2015 Fiscal Year Annual Research Report
水と二酸化炭素から発生する炭酸を用いたバイオマスの環境低負荷分解反応の開拓
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25810078
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
本九町 卓 長崎大学, 工学研究科, 助教 (70404241)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 二酸化炭素 / 糖 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで、天然高分子を原料とする分解反応の開拓が精力的に進められているが、特殊な触媒の開発、触媒の後処理、副反応の制御など様々な問題を有する。コストの面で負担がかからない手法としては硫酸を用いた加熱加水分解があるが、硫酸は中和除去が面倒である。また中和の際に生成する硫酸塩の廃棄の問題もある。
本研究では、水と二酸化炭素から発生する炭酸を用いた反応を行った。多糖のモデルとして単糖を用いての反応を行い、糖そのものが炭酸存在下で示す反応およびその選択性について種々の反応条件(温度、圧力、水の量)などがおよぼす影響について比較検討した。セルロースおよびアミロースの構成単位であるグルコースは、炭酸の存在下での加熱、脱水反応が起こり5-ヒドロキシメチルフルフラールが生成することを見出した。さらに反応時間の延長および温度の上昇に伴って5-ヒドロキシメチルフルフラールが分解することで生成したと考えられる黒色固体も同時に検出された。反応条件の中でも温度の影響は特に顕著で、120 ℃ではほとんど反応が起こらないのに対して150℃以上ではグルコースが完全に消費された。また、180 ℃以上になると黒色固体が生成した。グルコースの転化率は、二酸化炭素を導入することで著しく上昇し、7 MPaで漸近した。このことはおそらく二酸化炭素の相転移に由来するものと考えられる。
さらに９０℃程度の低温での反応を行ったところ非常に反応速度は遅いものの黒色固体を生成することなく5-ヒドロキシメチルフルフラールが収率よく得られることが明らかとなった。
以上の通り、通常は硫酸のような強酸を用いる反応を炭酸のような弱酸によって誘起することが可能であることを明らかとした。
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