| 研究課題/領域番号 |
24380095
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
河本 晴雄 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (80224864)
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| 研究分担者 |
坂 志朗 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (50205697)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 木質科学 / バイオマス / 熱分解 / 分子機構 / セルロース / ヘミセルロース / リグニン / 相互作用 |
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| 研究概要 |
本研究課題の目的は、構成成分間での相互影響を明確にしながら、木材の熱分解機構を分子レベルで解明することにある。木材細胞壁構造が多層構造であり、微結晶セルロースをヘミセルロースとリグニンよりなるマトリックスがとりまく構造をしていることから、特にまず、リグニンとヘミセルロースの熱分解機構に着目した研究を進める。また、セルロース自身均質ではなく、特に還元性末端基はアルデヒドの性質を示すことから、他の非還元性の部分とは異なる熱分解特性を示すことが研究代表者らの既往の研究で明らかになっており、セルロースの熱分解における還元性末端基の役割についても注目する。
本年度は、リグニンとヘミセルローとの相互影響を調べるための準備として、リグニン中のエーテル構造のラジカル連鎖開裂機構について、まず基礎的な研究を進めた。リグニンモデル化合物を用いた研究により、従来明らかにしていたCα-Hおよびフェノール性O-Hからの水素引抜による経路とともに、Cβ-Hからの水素引抜の経路が存在することがわかった。これにより生成するCβ-ラジカルを経由した、ビニルエーテル生成とその加水分解による機構(非フェノール性構造)およびビニルエーテルからのキノンメチド経由のホモリシス機構(フェノール性構造)が明らかになった。リグニンのラジカル連鎖機構にヘミセルロースおよびその熱分解が影響することが考えられるが、本年度の成果を用いて、ヘミセルロースと共熱分解を行なう等することで、今後研究を進めていく予定である。
また、相互作用をInSituで検討するツールとして赤外線顕微鏡を本年度の経費により導入し、その基本的な使用方法の習得を行なった。平成25年度以降、加熱試料台と組み合わせて使用することで、加熱時の相互影響などについてのデータが得られることが期待される。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題では、構成成分間での相互影響に着目して木材の熱分解機構を分子レベルで解明することを計画しているが、本年農は、リグニンとヘミセルロース間での相互作用を調べるためのリグニンに関する基礎データの取得が終わり、また相互作用の研究に貢献することが期待される赤外線顕微鏡の導入と基礎操作習得が完了した。これらの成果より総合的に判断することで"おおむね順調に進展している"と判断される。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究の実施計画に沿って、研究を継続して進める。まず、リグニンとヘミセルロースとの相互影響を含めた熱分解機構解明については、リグニンモデル化合物をヘミセルロースと混合して熱分解する手法などを用いて検討する.また、セルロースについては、還元性末端基の役割について詳細に検討する。また、これらの研究において赤外線顕微鏡を効果的に使用する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
まず、物品費については、熱分解制御に使用する溶媒、試薬類及びガラス器具類の購入にその多くを使用する予定である。旅費については、国際会議(第21回ヨーロッパバイオマス会議)、国内学会などへの参加費用としての使用を予定している。人件費については、文献調査、資料整理などの業務に使用する予定である。その他は、学術雑誌への投稿時の英文校正費用などとして使用する。
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