2014 Fiscal Year Research-status Report
アルカリ性マンガン添加酸素および酸性マンガン逐次処理による新規漂白法の構築
| Project/Area Number |
25450237
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
横山 朝哉 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (10359573)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | リグニン / マンガン / 酸化 / 酸素 / 漂白 / パルプ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、製紙用化学パルプ製造における酸素漂白過程において重大な問題である多糖類の分解を抑制し、選択的なリグニンの除去を可能とする新技術として、アルカリ性マンガン添加酸素および酸性マンガン逐次処理による漂白法を構築することを目的として、モデル化合物等を用いた本逐次漂白技術の基礎的知見の蓄積と最適反応条件の確立、および、パルプを用いたその有効性の確認を行う。
本年度は、非フェノール性リグニンモデル化合物3,4-ジメトキシベンジルアルコール(Ａ)、2-(2-メトシキフェノキシ)-1-(3,4-ジメトキシフェニル)-1,3-プロパンジオール(Ｂ)、および、2-(4-ヒドロキシメチル-2-メトシキフェノキシ)-1-(3,4-ジメトキシフェニル)-1,3-プロパンジオール(Ｃ)を、本逐次処理後段である酸性下における二酸化マンガン酸化に供し、その被酸化挙動を解析した。なお、化合物ＢおよびＣは、化学合成によって調製した。
化合物Ａの室温・酸性下における二酸化マンガンによる酸化は、pH=2の条件下でも起こり、また、酸の濃度の増加と共に速くなった。分解生成物として、3,4-ジメトキシベンズアルデヒドが８割程度の収率で得られた。また、化合物Ａの消失は擬一次反応と比較して反応の進行と共に加速されたため、反応の進行に伴って、化合物Ａを分解する何らかの新たな化学種(3価マンガンが合理的)が生成すると考えられた。化合物Ｂの室温・pH=1における処理では、3,4-ジメトキシベンズアルデヒドが相当量得られたため、この処理によってリグニンが低分子化され、脱リグニンされる可能性が示唆された。一方、化合物Ｃの室温・pH=1における処理では、2-(4-ヒドロキシメチル-2-メトシキフェノキシ)-1-(3,4-ジメトキシフェニル)-3-ヒドロキシ-1-プロパノンが得られ、α位が酸化されることが明らかとなった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上記のように、本年度の研究において、温和な(室温・pH=2等)酸性マンガン処理によって、非フェノール性のリグニンモデル化合物が分解されることが確認された。また、二量体モデル化合物の酸化によって、酸性マンガン処理によって脱リグニンが可能であることも示唆された。したがって、本研究はおおむね順調に進展していると言える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度に得た酸性マンガン処理の基礎的知見について、さらに深く追求していく。具体的には、上記モデル化合物の二酸化マンガン酸化過程において、新たに生成する酸化剤の特定を行い、さらに、過マンガン酸カリウム酸化との相違、実際の漂白過程では分解されないことが望ましい多糖類のモデル化合物としてのメチルβグルコシドの安定性の確認、等を行う予定である。
これらの後、実際のパルプを用いて、アルカリ性マンガン添加酸素および酸性マンガン逐次処理を行い、通常の酸素漂白との比較によって、この逐次処理の有効性を確認する。
|
| Causes of Carryover |
前述のように、本年度の研究では、アルカリ性マンガン添加酸素および酸性マンガン逐次処理の後段における非フェノール性リグニンモデル化合物の酸化反応を、非常に詳しく分析して解析を行った。その結果、二酸化マンガン酸化における糖の酸化反応等は行わなかった。このため、これらの合成等を行う必要がなかったため、次年度使用額が生じた。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は、これらの糖モデル化合物の合成を行ったのち本逐次処理による反応に供し、この次年度使用額を使用する予定である。その後、従来からの予定ように、実際のパルプを本逐次反応に供し、この反応の高効率性を確認する作業を行う予定である。
|
