オリゴケミストリーサイクル構築のための超臨界水中反応による糖からの化学原料合成

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555211
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 阿尻 雅文 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (60182995)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 満 コンポン研究所, 研究員(研究職) ; 梅津 光央 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (70333846) ; 高見 誠一 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (40311550) ; 田島 聖彦 コンポン研究所, 研究員(研究職) ; 福里 隆一 SCFテクノリンク, 研究員(研究職)
• Keywords: 超臨界 / 水 / セルロース / 糖 / 加水分解 / 反応機構

Research Abstract

セルロースをケンダクさせ、それを高圧注入記によりフィードし、反応時間、反応温度、反応圧力を変えた実験を行なうことで、生成物の変化を評価した。反応圧力が高いほど、超臨界領域でも比較的温度が低いほど、セルロースの加水分解が支配的に生じ、副反応であるレトロアルドール反応を抑制できることを明らかにした。すなわち、超臨界であっても比較的低温、高圧領域(380-400℃、30MPa以上)に設定することで、オリゴ糖を主生成物として生成させうることを明らかにした。
次に、糖の分解による選択的化学原料回収について、糖をモデル物質として検討を行なった。まず、糖の超臨界水中での分解反応経路について、流通式反応器を用いて実験的検討を行なった。反応生成物の経時変化、反応速度の評価は、反応管長さを様々に変えた実験値より行なった。その結果、超臨界条件において、より高温、より低圧下では、糖は、レトロアルドール反応を介してグリコールアルデヒドし、エリスロースさらにグリコールアルデヒドを生成することがわかった。亜臨界条件、あるいは超臨界でもより高圧領域では、脱水反応による1,6アンハイドログルコース生成等が生成することがわかった。
グリコールアルデヒドは、次世代の生分解性ポリマーとして期待されている。しかし、本手法により、滞在時間と反応温度のみをパラメータとすることで、期待される成果が得られる手法について検討を行なった。その結果、90数%の収率、98%の選択率でグルコースからグリコールアルデヒドを生成しうることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Mitsuru Sasaki, Kohtaro Goto, Kiyohiko Tajima, Tadafumi Adschiri, Kunio Arai: "Rapid and selective retro-aldol condensation of glucose to glycolaldehyde in supercritical water"Green Chemistry. 4(3). 285-287 (2002)
• [Publications] Takafumi Sato, Gaku Sekiguchi, Motofumi Saisu, Masaru Watanabe, Tadafumi Adschiri, Kunio Arai: "Dealkylation and Rearrangement Kinetics of 2-Isopropylphenol in Supercritical Water"Ind. Eng. Chem. Res.. 41(3). 3124-3130 (2002)
• [Publications] Mitsuru Sasaki, Tadafumi Adschiri, Kunio Arai: "Fractionation of sugarcane bagasse by hydrothermal treatment"Bioresource Technology. 86. 301-304 (2003)
• [Publications] Tadafumi Adschiri, Kunio Arai: "Supercritical Fluids"Reactions and Reaction Theory in Supercritical Fluids. 11 (2002)