のないリアクターにおいて化学的反応または生化学的反応を実行することができる。

本発明によれば、液滴が置かれる表面は、特に合体させる意図のない隣接する液滴の互いの接触（表面に置かれた液滴間の望ましくない混合）を妨げるために、液滴があまり広がりすぎず、イオン液体の液滴を形成できるような表面であるのが好ましい。たとえば、シリカの表面、ガラス表面、テフロン表面などであってよい。この表面で実際に化学的反応または生化学的反応が本発明の液滴マイクロリアクターを使用して実行される。ラボオンチップを作るのに適した表面であり、イオン液体と両立できるものが好ましい。それゆえ表面の材料は、液滴様式と両立し、必要に応じて液滴（複数）を移動するための選択された技術と適合するのが好ましい。移動技術が使用される場合、たとえばラボオンチップの好ましい表面は、使用したイオン液体（複数）との凝着をあまり示さない表面、たとえば疎水表面、すなわちたとえばテフロンでできた、疎水性にした表面であるのが当然である。

表面は、液滴を収容できるように、１個以上の穴（単数）または穴（複数）（凹み（複数））を持っていてもよく、１個以上の突出部（複数）、隆起のない平らな表面であってもよく、あるいは、凹みおよび／または突起および／または平らな表面の組合せであってもよい。エレクトロウェッティング移動技術が使用されるとき、下記に示すように、表面は液滴を移動するように分極化させることができる導線（対電極）を備えていてもよい。

この表面は、蓋で覆われているか、または覆われていない、当業者に公知のラボオンチップの表面であってよい。

液滴（複数）を覆い、イオン液体の蒸発を防ぐための蓋を存在させることは必須ではないので都合がよい。しかしながら、実行される化学反応が特定の条件、たとえば不活性雰囲気、アルゴン気流、あるいは有毒な揮発性生成物の吸引を必要とするならば必要であろう。

本発明によれば、イオン液体の第一の液滴および第二の液滴を、たとえばラボオンチップの表面の上に置くことができる。本発明によると、表現「イオン液体の第一の液滴およびイオン液体の第二の液滴」は、イオン液体の、またはイオン液体に導入された試薬（複数）の性質によって、同一であるかまたは異なっている少なくとも２個の液滴が、前記表面の上へ置かれていることを意味する。本明細書はもちろん、独立して前記表面の上へ置かれる液滴の各々に適用される。

本発明の方法において、態様に関係なく、たとえば同一表面上へ１、２、３、４、５、・・・１０００個の液滴を置くことが可能であり、これらの液滴は、体積、および／またはイオン液体の性質、および／またはイオン液体に導入された試薬の性質によって、同一であるかまたは異なっている。したがって、本発明は、同じラボオンチップの上で、同時に化学的および／または生化学的反応（たとえば分析されるべき試料の上で特別な利点を示す。

本発明の方法の実施において、第一の液滴および第二の液滴は、結びつけることができる。本発明によれば、表現「第一および第二の液滴は結びつけることができる」は、表面上に置かれた少なくとも２個の液滴が、特にそれらを混合するように、および／または、たとえば第一および第二の試薬を結びつけるようにそれらの内容物を混合することができることを意味する。用語「第一および第二の試薬」は、少なくとも２種の試薬を意味し、液滴の各々は１種以上の試薬を含んでいてよく、液滴の各々は官能化された、または、官能化されていないイオン液体からなっていてよい。

したがって、２個の液滴を結びつけること、すなわち合体させることにより、化学的反応または生化学的反応（複数）を開始すること、または、単に試薬および／またはイオン液体の混合を実行することができる。たとえば、液滴の１つがタスク特定イオン液体を含み、他がマトリックスイオン液体および試薬を含む場合、これらのイオン液体の液滴を結びつけること、または接触させることにより、試薬とイオン液体の官能基間で望ましい化学反応を実行できる。

数個の液滴を結びつけることは、同時にまたは順次行うことができる。具体的には、第一に、２個以上の液滴は、混合時に内容物を化学的に反応させるように、単一の液滴を形成するため結びつけることができる。ついで第二に、混合あるいは他の化学反応または生化学的反応などを実行するように、前の二つによる混合物に、第三のおよびそれ以上の液滴を添加することができる。このように本発明によって、たとえばラボオンチップの上で単に液滴を結びつけることによって、一連の化学および／または生化学的反応を非常に容易に実行することができる。

本発明の実施は、実施例１によれば、添付の図１に概略的に図示されているように、以下の工程の連続からなっていてよい：
ｉ 試薬Ｂと反応するか、またはしないかもしれない官能基Ａによって官能化された、イオン液体またはオニウム塩からなるイオン液体（ＬＩ−−−Ａ）の第一液滴を、たとえばラボオンチップの反応チャンバの中で、表面上に置く。
ｉｉ 試薬Ｂを含むマトリックスイオン液体の第二の液滴をこの表面上に置く。
ｉｉｉ 第一および第二の液滴を、たとえば上述のような移動技術によって結びつける。
ｉｖ 官能基Ａと試薬Ｂを化学反応させるのに適当な時間後、イオン液体が反応Ａ＋Ｂの生成物（Ｃ）で官能化されている液滴（ＬＩ−−−Ｃ）を得る。

