2014 Fiscal Year Annual Research Report
バイオマス選択的溶解性イオン液体によるサスティナブル材料科学の創成
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26241030
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
伊藤 敏幸 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50193503)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
深谷 幸信 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), その他 (00714932)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | イオン液体 / セルロース / リグニン / 溶解 / 極性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リグニンやセルロースを含むバイオマスには多くの水分が含まれている．しかし，これまで報告されている極性イオン液体は親水性であり，水と自由な割合で混和し，水を添加すると，リグニンやセルロースの溶解能が著しく低下した．そこで，含水状態においてもセルロースを溶解できる極性イオン液体の開発をめざし，水存在下で極性部位を形成するアミノ酸アニオンを有するホスホニウム塩を合成し，そのセルロース溶解能を評価した．イオン液体の極性評価を行った結果，β-アラニン及びメトキシ酢酸をアニオンとするトリブチルメトキシプロピルホスホニウム=β-アラニン（[P444MP][β-Ala]）が含水状態でも高い水素結合能を示し，イオン液体の1イオンペアに対して水を1及び2分子添加した系でセルロース溶解性の評価を行ったところ，[P444MP][β-Ala]においては，80℃でに加温すると，1水和の状態で5 wt%のセルロースを溶解し，2水和の場合においても1 wt%のセルロースを溶解した．ただし，リグニンの溶解性は不十分であり，リグニン溶解性についてはN－メチル-N-メトキシエチルピロリジニウム＝Ｌ－リジン（[P1ME][Lys]）が優れていることがわかった．
次に，[P1ME][Lys]を用いて杉粉末からリグニン抽出をこころみたところ，リグニンが溶解したイオン液体がゼリー状になり，実験スケールを上げると残存固体成分とイオン液体との濾過による分離処理が困難になるという問題に直面した．そこで，リッタースケールでも高粘度の液体を濾過して未溶解固体と液体を分離可能な濾過装置を試作した．さらに，マイクロリアクターで各種のイオン液体を簡便に合成するプロセスを開発し，得られたイオン液体の純度検定には本年度に購入した荷電粒子検出基を装着したHPLCを活用した，
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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
リグニンを溶かすイオン液体の最適化は進んでいる．また，実バイオマスの処理に不可欠な含水状態でのセルロース溶解性イオン液体も開発できた．また，[P1ME][Lys]を用いて杉の粉末からのリグニン抽出では，リグニンが溶解したイオン液体がゼリー状になり，実験スケールを上げると残存固体成分とイオン液体との濾過による分離処理が困難になるという問題に直面したため，本年度は，リッタースケールでも高粘度の液体を濾過して未溶解固体と液体を分離可能な濾過装置を試作し，まだ改善が必要ではあるものの，高粘度のゼリーを濾過できる装置を製作することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は，次の検討を行う．
（１）リグニン，セルロースを含水状態でも溶解できるイオン液体構造の探索をさらに進める．
（２）実際にバイオマスからセルロースやリグニンをイオン液体で抽出するためには，なるべく粘性の低い溶媒システムを見いだす必要がある．先行研究で，イオン液体と極性非プロトン性有機溶媒の混合溶液によるセルロース溶解性を調べ，DMSOにイオン液体[N221ME][Lys]を加えて，各混合率におけるアビセルの溶解性を調べた結果，基本となるＤＭＳＯ溶媒に対して30mol%～50mol%添加時に22wt%のセルロースを溶解することがわかっている．そこで，本年度はリグニン溶解性のある非プロトン性極性溶媒との混合液の最適化を検討する．
（３）杉，檜，ラワン，竹粉末からリグニンを溶出する実験に使用し，バイオマス種の違いによるリグニンの構造の違いを調べる．
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Research Products
(22 results)
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[Journal Article] Automated Electrochemical Assembly of the Protected Potential TMG-chitotriomycin Precursor Based on Rational Optimization of the Carbohydrate Building Block2015
Author(s)
Nokami, T.; Isoda, Y.; Sasaki, N.; Takaiso, A.; Hayase, S.; Itoh, T.; Shimizu, A.; Hayashi, R.; Yoshida, J.
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Journal Title
Org. Lett.,
Volume: 17
Pages: 1525-1528
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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