還元処理を利用したリグニンの化学構造解析

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K14767
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 秋山 拓也 東京大学, 農学生命科学研究科, 助教 (50553723)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 還元型リグニン / 立体化学 / メチレン

Outline of Annual Research Achievements

リグニンを構成するフェニルプロパン単位の側鎖部分にはαとβ位の2種類の不斉炭素が含まれており、これらの不斉炭素はどちらもRとS配置の両方の絶対配置を有する炭素であるため、リグニンの高分子構造には多数の立体異性体が含まれる。本研究の目的は、1.還元処理によりリグニンの不斉炭素を半減させること、次に、この還元処理により立体異性を起因とする構造の複雑さを解消することで、2.リグニンのNMRスペクトルがどの程度単純化し、化学構造をどの程度詳細に解析可能かを明らかにすることにある。本計画は、1.　側鎖β位、および芳香核5位、4位、1位の結合を保持したまま、α位不斉炭素を選択的にメチレン基へ還元する方法の確立、2.単純化された還元リグニンのNMR構造解析、で構成される。尚、解析手段としてはNMR法の他に、還元処理の定量的評価手法として化学分解法を用いる。
初年度（H27年度）は、グアイアシル型の非フェノール性リグニンβ-O-4モデル化合物（ベラトリルグリセロール-β-グアイアシルエーテル）を合成し、同β-O-4化合物の還元処理を試みた。酸性下、還元剤としてシリルヒドリドを用いることにより、α位不斉炭素（ベンジル位）が選択的にメチレン基へ還元されることを確認した（α位還元型β-O-4）。なお、副反応として、ここで生成したα位還元型β-O-4の一部は、γ位水酸基がシリル化されていることが分かった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

目的の通り、リグニンモデル化合物のα位炭素がメチレン基へ還元された。その際に副反応が生じたが、これは本分析手法を開発する上で致命的な種類の副反応ではなく、今後、反応条件や後処理等の改良により回避できると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

計画に変更は加えず、優先度の高い項目から実験を実施していく予定である。

Causes of Carryover

当初、初年度（H27年度）に計画していたβ-5型モデル化合物の化学合成およびその還元処理を、H28年度に予定しており、これらの実験に使用する試薬やガラス器具等の消耗品を購入する必要があるため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

β-5型モデル化合物の化学合成およびその還元処理に必要となる試薬やガラス器具等の消耗品の購入、および当初よりH28年度に予定していた物品費、旅費、謝金に使用する計画である。