2018 Fiscal Year Research-status Report
四級アンモニウムイオンを反応媒体とした高効率バイオマス変換技術の開発
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17K18008
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| Research Institution | Kyoto Prefectural University |
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Principal Investigator |
細谷 隆史 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 助教 (40779477)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | リグニン / バニリン / テトラブチルアンモニウム / 酸素 / アルカリ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド（TBAH）中でのリグニンからの高選択的バニリン生産に関するものである。前年度までに、スギ木粉からのバニリン生産における最適条件として、スギ木粉14mg、1.25 mol/L TBAH（2.0mL）、酸素雰囲気下、NaOH存在下（200mg）の条件を提案しており、バニリン収率として、23 wt%（スギ木粉中のリグニン量ベース）を実現した。
本年度は、リグニンモデル化合物を用いた、TBAH中におけるバニリン生成機構の解明を行った。beta-エーテル型非フェノール性モデルおよび非フェノール性モデルのTBAH中での分解を行い、TBAH中ではNaOH中と比較して、生成物のカニッツァ路反応による不均化が抑制されることで、バニリン生成が促進されるメカニズムを提案した。本機構は非フェノール性モデル化合物で有効であったため、TBAHはリグニンの中間ユニットに主に作用することで、バニリン生成を促進していると考えられる。なお、フェノール性末端についてはTBAHの存在によりバニリン生成が逆に抑制されることを、モデル実験から見出しており、実際のリグニンの分解では、数で勝る中間ユニットの反応特性が顕著に現れることで、TBAH中でバニリンが高収率で生成していると示唆されている。
今後は本知見をもとに不均化反応を効率的に抑えるアンモニウムイオンやその他の試薬を模索することで、より効率的なバニリン生産が可能になると期待される。
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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
本研究は課題2年目であるが、申請当初における2年目の目標はTBAH中におけるバニリン生成機構の解明であった。「研究実績の概要」で述べたように、本年度の研究で反応機構の提案に成功しており、期待した通りの結果が得られたといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得られた反応機構に関する知見を用い、アンモニウムイオンの窒素上の最適な置換基について検討する。具体的には、現在ブチル基である置換基を、メチル、エチル、ヘキシルなどへと変更し、バニリン生成能力を調べるともに、生成能力に差があった場合はその機構を解明し反応条件にフィードバックすることで、最適なバニリン生産プロセスを提案する。
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