2016 Fiscal Year Annual Research Report
イオン液体による木質バイオマスからの有用フラン化合物生成プロセスの構築
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16H04958
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University |
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Principal Investigator |
宮藤 久士 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (00293928)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
巽 大輔 九州大学, 農学研究院, 准教授 (60293908)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | イオン液体 / 木質バイオマス / フラン化合物 / 化学変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、イオン液体を用いた木質バイオマスの化学変換法の確立を目指し、未だ解明されていない木質バイオマスの各種フラン化合物への変換における基礎的な反応機構の解明を行うと同時に、フラン化合物のイオン液体からの抽出について検討を行い、それらの知見をベースとしたフラン化合物の高収率生成プロセスの構築を研究目的としている。その中で、本年度（平成２８年度）は、各種イオン液体中での木材からのフラン化合物生成反応挙動の解明およびイオン液体中における木材高分子の溶解状態と低分子化反応挙動の解明に関する検討を行い、下記のような研究成果が得られた。
イオン液体としてイミダゾリウム系イオン液体処理によるスギからフラン化合物である5-ヒドロキシメチルフルフラール（5-HMF）の生成挙動について検討を行った。120℃から140℃での反応を行った結果、140℃、4時間の反応条件で、最大27wt%の収率が得られた。反応温度が高くなるにつれて、最大収率に達する時間は短くなった。また、反応温度は最大収率後の5-HMFの減少速度にも影響し、反応温度が高いほど5-HMFの減少速度が大きくなることが分かった。
一方、イオン液体に溶解した木質バイオマスの特性を探る目的で、セルロースのイオン液体溶液からフィルムの調製を試みた。その結果、適度に疎水性を付与したフィルムを調製することが可能となり、従来のセルロースフィルム（すなわちセロハン）が持っていた吸湿による変形および溶媒の有害性という欠点が改善できる可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度（平成２８年度）の研究計画では、１）各種イオン液体中での木材からのフラン化合物生成反応挙動の解明と２）イオン液体中における木材高分子の溶解状態と低分子化反応挙動の解明を課題としていたが、両課題とも成果が得られており、学会での成果発表にも結び付いていることから、順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究成果を受けて、今後（平成２９年度）は当初の研究計画に従って、下記のような研究を推進していく。
１）イオン液体中におけるセルロースおよびヘミセルロースからのフラン化合物生成メカニズムの解明
まず多糖類であるセルロースおよびヘミセルロースについて、それぞれをイオン液体中で処理した時のフラン生成反応について検討していく。単糖類やさらに分子量の低い化合物の分析を行い、イオン液体中でのセルロースおよびヘミセルロースからのフラン化合物生成のメカニズムの解明を試みる。
２）リグニン由来化合物のフラン生成反応への影響
リグニンの低分子化により生じた各種リグニンモノマーのフラン化合物生成反応に対する影響について検討を行う。フラン化合物生成反応系にリグニンモノマーを共存させることで生じるフラン化合物への収率の変化について明らかにしていく。さらにこの反応系での静的光散乱分析も行うことで、イオン液体中に可溶化している高分子の存在状態に対してリグニンモノマーが及ぼす影響についても明らかにしていく。
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