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2015 年度 実績報告書

木材資源(セルロース)から高分子原料を製造するための触媒反応技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25340130
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

三村 直樹  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 化学プロセス研究部門, 主任研究員 (50358115)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードセルロース / リン酸カルシウム / 5-ヒドロキシメチルフルフラール / バイオマス / 触媒化学 / グルコース
研究実績の概要

最終年度は、流通式のワンパス合成を目指して、前年度までに見出しているリン酸カルシウム触媒を用いた5炭糖を変換する触媒反応に取り組み、回分式反応、流通式反応共に好結果を得た。5炭糖の一つであるキシロースを原料として、グルコースと類似の反応機構である(1)異性化(2)分子内脱水反応の2ステップ反応を経るフルフラール合成を行った。当初の予想通りに6炭糖に高活性であった触媒は5炭糖にも効果的に作用することが分かり、反応機構が類似しているためであると考察した。高圧対応の金属製反応管に触媒を充填して高圧ポンプで原料の水溶液を送液した。出口には背圧弁を取り付け、内圧を高めることで溶媒の沸騰を抑制した。中断をはさみながら計12時間もの間反応がほぼ一定の転化率・選択率を保ったまま安定的に進行し、バッチ式に換算すれば9回分に相当する量であった。
期間全体の成果の要点をまとめると、以下の通りである。(1)6炭糖であるグルコースからの樹脂原料へと容易に変換可能な分子であるHMF合成に高活性を示すリン酸カルシウム触媒を見出した。(2)天然物や廃棄物資源をそのまま原料として用いた場合にもリン酸カルシウム触媒は効果的であることが分かった。(3)6炭糖だけではなく、ヘミセルロース中に多く含まれる5炭糖のキシロースからのフルフラール合成に対してもリン酸カルシウム触媒は高活性を示し、液相流通式装置を用いた連続反応にも成功した。(1)~(3)の成果全てで、反応用の溶媒は水のみを使用し、リン酸カルシウムは生体材料にも使用されるような人体に対する悪影響がほとんどない物質であるので、環境にやさしい触媒反応の構築につながる発展性のある成果であった。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] 液相流通式反応装置を用いる連続的バイオマス変換技術の開発2016

    • 著者名/発表者名
      三村 直樹
    • 学会等名
      第2回工総研セミナー
    • 発表場所
      青森県産業技術センター工業総合研究所 (青森県青森市)
    • 年月日
      2016-03-15 – 2016-03-15
    • 招待講演
  • [学会発表] リン酸カルシウム触媒を用いる水溶媒中でのキシロースからフルフラールの合成2015

    • 著者名/発表者名
      三村 直樹、佐藤 修、山口 有朋
    • 学会等名
      石油学会 名古屋大会
    • 発表場所
      ウインクあいち(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-11-05 – 2015-11-05
  • [学会発表] リン酸カルシウム触媒によるキシロースを原料とするフルフラールの水溶媒中での合成2015

    • 著者名/発表者名
      三村 直樹、佐藤 修、山口 有朋
    • 学会等名
      第116回触媒討論会
    • 発表場所
      三重大学(三重県津市)
    • 年月日
      2015-09-17 – 2015-09-17
  • [学会発表] Preparation and Microscope Analysis of Au-Pd Bimetallic Nanoparticle Catalysts for Liquid Phase Oxidation of Glycerol2015

    • 著者名/発表者名
      三村 直樹、日吉 範人、藤谷 忠博、フランク デュメニエル
    • 学会等名
      GOLD 2015
    • 発表場所
      イギリス カーディフ
    • 年月日
      2015-07-26 – 2015-07-26
    • 国際学会
  • [学会発表] Conversion of Cellulose and Glucose to 5- Hydroxymethylfurfural in Water Solvent over Calcium Phosphate Catalysts2015

    • 著者名/発表者名
      三村 直樹、山口 有朋、佐藤 修、白井 誠之、花岡 隆昌
    • 学会等名
      第4回JACI/GSCシンポジウム・第7回GSC東京国際会議(4th JACI/GSC Symposium and GSC-7)
    • 発表場所
      一橋講堂(東京都千代田区)
    • 年月日
      2015-07-08 – 2015-07-08
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient Conversion of Cellulose and Sugars to Furfurals using Calcium Phosphate Catalysts in Water Solvent2015

    • 著者名/発表者名
      三村 直樹、山口 有朋、佐藤 修、白井 誠之、花岡 隆昌
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Green Chemistry (ISGC 2015)
    • 発表場所
      フランス La Rochelle
    • 年月日
      2015-05-07 – 2015-05-07
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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