「−−−」は、イオン液体と、官能基またはイオン液体を官能化する分子との間の化学結合を示す。たとえば、共有結合などである。

他の試薬を含むイオン液体の他の液滴との融合の後、他の化学反応を実行することも可能である。

実施例２（図示しない）においては、イオン液体の２個の液滴は、マトリックスイオン液体であり、液滴の各々は、試薬ＡおよびＢの一つを含み、ＬＩのこれら２個の液滴を接触（合体）させることにより、結びつけられた２個の液滴から形成された液滴ＬＩの中での試薬ＡとＢとの混合、または試薬ＡとＢとの間の反応を実行することができる。この実施例では、液滴は官能性イオン液体でなく、マトリックスであるだけでもよい。後者の場合、試薬は溶媒の役割をするこれらのマトリックスの溶液中に単に存在する。

本発明の方法の実施はまた、実施例３によれば、添付の図２に概略的に図示されるように、上述の工程ｉからｉｖに加えて、以下の工程の連続からなる。
ｖ 試薬Ｄを含むイオン液体の第三の液滴をこの表面上に置く（工程ｉおよびｉｉの最初の２つのデポジションと同時に、あるいは工程ｉｉまたはｉｖの後）。
ｖｉ 前工程ｉｖの液滴を、たとえば上記の移動技術のような技術によって、イオン液体の液滴と結びつける。
ｖ 生成物Ｃと試薬Ｄを化学反応させるのに適当な時間後、液滴（ＬＩ−−−Ｅ）が得られ、その中で、イオン液体が反応Ｃ＋Ｄの生成物（Ｅ）によって官能化される。

イオン液体がすべてマトリックスイオン液体である実施例４において、混合物Ｘ＋Ｙ＋Ｚを含む単一の液滴は、イオン液体の３種の液滴（試薬Ｘ、ＹおよびＺの１つを各々含む）を結びつけることによって得られる。

本発明はまた、実施例５によれば、イオン液体の液滴中で、任意にアームＬ、具体的には１〜２０個の炭素原子を含むアルキル基により、イオン性実体Ｙ^＋−（使用された官能化された塩Ａ_２ ^＋Ｘ_２ ⁻のカチオンＡ_２ ^＋の一部）および／またはＹ⁻−（これは使用された官能化された塩Ａ_２ ^＋Ｘ_２ ⁻のアニオンＸ_２ ⁻の一部である）に結合した、最初の官能基Ｆ_０に固定された分子を調製する方法の実行を含む。前記カチオンは、Ｙ^＋−Ｌ−Ｆ_０という形体で存在し、および／または前記アニオンは、Ｙ⁻−（Ｌ）_ｋ−Ｆ_０（ｋは０または１）という形体で存在する。その方法は、上に定めたイオン液体の定義に基づいて書かれた、以下の工程を含む。
上述の組成のイオン液体液滴中での試薬Ｂ_１の最初の付加、および前記官能基Ｆ_０と試薬Ｂ_１の間の反応により、イオン性実体Ｙ^＋−（官能化された塩Ａ_２ ^＋Ｘ_２ ⁻のカチオンＡ_２ ^＋の一部）および／またはイオン性実体Ｙ^＋−（官能化された塩Ａ_２ ^＋Ｘ_２ ⁻のアニオンＸ_２ ⁻の一部）に結合した官能基Ｆ_１を生じる。これらは下の反応式の１つによる。

または

上述の組成のイオン液体液滴中での試薬Ｂ_ｉ（マトリックスイオン液体、固体試薬、液体試薬の液滴、または、Ｂ_ｉの水溶液の液滴によるかは要望による）のｎ−１回の連続的付加（１＜ｉ≦ｎ、ｎは２〜１０の範囲）は、各付加で試薬Ｂ_ｉと官能基Ｆ_ｉ−１を反応させることによりＦ_ｉが得られ、官能基Ｆ_ｎ−１上への試薬Ｂ_ｎのｎ−１の付加により官能基Ｆ_ｎが得られる。ｎ−１回の付加は下の反応式の１つにより示される。

または

カチオンＡ_２ ^＋および／またはアニオンＸ_２ ⁻のそれぞれのイオン性実体Ｙ^＋−またはＹ⁻−に結合した官能基Ｆ_ｎを開裂させることにより、一方ではイオン液体Ａ_１ ^＋Ｘ_１ ⁻の溶液中で形体Ｙ^＋−Ｌ−Ｆ_０、Ｘ_２ ⁻またはＡ_２ ^＋、（Ｙ⁻−（Ｌ）_ｋ−Ｆ_０）において、もしくは形体Ｙ^＋−Ｌ−Ｆ’_０、Ｘ_２ ⁻、またはＡ_２ ^＋、（Ｙ⁻−（Ｌ）_ｋ−Ｆ’_０）（式中、Ｆ’_０はＦ_０と異なる官能基を示す）において、官能化された塩Ａ_２ ^＋Ｘ_２ ⁻を、そして他方では、分子Ｍを回収することができる。下の反応式の１つによる。

