2020 Fiscal Year Annual Research Report
固体触媒を用いたフルアルデヒドへの増炭反応を基軸とするバイオリファイナリーの構築
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17H04966
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
西村 俊 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (20610067)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ヒドロキシメチル化 / 酸化 / 還元的アミノ化 / ワンポット合成 / 水素化 / アルドール縮合 / 流通式反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
主に非可食性バイオマス由来のフルフラールから5-hydroxymethyl-2-furfural（HMF）への増反を起点に、酸化／還元等を経てより後段のバイオマス由来生成物へと連続的に変換が可能な触媒技術の確立を目指した。
HMF酸化反応による2,5-furandicarboxylic acid（FDCA）合成では、Au担持MgO-ZrO2触媒の開発に成功した。また、HMFの還元的アミノ化による5-aminomethyl-2-furylmethanol（FAA）合成では、Ru担持ベータゼオライト触媒を発見した。そこで、それぞれの触媒を用いてフルフラールからHMF生成を経てFDCAないしはFAA合成へと連続的にワンポット合成可能なプロセスの検証を行った。しかし、いずれの場合にも目的の生成物は確認できなかった。これは、前段の反応試剤であるホルムアルデヒドが要因として考えられ、後段反応の触媒毒ないしは後段反応の試剤と反応することで連続的なプロセスの進行を妨げる可能性が示唆された。ホルムアルデヒド以外の増反試剤としてバイオマス由来コハク酸によるアシル化も検討したが、温和な反応温度ではほとんどターゲットの反応を進行できなかった。
官能基変換反応を前段反応として再構想し、フルフラールの酸化生成物であるフロ酸のヒドロロキシメチル化を検討した。アンバリストやゼオライト酸触媒が当該反応に良い触媒となることが明らかとなった。また、フルフラールの官能基保護を施しアセトアルデヒド試剤としたビス化反応を検討したところ、GC-MSより生成物が確認できた。収率向上に課題はあるが、保護基を用いたビス化アプローチの可能性が示された。
その他、フルフラールから得られるコハク酸の水素化反応用とHMF転換の後段反応である2,5-hexanediolのアルドール縮合において、流通式反応にも適用可能な高活性触媒を開発した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
2020年度春季～初夏にかけては、新型コロナウィルス感染症拡大に伴い、発表申し込みを行った学会の中止により、成果報告に至らない発表が生じた。
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