2015 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), 特命准教授 (00714932)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | イオン液体 / バイオマス / セルロース / リグニン / 溶解 / 極性溶媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物体はセルロースやヘミセルロースと，芳香族環をもつフェニルプロパノイドの3次元網目構造体であるリグニンが絡み合って構成されている．これらのバイオマスの主成分であるセルロース，ヘミセルロース，リグニンは再生可能資源として重要であるが，各成分を犠牲にせずに分離することは困難であった．現在までの研究で，アミノ酸を対アニオンにもつイオン液体[P1ME][Lys]がリグニン溶解に有用であることを見いだしたが，粘性の高さのために実験スケールを上げると処理が困難になるという問題が生じた．本研究の進展のためには大スケールでの抽出法を確立する必要がある．このために下記の研究に取り組んだ．
（１）イオン液体と非プロトン性極性溶媒の混合溶媒によるバイオマス成分の抽出
代表的な非プロトン性極性溶媒であるDMF, DMSO, DMI, MeCNとイオン液体[P1ME][Lys]を混合し多糖類抽出のための最適混合比を検討した結果，イオン液体[P1ME][Lys]との混合比をモル比1：1でプロトン受容能がイオン液体と同等になり，竹粉末からの抽出実験ではイオン液体単独では60℃で5重量％程度の多糖類抽出率が[P1ME][Lys]-DMF(1:1混合溶媒を用いた場合 9重量％まで多糖類抽出率が向上した．この混合溶媒ではもっぱらセルロースとヘミセルロースが抽出され，この操作を繰り返すことでリグニンを残渣として分離する事ができた．なお，イオン液体を硫酸水素＝メチルイミダゾリウム（[MeHim][HSO4]）として多糖類溶解を試みたが，溶解性は[P1ME][Lys]の方が優れていた．
（２）杉から抽出したリグニンを素材とする機能材料の創製
杉粉末から得られたリグニンをイオン液体に溶解し，セルロースナノファイバーと混合し，リグニン-セルロースナノファイバーハイブリッドの調製を検討した．現在，その特性を評価中である．
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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
本年度までの研究で杉から抽出できたリグニンをセルロースナノファイバーにコーティングできることがわかり，派生研究としてイオン液体による酵素活性化や，本研究で得られたリグニンやイオン液体を次世代メモリー用途に使う研究が進み出し，研究が広がりつつある．研究分担者である深谷が本年3月末で退職したために，平成28年度からGSC研究センターテニュアトラック助教である菅沼が深谷に代わり研究分担者として本プロジェクトに参画することになった．今後，菅沼が加わることで新たな研究領域が広がると期待している．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策
平成28年度から新しい研究分担者として菅沼が深谷に代わり本プロジェクトに参画することになった．そこで，当初に立案した研究ロードマップにしたがいつつ，菅沼が得意とする固体触媒を活用するセルロースやヘミセルロースの化学変換を研究計画に加えることとした。次の研究を推進する．
（１）バイオマスからの多糖類，リグニン抽出力に優れるイオン液体のさらなるデザイン
（２）抽出できたリグニンに化学修飾法とバオマス成分の化学変換法の開発．
（３）リグニンを素材にリグニン＿セルロースナノファイバーとのハイブリッドを作成してセルロース起源の新材料創製を検討する．
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| Remarks |
1) NHK総合おはよう、出演：伊藤敏幸, 2015年4月7日他（関西地方でも放映），「イオン液体を活用するバイオマスの分離方法の研究が紹介」2）NHK Eテレ，サイエンスゼロ「液体科学の革命児，イオン液体に迫る」，出演：伊藤敏幸, 2015年7月9日，12日（再放送），第3の液体と言われる注目の新素材であるイオン液体について解説．
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Research Products
(26 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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[Journal Article] Enhanced Stability of the HfO2 Electrolyte and Reduced Working Voltage of a CB-RAM by an Ionic Liquid2015
Author(s)
Harada, A.; Yamaoka, H.; Ogata, R.; Watanabe, K.; Kinoshita, K.; Kishida, S.; Nokami, T.; Itoh, T.,
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Journal Title
J. Mater. Chem. C,
Volume: 3
Pages: 6966-6969
DOI
Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] β-Silyl Effect on the Memory of Chirality in Friedel-Crafts Alkylation Using Chiral α-Aryl Alcohols,2015
Author(s)
Nokami, T.; Yamane, Y.; Oshitani, S.; Kobayashi, J.; Matsui, S.; Nishihara, T.; Uno, H.; Hayase, S.; Itoh, T.
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Journal Title
Org. Lett.,
Volume: 17
Pages: 3182-3185
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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