2016 Fiscal Year Annual Research Report
One step conversion of monosaccharides into 1,3-butadiene via acetaldehyde
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15K13754
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
馬場 俊秀 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (50165057)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 1,3-ブタジエン / エリスリトール / キシリトール / マンニトール / リン酸水素ナトリウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エタノールから1,3-ブタジエンが一段で生成することはすでに知られている。この反応はエタノールからアセトアルデヒドが生成し、クロトンアルデヒドに転化し、さらにクロチルアルコールを経由することで1,3-ブタジエンに転化する。従って、エタノール以外の原料をエタノールに変換することができれば、その原料を直接1,3-ブタジエンに変換できる可能性が高い。そこで単糖から一段で1,3-ブタジエンを合成することに挑戦した。
単糖として四炭糖のエリスリトール、五炭糖のソルビトール、六炭糖のマンニトールをそれぞれ出発原料として、触媒探索、並びに反応条件が1,3-ブタジエンの収率に及ぼす影響を調べた。触媒にはリン酸系化合物、MgOを基本成分としたタルク系化合物、ゼオライト系化合物を調製した。糖アルコールは水に溶解させ、その溶液をマイクロフィーダーを用いて触媒層に供給した。また水素を同伴させて反応を行った。
リン酸水素ナトリウムをグラファイトに担持した触媒を用いて、反応温度400℃、糖アルコール分圧0.02気圧、水素分圧0.30気圧、水分圧0.68気圧の反応条件下で以下の結果を得た。いずれの場合も原料はすべて消失した（転化率100%）。そのときの1,3-ブタジエン収率は、エリスリトールを原料とすると10.2%、ソルビトールの場合には6.8%、マンニトールの場合には9.7%であった。主生成物はフランで、その選択率はいずれもおよそ50%であった。
今後の課題は、フランをテトラヒドロフランに水素化する触媒を合わせることで、1,3-ブタジエンの収率を高くすることである。ここでテトラヒドロフランから1,3-ブタジエンが選択的に合成できることがすでに知られている。従って、今回得られた結果は、糖アルコールからフラン、更にテトラヒドロフランを経由して、1,3-ブタジエンが生成する可能性があることを示している。
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