または

または

または

試薬Ｂ_０〜Ｂ_ｎは、官能化されたイオン液体の液滴に溶解したマトリックスイオン液体の液滴により、連続的に供給することができる。分子Ｍは、実行する調製法の終わりに回収される。本発明で使用できるこの種のプロトコルは、文書［１０］に記載されている。

実施例６において、固定された試薬を含むイオン液体の液滴は、溶解され、最後に、マルチ塩のマトリックスＬＩ溶液を生じる。前の実施例に戻り、融解によって、固定されていない試薬をこれらの試薬を含むマトリックスイオン液体の液滴と反応させることもできる。

このように本発明の方法による液滴の連続的合体によると、従来のリアクターの場合と同様の方法で、非常に多くのタイプの化学および生化学的反応を実行するために、マトリックスイオン液体中で、あるいは官能化されたイオン液体と混合および反応を連続的に実行することができる。したがって、本発明による工程のシリーズは無数にある可能性がある。

これらのシリーズにおいて、種々の反応で使用されるマトリックスまたは官能化されたイオン液体は、同一であることも、異なることもある。このように、本発明によれば、前記の少なくとも第一のイオン液体および前記の少なくとも第二のイオン液体は、官能化された、または官能化されていないイオン液体からそれぞれ無関係に選択される。第一のイオン液体は、したがって、官能化されたイオン液体に加えて官能化されていないイオン液体を、またはその代わりに、官能化されていないイオン液体に加えて官能化されたイオン液体を含んでいてよい。同様にかつ無関係に、第二のイオン液体は、官能化されたイオン液体に加えて官能化されていないイオン液体を、またはその代わりに、官能化されていないイオン液体に加えて官能化されたイオン液体を含んでいてよい。もちろん、第一の液滴および第二の液滴は、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ無関係に上に示したような体積を有していてよい。

試薬（単数または複数）を互いに、または液滴のイオン液体が持っている官能基と化学的または生化学的に反応させる工程は、本発明の液滴マイクロリアクター中で、すなわち、官能化された、または官能化されていないイオン液体の液滴の中で実行されるという事実は別として、先行技術の従来のリアクター（すなわち障壁に囲まれたリアクター）における化学的反応または生化学的反応工程と同じように実行される。

本発明によれば、反応はあらゆる化学的反応または生化学的反応であってよい。本発明のマイクロリアクター中で実行することができる反応の例として、下記の反応が言及される。
可溶性支持体上での組み合わせ化学および合成の反応、たとえば文書［１１］に記載されている反応。
酵素反応；たとえば、リパーゼを使用する反応（文書［１２］に記載されている反応）。
触媒反応；たとえば、オレフィンメタセシス（文書［１３］に記載されている反応）。
危険な反応；たとえば文書［１４］に記載されている、アジドを含む反応。
電気化学反応；たとえば文書［１５］に記載されている、化学結合の陰極開裂。
触媒および均一系触媒の異性化。
化学的反応または生化学的反応の最適化。
平行合成。
収束的合成。
検出されることができる化学的または生物学的分子（標的分子）または検出することができる化学的または生物学的分子（プローブ分子）、たとえばタンパク質、酵素、核酸（ＤＮＡおよびＲＮＡ）、糖タンパク質、脂質などのイオン液体の上での固定化。

この反応工程において、先行技術の従来のリアクター中で問題となる化学反応または生化学的反応を実行するのに適した操作条件は、したがって、本発明においてイオン液体の液滴中で実現される。たとえば、マイクロリアクターを形成する液滴の各々は、イオン液体が不揮発性であるゆえに、従来の有機化学反応を可能にするように（たとえば２００℃以上まで）加熱することができる。

イオン液体中で実行される化学反応は、周囲温度でも、または高温でも実行することができる。また、イオン液体の液滴の中で実行される化学反応（複数）の間または後に得られる生成物（複数）は、直接ラボオンチップの中で、たとえば当業者に周知のように比色または電気化学的検出によって、あるいはラボオンチップの外で、たとえば高速クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）技術、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）技術によって、分光分析の技術によって、核磁気共鳴（ＮＭＲ）によって、赤外線（ＩＲ）によって、可視域の紫外線（ＵＶ）によって、質量分析（ＭＳ）によって、質量分析に結合した液体クロマトグラフィーによって（ＬＣ／ＭＳ）、比色測定によって、または分析されるべき分子を検出するために当業者に周知のあらゆる他の適当な解析手法によって検出され、または定量される。

前記分析は、液滴中で直接（たとえば、上記の技術のようなＮＭＲ、ＨＰＬＣまたは他の技術によって）実行され、またはイオン液体に結合した反応生成物を解放した後、イオン液体の液滴中で実行された反応からの生成物（複数）の開裂（実施例１参照）、および／または抽出および／または精製によって実行される。この抽出は、たとえば文書［１０］に記載されている技術によって実行される。

