2013 Fiscal Year Annual Research Report
環状オリゴ糖の高度分子認識能を利用したオイル中の有害物質の高効率除去・回収の実現
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25288081
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
木田 敏之 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20234297)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
明石 満 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20145460)
中野 武 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任教授 (00446791)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 環状オリゴ糖 / シクロデキストリン / ポリ塩化ビフェニル(PCB) / トランス脂肪酸 / 油 |
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| Research Abstract |
オイル中のポリ塩化ビフェニル（PCB）に対する吸着剤として、γ-シクロデキストリンを種々の架橋剤で架橋させたシクロデキストリンポリマーを設計・合成した。これらの架橋シクロデキストリンポリマーを用いることにより、シクロデキストリン分子単独では包接できなかった立体的にかさ高いPCB分子を、複数のシクロデキストリン分子が上下左右から協同的に囲むことで包接することが可能となる。合成したシクロデキストリンポリマーをカラム内に充填し、この中をPCB含有オイルを通過するシステムを組み、カラムを通過したオイル中のPCB濃度を測定することで各シクロデキストリンポリマーのPCB吸着能を評価した。検討したシクロデキストリンポリマーの中では、γ-シクロデキストリンとテレフタル酸ジクロライドをピリジン溶媒中、1:8のモル比で反応させて得られるテレフタロイル架橋γ-シクロデキストリンポリマーが絶縁油中のPCBに対して最も高い吸着能を示すことがわかった。さらに、吸着温度を室温から80 ℃に上げることで、3,3',5,5'-テトラクロロビフェニルなどの立体的にかさ高いPCB分子に対する吸着能が飛躍的に向上した。このテレフタロイル架橋γ-シクロデキストリンポリマーを用いて80 ℃以上で吸着実験を行うことにより、すべてのPCB分子を絶縁油中からほぼ完全に除去することができた。また、この吸着条件を用いることで、実際に保管されている微量PCB汚染絶縁油からもPCBをほぼ完全に除去することができ、汚染絶縁油中に混入している微量PCBの除去にきわめて有効であることがわかった。さらに、吸着実験後のシクロデキストリンポリマーをアセトン等の溶剤で洗浄することで、吸着したPCB分子を定量的に回収することができた。
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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
γ-シクロデキストリンを種々の架橋剤と反応させてポリマーを合成し、絶縁油中のポリ塩化ビフェニル（PCB）に対する吸着除去能について検討した結果、γ-シクロデキストリンとテレフタル酸ジクロライド（モル比1:8）の反応により得られるシクロデキストリンポリマーが絶縁油中のPCBに対して高い吸着除去能を示すことがわかった。このシクロデキストリンポリマーを吸着剤に用いることで、100 ppmのPCBが混入した絶縁油中からPCBを完全に除去することができた（除去効率99.9999%以上）。吸着されたPCBはアセトンなどの有機溶剤で洗浄することで定量的に回収できた。またγ-シクロデキストリンの代わりに、より安価なβ-シクロデキストリンをテレフタル酸ジクロライドで架橋して得られるβ-シクロデキストリンポリマーを用いた時も、絶縁油中のPCBを完全に除去することができた。吸着されたPCBは、有機溶媒で洗浄することで収率良く回収でき、より低コストで簡便に合成できる実用的なPCB吸着剤を開発することに成功した。このように絶縁油中のPCBに対して高い吸着除去能を示すシクロデキストリンポリマーの開発に成功し、吸着したPCBを収率良く回収できる条件も見出すことができた。以上のことから、当初の計画通り順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
申請者がこれまでに明らかにした知見をもとに、植物油中のトランス脂肪酸エステル吸着剤としてα-シクロデキストリンをチャンネル状に配列させた集合体やα-シクロデキストリン二分子を適切なリンカーで連結した二量体を設計・合成し、植物油中のトランス脂肪酸エステルに対する吸着除去能を評価する。吸着除去能の評価は、ガスクロマトグラフ、核磁気共鳴装置、高速液体クロマトグラフを用いて行う。吸着実験は、トランス脂肪酸エステルを含む植物油中にシクロデキストリン誘導体を直接添加し、所定時間撹拌して吸着を行う「バルク法」と、シクロデキストリン誘導体を充填したカラムの中にトランス脂肪酸エステルを含む植物油を通液させて吸着を行う「カラム法」の２つの方法を用いて行い、効果的なトランス脂肪酸エステル除去が行える方法を選択する。また、ここで得られた結果をもとに、食用油中のグリシドール脂肪酸エステルに対し高い吸着能を示すシクロデキストリン誘導体の設計・合成も行う。得られたシクロデキストリン誘導体のグリシドール脂肪酸エステルに対する吸着能を「バルク法」ならびに「カラム法」により評価する。さらに、2次元NMRスペクトル、ESI-TOF型質量分析装置、X線回折装置を用いて、各シクロデキストリン誘導体と有害脂肪酸エステル間で形成される包接錯体の構造を解析し、食用油中での有害脂肪酸エステル包接のメカニズムの解明を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したために、当初の見込み額と執行額は異なった。
研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく。
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