2021 Fiscal Year Annual Research Report
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20K22473
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| Research Institution | Hokkaido Research Organization |
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Principal Investigator |
近藤 永樹 地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 産業技術環境研究本部 工業試験場, 研究主任 (30884770)
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| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| Keywords | グルタミン酸 / 2-ピロリドン / アミノ酸変換 / 触媒 / 金属酸化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、水素ガスの加圧供給に代わり水から由来する水素を用いた水素添加機能を持つ触媒を開発し、その触媒をアミノ酸の変換反応に適応し、環境調和型かつ実現性のあるプロセスを設計する研究である。天然物から回収可能なグルタミン酸は、還元反応によりポリアミド４の原料となる2-ピロリドンへ変換が可能であるため、適した触媒の調製とグルタミン酸から2-ピロリドンへの変換反応について検討を行った。
まず、水素加圧による水素添加を必要としない触媒として、Zr系の有機金属構造体(MOF）及び金属酸化物微粒子の調製を行った。その結果、Zr系のMOFはソルボサーマル法により、金属酸化物は沈殿法により、各固体粉末の調製に成功した。調製した固体粉末はXRD等により目的である結晶構造が得られたことを確認した。
次に、調製した触媒を用い変換反応を実施し、そのプロセスについて検討した。ピログルタミン酸を原料とし、高温高圧水条件下での反応実験を行った。反応温度400℃、反応圧力24 MPaの高温高圧下条件で、Zr系触媒を用い変換反応を行った結果、水素加圧による水素添加なしで、2-ピロリドンを合成することに成功した。また、管状炉を用いた回分式装置および高温・高圧水マイクロリアクタ等を用いて温度履歴を抑える改良を行い、亜臨界・超臨界水条件下で変換反応を行った。その結果、一部の副反応の抑制に成功した。さらに、水の状態図を参考に変換反応条件の選定を行った結果、本反応は水の密度変化の影響を大きく受けることが示唆された。そのため、水の臨界点付近での条件で、調製した各種触媒を用いた変換反応を実施した。その結果、金属酸化物微粒子を使用した際、2-ピロリドンの収率が最も高くなった。
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Research Products
(1 results)