本発明によれば、使用する方法に関係なく、表面上でイオン液体の液滴（複数）を移動する工程を含むこともある。

液滴（複数）の移動には色々な目的があるが、たとえば上記の、液滴およびそれらの内容物の間での混合操作（複数）および化学的反応または生化学的反応（複数）を適用する上で、表面の上に置かれたイオン液体の２個以上の液滴を結びつけるという目的を挙げることができる。しかしまた、イオン液体の液滴の、ラボオンチップのある反応域から前記ラボオンチップの他の反応域へ、またはラボオンチップの反応域から前記ラボオンチップの検出領域へ移送するという目的も挙げることができる。

本発明の液滴マイクロリアクターの移動は、表面上で液滴を移動させるために当業者に知られているあらゆる技術によって実行されうる。

本発明によれば、下記から選択された移動技術があると都合がよい。
たとえば振動による、毛管作用による、ボタンによる、あるいは、移動可能な支持体上での輸送による機械的移動。
本発明で使用できる、移動可能な支持体上での輸送の例は、たとえば文書［１６］に記載されている「コンベヤーベルト」である。

たとえばエレクトロウェッティングによる静電移動。
本発明に関連して、エレクトロウェッティングによりイオン液体の液滴を移動する技術が発見された。具体的には、イオン液体がエレクトロウェッティングにより液滴の形で表面上を移動させることができるという性質を持つことを、本発明の発明者らが研究の間に初めて明らかにした。この技術は本発明の方法の実施において、とりわけ「ラボオンチップ」応用において特に有利である。たとえば使用される力が静電力である、文書［５］に記載されている誘電体上のエレクトロウェッティングを使用することができる。液滴は、誘電体層および疎水層によって遮断されている電極のネットワークの上にある。液滴の近くにある電極を活性化するとき、活性化した電極と液滴（対電極によって絶えず分極化されている）の間の誘電体層および疎水層がキャパシタンスとして働くゆえに、静電荷効果が活性電極上で液滴を移動させる。対電極はエレクトロウェッティングによる移動にとって必須であり、移動の間、対電極が液滴との電気的接触を維持する。この対電極は、文書［５］に記載されているようにカテナリー（Ｃａ）であっても、埋設電線、またはシステム内のキャップ上の平面電極であってもよい。電極は、金属層、たとえばＡｕ、Ａｌ、ＩＴＯ、Ｐｔ、ＣｒおよびＣｕから選択された１種の金属によるコーティング、またはフォトリソグラフィによって生産することができる。ついで、基材は、たとえばＳｉ_３Ｎ_４またはＳｉＯ_２の、誘電体層で被覆される。最後に、疎水層による被覆、たとえば、テフロンによるスピンコーティングが実行される。エレクトロウェッティング技術によって、イオン液体の複数の液滴をより接近させるように移動し、複雑なプロトコルを実行するために、任意にそれらを混合するように結びつけることが可能である。文書［５］は、本発明で使用することができる、平面の液滴を操作するために近接した一連の電極の使用例を示している。このタイプの移動は、たとえば環境モニタリング、品質管理、医学的分野における生化学的、化学的または生化学的テスト装置などにおいて使用することができる。

誘電力による移動。
この技術は、２種の混合しない流体の間の境界面を操作するものである。文書［１７］は、たとえば本発明で使用することができる、電気的に制御される誘電液体移動のための装置を記載している。一滴の液体が、対電極を含む２つの面の間に置かれ、前記液滴は、電極を含む２つの面の間のスペースによって規定された環境よりも大きな誘電率を示す。移動は、対電極に電圧をかけることによって電気的に制御される。また文書［１８］に、本発明において使用することができるこの技術の変形が記載されている。

たとえば文書［１９］に記載されている技術による、温度勾配、または電気毛管現象による移動。
前記技術は、イオン液体の液滴を温度勾配の中に置くものである。このことによりマランゴニー（Marangonie）効果によって液滴の界面で流体循環が起こる。この流体循環により液滴が移動する。
たとえば文書［２０］で記載されている技術による、圧力波または音波移動。
前記技術は、疎水表面の上に音波を伝達させるものである。その波は、液滴の湿潤を妨げ、移動させる。

本発明により、体積が小さく、障壁のないリアクターの中で化学的反応または生化学的反応を実行することができる。さらに、タスク特定イオン液体は、溶液におけるのと同じ反応性をもつ化学反応を実行することができる。さらに、前記反応をモニターされることができ、反応生成物は、たとえば開裂の後に容易に精製することができる。
本発明の液滴マイクロリアクターに関しては、チャンネルのブロッキングがない。また、たとえばシリンジポンプまたはポンプを使用するときの、水力学的モードにおける負荷損失がない。また先行技術のマイクロリアクターには存在するデッドボリュームがない。
そのうえ、チャンネルとは異なり、本発明には拡散の問題がない。反応は、安定した濃度で、かつ、個別化されたままで存続する。さらに、本発明のマイクロシステムは、製作するのに費用がかからず、また具体的には使用される溶媒、作業温度、圧力などによる、侵食性の化学環境に適合するマイクロシステムである。

