2002 Fiscal Year Annual Research Report
バクテリアセルロースを用いた天然セルロースの溶解挙動に関する研究
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13660337
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| Research Institution | Fukui National College of Technology |
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Principal Investigator |
山本 裕之 福井工業高等専門学校, 一般科目教室, 助教授 (00158304)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀井 文敬 京都大学, 化学研究所, 教授 (70124758)
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| Keywords | バクテリアセルロース / 溶解度 / 水酸化ナトリウム水溶液 / 固相ニトロ化 / 水素結合 / 天然セルロース / ミクロフィブリル構造 |
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| Research Abstract |
本研究はバクテリアセルロースの特徴である微細な繊維を用いることにより、一般的な溶媒である水酸化ナトリウム水溶液での溶解の可能性と、その溶解挙動を分子鎖レベルで解明することを目的としている。セルロースの溶解性には分子間および分子内水素結合が密接に関係していると考えられる。そこで、今年度はバクテリアセルロースのニトロ化過程における構造変化を詳細に検討し、その構造変化と水酸化ナトリウム水溶液での溶解性を検討した。
固相ニトロ化はバクテリアセルロースを無水硝酸と塩化メチレンの混合比を変えたそれぞれのニトロ化溶液中4℃で反応させて行った。溶解度は8%水酸化ナトリウム水溶液10mlにバクテリアセルロースおよびそのニトロ化溶液処理物100mgを溶解させて調べた。
まず、ニトロ化過程における構造変化を検討した結果、低酸濃度ではOH(6)の水酸基がまずフィブリルの表面からニトロ化されこと。次に中酸濃度では、酸がフィブリルの中に拡散し、結晶中のO6...O2の水素結合を切断し、その後ニトロ化が生じること。さらに、高酸濃度では酸の拡散とニトロ化がほとんど同時に生じることが明らかになった。
そこで、この酸拡散による水素結合切断現象を利用して、バクテリアセルロースの水酸化ナトリウム水溶液への溶解性を検討した。なお、ニトロ化を抑えるため高酸濃度ニトロ化溶液中、約-80℃で処理した。その結果、バクテリアセルロースは8%水酸化ナトリウム水溶液に約30%程度溶解するが、そのニトロ化溶液処理物はニトロ化溶液による処理時間に依存し、5分では約70%溶解し、10分、30分処理ではほぼ90%近く溶解する。さらに、60分処理でほぼ100%溶解することが明らかになった。
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[Publications] 山本裕之, 堀井文敬, 平井諒子: "バクテリアセルロースの固相反応とミクロフィブリル構造"セルロース学会第9回年次大会講演要旨集. 13-14 (2002)
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[Publications] Hiroyuki Yamamoto, Fumitaka Horii, Asako Hirai: "Microfibril Structure for Bacterial Cellulose as Revealed though Solid-Phase Nitration and Acetylation"Preprints of 1^<st> International Cellulose Conference. 111 (2002)
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[Publications] Hiroyuki Yamamoto, Fumitaka Horii, Asako Hirai: "Microfibril Structure for Bacterial Cellulose as Studied though Solid-Phase Nitration and Acetylation"Preprints of the 225^<th> ACS National Meeting. (2003)
