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2015 年度 実績報告書

遷移金属酸化物によるキシロース水溶液からのフルフラール合成

研究課題

研究課題/領域番号 13J08061
研究機関東京工業大学

研究代表者

野間 遼平  東京工業大学, 総合理工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード水中機能ルイス酸触媒 / HMF / フルフラール / 酸化チタン
研究実績の概要

酸化チタン触媒を用いたグルコースからの5-ヒドロキシメチルフルフラール(HMF)合成反応における反応メカニズムの解析を行った.グルコースは植物中に含まれるセルロースやヘミセルロースから加水分解によって得られる6炭糖で,エンジニアリングプラスチックなど様々な化学品原料となるHMFへ変換することができる.当研究室ではグルコースからのHMF合成反応において酸化チタン触媒が,高効率に反応を促進する事を報告した.本反応は一般にグルコースからフルクトースへのルイス酸触媒による異性化とブレンステッド酸触媒による脱水によってHMFが生成する経路が報告されているが,酸化チタン触媒は反応溶液中に含まれるフルクトースが少なく,フルクトースを経由する経路に疑問があった.そこで,同位体交換したグルコースを用いて反応後のHMFを2H NMRによって定性し,反応経路の検討を行った.その結果,酸化チタン触媒はフルクトースを経由せず,脱水反応によって反応が進行することを明らかにした.本検討内容は,国内外の学会でも発表され,論文誌の「The Journal of Physical Chemistry C」に掲載された.
さらに,キシロース水溶液からのフルフラール合成反応の検討も行った.キシロースは植物から得られる5炭糖で,HMFと同様に化学品原料としての利用が期待されている.本反応はルイス酸触媒とブレンステッド酸触媒によって促進されることが報告され,有機溶媒や均一系触媒が用いられる.しかし,有機溶媒や均一系触媒はフルフラールとの分離にエネルギーがかかることが課題である.そこで,グルコースからのHMF合成反応を促進した不均一系の酸化チタン触媒を本反応に用い,検討を行った.酸化チタン触媒は本反応を水中で高効率に進行させることを明らかにした.本検討内容は,国内外の学会で発表された.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Formation of 5-(Hydroxymethyl)furfural by Stepwise Dehydration over TiO2 with Water-Tolerant Lewis Acid Sites2015

    • 著者名/発表者名
      Ryouhei Noma, Kiyotaka Nakajima, Keigo Kamata, Masaaki Kitano, Shigenobu Hayashi, Michikazu Hara
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 119 ページ: 17117,17125

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b03290

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] リン酸処理チタン触媒を用いた水溶液中での糖からのフラン類合成2015

    • 著者名/発表者名
      野間遼平,中島清隆,鎌田慶吾,北野政明,林繁信,原亨和
    • 学会等名
      第116回 触媒討論会
    • 発表場所
      三重
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Reaction Mechanism for HMF Production from Glucose over Phosphate/TiO2 Catalyst in Water2015

    • 著者名/発表者名
      Ryouhei Noma, Kiyotaka Nakajima, Keigo Kamata, Masaaki Kitano, Shigenobu Hayashi, Michikazu Hara
    • 学会等名
      17th International Symposium on Relations between Homogeneous and Heterogeneous Catalysis
    • 発表場所
      Netherlands
    • 年月日
      2015-07-15 – 2015-07-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Reaction Mechanism for HMF Formation from Glucose over Lewis Acid Sites on Phosphate/TiO22015

    • 著者名/発表者名
      Ryouhei Noma, Kiyotaka Nakajima, Keigo Kamata, Masaaki Kitano, Shigenobu Hayashi, Michikazu Hara
    • 学会等名
      The 15th Korea - Japan Symposium on Catalysis
    • 発表場所
      Korea
    • 年月日
      2015-05-26 – 2015-05-26
    • 国際学会

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公開日: 2016-12-27  

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