非限定的な説明のための添付の図を参照した後述の実施例を読むことにより、本発明の他の特性および長所がさらに明らかになる。

数個の化学反応のシリーズを実行するための、液滴の移動を伴う本発明の方法の実行：
グリエコ（Grieco）の反応の場合

イオン液体の３個の液滴（各々の体積は０．５μｌ）を、文書［１６］に記載され、添付の図３および６に図式的に示されている反応チャンバの、テフロンコートの表面の上に置く。
本実施例で使用する液滴は、以下の組成を持つ。
液滴１：［ｔｍｂａ］［ＮＴｆ_２］の１Ｍ溶液中に、アンモニウム塩１に固定した４−アミノ安息香酸（下記の反応式参照）を含む液滴。
液滴２：［ｔｍｂａ］［ＮＴｆ_２］の０．５Ｍ溶液に、２等量の４−ニトロ−ベンズアルデヒドおよび１．２等量のＴＦＡを含む液滴。
液滴３：［ｔｍｂａ］［ＮＴｆ_２］の１Ｍ溶液中にインデン１０等量を含む液滴。

本実施例で使用する液滴移動技術は、図６（１個の液滴のみを図６に示す）に図式的に示されるように動作する、エレクトロウェッティング移動技術である。支持体（Ｓ）は、電源（Ｖ）に接続している、電極（Ｅ）、誘電体層（Ｄ）、疎水層（Ｈ）および接続手段（Ｃｏ）のネットワークを含むように構築されている。液滴（Ｇ）は、電極（６Ａ図）のネットワークの上にあり、液滴は誘電体層および疎水層によって絶縁されている。

液滴の近くにある電極のひとつを活性化すると、活性化した電極と電圧下にある液滴の間の誘電体層および疎水層がキャパシタンスとして働き、表面は荷電され、液滴が対電極によって絶えず分極化されているので、静電荷効果が活性電極上で液滴を移動させる。対電極はエレクトロウェッティングによる移動には必須であり、移動の間、対電極が液滴との電気的接触を維持する。この対電極は、この場合カテナリー（Ｃａ）である。電極は、フォトリソグラフィによって、金の層で被覆されることによって作られる。ついで、基材をＳｉＯ_２の層で被覆する。最後に、テフロンの層をスピンコーティングによって沈着させる。

液滴は、この電極の表面上に静電的に引きつけられる（図６Ｂ）。こうして、電極ネットワークの電極の一つまたは他を選択的に活性化することによってイオン液体の液滴を一緒により近くに移動させ、さらには混合することができる。支持体の上に置かれたカテナリー（Ｃａ）により、液滴を分極化させることができる。

この例では、上述の液滴は連続的に結びつけられるように移動させられる。図３は、使用されるプロトコルの略図である。
第一の液滴（１）は第二の液滴（２）の方へ移動し、第二の液滴は第一の液滴の方へ移動し、これらの２個の液滴を結びつけた後に混ぜることによって形成された液滴（１＋２）は第三の液滴（３）の方へ移動し、液滴（４）を形成する。３個の液滴の融合の後、得られた混合物を１５分間周囲温度でインキュベートする。これで、グリエコの反応は完了する。

液滴中の反応の後、液滴（１．５μｌ）をエッペンドルフチューブの中に回収し、イオン液体から過剰の生成物、または代わりに副産物を抽出するために、エーテル（３×２０μｌ）で、数回洗浄する。エーテルによりこれらの製品は可溶化されるが、選択したイオン液体とは混和しない。ついで、イオン液体から過剰な生成物あるいは副産物を除く。

本実施例で実行される化学反応は、下の反応式によって要約され、式中、［ｂｔｍａ］［ＮＴｆ_２］はマトリックスイオン液体を示し、ＴＦＡはトリフルオロ酢酸を示す。

生成物２は、メタノール中ＮＨ_３の７Ｎ溶液の存在下で周囲温度での一夜のインキュベーションの後、支持体から切り離した。このように、下記の反応式において、処置Ｘは下の逐次的工程を含む。
１）エーテルで洗浄する
２）周囲温度（Ｔ°Ａ）で、ＮＨ_３／ＭｅＯＨ
３）メタノールの蒸発の後にエーテルによる抽出

この反応の逆相ＨＰＬＣ分析は、開始時の官能化された塩に対して観察されたのとは異なる滞留時間を有する最終生産物が出現したことを示す。

使用したＨＰＬＣ分析条件は、以下の通りであった。
・カラム：Ｃ_１８ ノバ−パック （Ｎｏｖａ−Ｐａｋ）（登録商標）、３．９×１５０ｍｍのカラム、パート番号ＷＡＴ ０８６３４４、ウォーターズ（Ｗａｔｅｒｓ）（商標）
・条件：
ＣＨ_３ＣＮ／Ｈ_２Ｏ：２:１
ＣＨ_３ＣＮ ＨＰＬＣ（カルロ エルバ（Ｃａｒｌｏ Ｅｒｂａ）（商標））
２０ｍｍｏｌの酢酸アンモニウムおよび１％の酢酸のＨ_２Ｏの溶液
λ＝２５４ｎｍ
流速＝１．５ｍｌ／分
圧力：９．５８×１０^５〜ｌ０．０７×１０^５Ｐａ（１３９０〜１４６０ｐｓｉ）
カラム温度：３０℃

図４は、化学反応が実行される前に、タスク特定イオン液体（１）の液滴の上で得られたクロマトグラムのプロットである。

図５は、化学反応および洗浄の後、イオン液体（４）の液滴で得られたクロマトグラムのプロットである。

図７は、反応生成物の放出を可能にする処置Ｘによって実行された開裂に続けられるクロマトグラムのプロットである。生成物２の消失、３．６５分である滞留時間、そして３．０６分に３の出現が観察される。この図には、実線として、出発物質とエステル交換された生成物との混合物と、ＮＨ_３／ＭｅＯＨとの３時間の接触の後に得られたプロット、また、不連続な線として、一晩中の反応（１２時間）の後エステル交換反応が完了し（したがって、イオン液体からの脱離）、出発物質がもはや検出されないプロットが示される。

本発明の方法により実行される脱トリチル化反応

マトリックスイオン液体（［ｂｔｍａ］［ＮＴｆ_２］）の各々０．５μｌの２個の液滴は、文書［１６］に記載されている反応チャンバのテフロンコートした表面の上に置かれる。各液滴は試薬を含む：液滴Ｎｏ．１はトリチル化されたチミジン塩基を含み、液滴Ｎｏ．２はジクロロ酢酸を含む。液滴Ｎｏ．１は、エレクトロウェッティング技術を使用して他の液滴の方に集まるようにする。印加する電圧は、４５Ｖである。２個の液滴を融合した後、混合物を、５分間周囲温度でインキュベートする。液滴がオレンジ色を呈色すれば、望ましい生成物が形成したことを示す。
実行した化学反応は、以下のものである。

式中、ＤＣＡはジクロロ酢酸を、ＥＷＯＤは、エレクトロウェッティングによる移動を示す。

酵素反応の実行

第一の反応混合物は、以下の通りに調製する。
５０ｍＭクエン酸塩−リン酸緩衝液、ｐＨ６．５（１０ｍｌ）、ｏ−フェニレンジアミン（ＯＰＤ、２０ｍｇ）、過酸化水素水（４μｌ）。この混合物の液滴（体積０．５μｌ）を、マトリックスイオン液体（［ｂｔｍａ］［ＮＴｆ_２］）（０．５μｌ）に溶解する。
第二の反応混合物は、以下の通りに調製する。
マトリックスイオン液体（［ｂｔｍａ］［ＮＴｆ_２］）（０．９μｌ）および西洋ワサビ過酸化酵素（２０μｍで０．１μｌ）。混合物の各々の液滴（０．５μｌ）を、上の実施例１、２で使用した反応チャンバのテフロンコートの表面の上に置く。液滴Ｎｏ．２は、エレクトロウェッティング技術を使用して、他の液滴の方に集まるようにする。印加電圧は４５Ｖである。２個の液滴を融合した後、混合物を２０分間周囲温度でインキュベートする。２，３−ジアミノフェナジンを形成する酵素反応に特有の茶色の呈色が観察される。

還元反応を実行するための液滴の移動による本発明の方法の実施

体積が各々０．３μｌである２個のイオン液体の液滴を、文書［１６］に記載され、添付の図３、図６に略図で示されている反応チャンバのテフロンコートした表面の上に置く。この実施例に使用される液滴は、以下の組成を持つ。
液滴１：［ｂｍｉｍ］［ＢＦ_４］の溶液［０．５Ｍ］中にアンモニウム塩４（下の反応式参照）に固定されたアルデヒドの液滴。
液滴２：［ｂｍｉｍ］［ＢＦ_４］の中のＢＨ_３・ピリジン［１０等量］の液滴。

ついで、エレクトロウェッティングにより５５Ｖの電圧を印加することによって、液滴の１つを他の方へ集める。液滴の融合の後、得られた混合物を、周囲温度（１８〜２５℃）で２時間インキュベートする。液滴中で反応させた後、液滴（０．６μｌ）を、エッペンドルフ（Ｅｐｐｅｎｎｄｏｒｆ）（登録商標）チューブ中に回収し、イオン液体から過剰の生成物あるいは副産物を抽出するために、エーテル（３×２０μｌ）で、数回洗浄する。エーテルはこれらの生成物を溶解するが、選択されたイオン液体とは混和しない。ついで、前記混合物をポジティブモード（エレクトロスプレー）での質量分析に注入する。こうして、添付の図８に示されたスペクトルが得られ、２５２．２ｕｍａに、アルデヒドの還元により生成されたアルコール５に相当する分子イオンを示している。１３９．３、３６５．５、および４７８．５にあるピークは、それぞれ、ｂｍｉｍ^＋、［２ｂｍｉｍ、ＢＦ_４ ⁻］^＋イオン、および付加体［アルコール５、ｂｍｉｍ、ＢＦ_４ ⁻］^＋に相当する。

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［１９］ヤニン（Yanin）Ａ．Ｌ．、リウ（Liu）Ｗ．、レネカー（Reneker）Ｄ．Ｈ．、「ジャーナル・アプライド・フィジックス（J. Appl. Phys.）」９１巻、No．７、ｐ．４７５１〜４７６０（２００２年）
［２０］Ａ．ウイックスフォンス（Wixfonth）、Ｊ．スクニバ（Scniba）、Ｃ．ゴエ（Gauer）、「ＭＳＴ−ニュース（MST-NEWS）」、５−２００２

官能基Ａ（ＬＩ−−−A）で官能化されたイオン液体の液滴と、試薬Ｂを含むマトリックスイオン液体の液滴を結びつけることにより、本発明の方法によって実行される、液滴マイクロリアクター中で生成物Ｃを作るための化学的および／または生化学的反応の略図である。 官能化されたイオン液体（ＬＩ−−−Ａ）の液滴と試薬Ｂを含むマトリックスイオン液体の液滴を結びつけ、イオン液体（ＬＩ−−−Ｃ）で固定された生成物Ｃを形成し、ついでＬＩ−−−Ｃを、試薬Ｄを含むマトリックスイオン液体の液滴と結びつけることにより、本発明の方法によって実行される、液滴マイクロリアクター中で生成物Ｅを作るための化学的および／または生化学的反応の略図である。 本発明の方法を実施するための、エレクトロウェッティングによるイオン液体の液滴の移動の略図である。 本発明の方法によって化学的反応または生化学的反応を実行する前に、タスク特定イオン液体の液滴上で得られる、クロマトグラムのプロット（Ａ（吸光指数）＝f（時間（分）））を示すグラフである。 図４のタスク特定イオン液体の液滴上で、しかし本発明の方法による化学的反応または生化学的反応および洗浄の後で得られた、クロマトグラムのプロット（Ａ＝ｆ（時間（分）））を示すグラフである。 移動工程を含むとき、本発明の方法を実施するために、エレクトロウェッティングによってイオン液体の液滴を移動させる装置の模式図である。 移動工程を含むとき、本発明の方法を実施するために、エレクトロウェッティングによってイオン液体の液滴を移動させる装置の模式図である。 移動工程を含むとき、本発明の方法を実施するために、エレクトロウェッティングによってイオン液体の液滴を移動させる装置の模式図である。 本発明の方法を実施した後、イオン液体に固定された反応生成物を分離する反応の時点でタスク特定イオン液体の液滴の上で得られた、クロマトグラム（Ａ＝（ｆ（時間（分）））のプロットを表すグラフである。 実施例４で得られた分光分析スペクトル（強度＝ｆ（ｍ／ｚ））である。

Claims (34)

1. 少なくとも１種のイオン液体を含む液滴から成ることを特徴とするマイクロリアクター。
2. 前記イオン液体が溶媒を含む、請求項１に記載のマイクロリアクター。
3. 前記イオン液体が少なくとも１種の試薬を含む、請求項１に記載のマイクロリアクター。
4. 前記少なくとも１種のイオン液体が官能化された、または、官能化されていないイオン液体である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロリアクター。
5. 前記官能化されたイオン液体に加えて官能化されていないイオン液体を含む、または、
   前記官能化されていないイオン液体に加えて官能化されたイオン液体を含む、請求項４に記載のマイクロリアクター。
6. 前記液滴が１ｐｌ〜１０μｌの体積を持つ、請求項１に記載のマイクロリアクター。
7. 前記少なくとも１種のイオン液体がアンモニウム塩、ホスホニウム塩、イミダゾリウム塩、オニウム塩またはこれらの塩の混合物から選択される、請求項１に記載のマイクロリアクター。
8. 少なくとも１種のイオン液体の液滴を表面の上に置く工程と、
   この少なくとも１種のイオン液体に、それが液滴の形で置かれる前または後で、少なくとも１種の化学的または生化学的試薬を導入する工程と、
   前記液滴の中で、前記試薬を前記イオン液体と、および／または前記試薬（複数）を互いに、化学的にまたは生化学的に反応させる工程と、を含む化学的反応または生化学的反応を実行する方法。
9. 前記イオン液体の液滴が溶媒を含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記少なくとも１種のイオン液体が官能化された、または、官能化されていないイオン液体を含む、請求項８または９に記載の方法。
11. 前記液滴が、
    前記官能化されたイオン液体に加えて官能化されていないイオン液体を含む、または、
    前記官能化されていないイオン液体に加えて官能化されたイオン液体を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記液滴が１ｐｌ〜１０μｌの体積を持つ、請求項８に記載の方法。
13. 前記イオン液体がアンモニウム塩、ホスホニウム塩、イミダゾリウム塩およびオニウム塩、またはこれらの塩の混合物から選択される、請求項８に記載の方法。
14. 前記液滴が、手動のデポジション（deposition）、またはオートメーション化した、もしくは、オートメーション化していない液滴ディスペンサによるデポジション、または表面の上に置かれた、比較的大きな液滴の分画によるデポジション、から選択される技術によって表面の上に置かれる、請求項８に記載の方法。
15. 前記表面がラボオンチップの表面である、請求項８に記載の方法。
16. 前記表面がテフロン表面である、請求項８に記載の方法。
17. 機械的移動、静電気移動、熱的移動または音波移動から選択される技術によって前記表面の上にイオン液体の液滴を移動する工程を含む、請求項８に記載の方法。
18. 表面の上に、少なくとも１種の第一のイオン液体の第一の液滴を置く工程と、
    前記表面の上に、少なくとも１種の第二のイオン液体の第二の液滴を置く工程と、
    任意に、前記第一のイオン液体に、それが液滴の形で前記表面の上に置かれる前か後に、少なくとも１種の第一の化学的または生化学的試薬を導入する工程と、
    任意に、前記第二のイオン液体に、それが液滴の形で前記表面の上に置かれる前か後に、少なくとも１種の第二の化学的または生化学的試薬を導入する工程と、
    単一の液滴を形成するように、前記第一の液滴および前記第二の液滴を結びつける工程と、を含む、イオン液体の液滴を混合する方法。
19. 表面の上に少なくとも１種の第一のイオン液体の第一の液滴を置く工程と、
    前記表面の上に少なくとも１種の第二のイオン液体の第二の液滴を置く工程と、
    前記第一のイオン液体に、それが液滴の形で前記表面の上に置かれる前か後に、少なくとも１種の第一の化学的または生化学的試薬を導入する工程と、
    前記第二のイオン液体に、それが液滴の形で前記表面の上に置かれる前か後に、少なくとも１種の第二の化学的または生化学的試薬を導入する工程と、
    単一の液滴を形成するように、前記表面の上で前記第一の液滴および前記第二の液滴を結びつける工程と、
    前記第一の液滴および前記第二の液滴によって形成された前記単一の液滴の中で、前記第一の試薬を前記第二の試薬と化学的にまたは生化学的に反応させる工程と、を含む化学的反応または生化学的反応を実行する方法。
20. 前記第一のイオン液体の液滴が溶媒を含む、請求項１８または１９に記載の方法。
21. 前記第一のイオン液体が少なくとも１種の試薬を含む、請求項１８または１９に記載の方法。
22. 前記少なくとも１種の第一のイオン液体、および前記少なくとも１種の第二のイオン液体が、官能化された、または、官能化されていないイオン液体から独立して選択される、請求項１８〜２１のいずれか１項に記載の方法。
23. 前記第一のイオン液体が、
    前記官能化されたイオン液体に加えて官能化されていないイオン液体を含む、または、
    前記官能化されていないイオン液体に加えて官能化されたイオン液体を含む、請求項２２に記載の方法。
24. 前記第二のイオン液体が、
    前記官能化されたイオン液体に加えて官能化されていないイオン液体を含む、または、
    前記官能化されていないイオン液体に加えて官能化されたイオン液体を含む、請求項２２または２３に記載の方法。
25. 前記第一の液滴および前記第二の液滴が同一であるか、または異なっており、各々の液滴が１ｎｌ〜１０μ１の体積を持つ、請求項１８または１９に記載の方法。
26. 前記第一および前記第二のイオン液体が、各々互いに無関係に、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、イミダゾリウム塩、オニウム塩またはこれらの塩の混合物から選択される、請求項１８または１９に記載の方法。
27. 前記第一および／または前記第二の液滴が、手動のデポジション、または、オートメーション化した、もしくは、オートメーション化していない液滴ディスペンサ、または表面に置かれた、比較的大きな液滴の分画によるデポジションを含むグループから選択される技術によって前記表面の上に置かれる、請求項１８または１９に記載の方法。
28. 前記表面がラボオンチップの表面である、請求項１８または１９に記載の方法。
29. 前記表面がテフロン表面である、請求項１８または１９に記載の方法。
30. 機械的移動、静電気移動、熱移動または音波移動から選択される技術によって、前記表面上でイオン液体の前記第一の液滴および／またはイオン液体の前記第二の液滴を移動させる工程をも含む、請求項１８または１９に記載の方法。
31. 化学的反応または生化学的反応を実行する方法における、請求項１８に記載の方法の使用。
32. 前記化学的反応または前記生化学的反応が、合成反応、表面上への化学分子または生化学分子の固定化のための反応、酵素反応、触媒異性化反応、触媒反応および電気化学反応からなるグループから選択される反応である、請求項８、１９または３１に記載の方法。
33. 化学的反応または生化学的反応を最適化する方法における、請求項８、１９または３１に記載の方法の使用。
34. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロリアクターを少なくとも１個含むラボオンチップ。

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