Depolymerization of crystalline cellulose by solid catalysts
Depolymerization of crystalline cellulose by solid catalysts
批准号:
21H01708
负责人:
福岡 淳
金额:
$11.15万
依托单位:
依托单位国家:
日本
项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份:
2021
资助国家:
日本
项目状态:
已结题
起止时间:
2021-04-01 至 2024-03-31
中文摘要
本研究の目的は、結晶セルロースを加水分解できる固体触媒を開発し、その加水分解反応機構を明らかにすることである。これによって、オリゴ糖やグルコースを効率的かつ経済的に合成できるようになれば、セルロースを原料とした再生可能化学品が現実的なものとなる。R4年度はボトムアップアプローチで触媒設計を行い、ピレンにセルロース加水分解の活性点となるカルボン酸を2個あるいは4個導入した4種の化合物を合成した:4-(pyren-1-yl)phthalic acid (4-PPA)、3-(pyren-1-yl)phthalic acid (3-PPA)、(E)-4-(2-(pyren-1-yl)vinyl)phthalic acid (4-vinyl-PPA)およびperylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid (PTA)。このうちPTA以外は新規化合物であり構造解析を進めた。この炭素化合物と結晶セルロースを乳鉢内で混ぜすりつぶして混合し、水に分散させて150℃で24時間加熱した。反応後、水中の生成物を液体クロマトグラフィーで分析したところ、PTA以外の3つの化合物でセルロース加水分解が起こり、グルコースが生成していることが分かった。グルコース収率は、4-PPAで5.8%、3-PPAで7.5%、4-vinyl-PPAで9.0%、PTAで0.6%であった。4-Vinyl-PPAではビニル基を導入することによりフタル酸部分の回転が容易になり、二つのカルボキシル基がセルロースのグリコシド結合に接近しやすくなるために加水分解が促進すると考察した。4-Vinyl-PPAを触媒として反応時間や基質/触媒比について検討すると、グルコースの最大収率は16%となった。もしセルロースの結晶部が加水分解されたとすれば、人工的な化学触媒によるセルロース糖化の初めての実証例となる。
英文摘要
本研究の目的は、結晶セルロースを加水分解できる固体触媒を開発し、その加水分解反応機構を明らかにすることである。これによって、オリゴ糖やグルコースを効率的かつ経済的に合成できるようになれば、セルロースを原料とした再生可能化学品が現実的なものとなる。R4年度はボトムアップアプローチで触媒設計を行い、ピレンにセルロース加水分解の活性点となるカルボン酸を2個あるいは4個導入した4種の化合物を合成した:4-(pyren-1-yl)phthalic acid (4-PPA)、3-(pyren-1-yl)phthalic acid (3-PPA)、(E)-4-(2-(pyren-1-yl)vinyl)phthalic acid (4-vinyl-PPA)およびperylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid (PTA)。このうちPTA以外は新規化合物であり構造解析を進めた。この炭素化合物と結晶セルロースを乳鉢内で混ぜすりつぶして混合し、水に分散させて150℃で24時間加熱した。反応後、水中の生成物を液体クロマトグラフィーで分析したところ、PTA以外の3つの化合物でセルロース加水分解が起こり、グルコースが生成していることが分かった。グルコース収率は、4-PPAで5.8%、3-PPAで7.5%、4-vinyl-PPAで9.0%、PTAで0.6%であった。4-Vinyl-PPAではビニル基を導入することによりフタル酸部分の回転が容易になり、二つのカルボキシル基がセルロースのグリコシド結合に接近しやすくなるために加水分解が促進すると考察した。4-Vinyl-PPAを触媒として反応時間や基質/触媒比について検討すると、グルコースの最大収率は16%となった。もしセルロースの結晶部が加水分解されたとすれば、人工的な化学触媒によるセルロース糖化の初めての実証例となる。
期刊论文(15)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
登录
查看更多内容
DOI:
--
发表时间:
2022
期刊:
影响因子:
--
作者:
[Mai Higuchi, Mizuri Yaguchi, Miru Yoshida-Hirahara, Hitoshi Ogihara, Hideki Kurokawa, Atsushi Fukuoka]
通讯作者:
Atsushi Fukuoka
触媒によるバイオマス資源の化学品への変換
使用催化剂将生物质资源转化为化学品
DOI:
--
发表时间:
2021
期刊:
影响因子:
--
作者:
[Kageshima Yosuke, Kato So, Shiga Sota, Takagi Fumiaki, Minamisawa Hikari, Horita Masaomi, Yamakami Tomohiko, Teshima Katsuya, Domen Kazunari, Nishikiori Hiromasa, 福岡淳]
通讯作者:
福岡淳
Valorization of Cellulose and Chitin by Heterogeneous Catalysis
多相催化对纤维素和甲壳素的增值
DOI:
--
发表时间:
2022
期刊:
影响因子:
--
作者:
[横澤つき, Arayawate Sirintra, 藤墳 大裕, 多湖 輝興, Atsushi Fukuoka]
通讯作者:
Atsushi Fukuoka
DOI:
10.1246/bcsj.20220106
发表时间:
2022
期刊:
Bulletin of the Chemical Society of Japan
影响因子:
4
作者:
[Sagawa Takuya, Kobayashi Hirokazu, Murata Chinatsu, Shichibu Yukatsu, Konishi Katsuaki, Hashizume Mineo, Fukuoka Atsushi]
通讯作者:
Fukuoka Atsushi
セルロース・キチンの触媒変換による有用化学品合成
通过纤维素和甲壳素的催化转化合成有用的化学品
DOI:
--
发表时间:
2022
期刊:
影响因子:
--
作者:
[Naoya Maeda, Junichi Sakabe, Takuya Kawanishi, Hirohisa Uchida, 藤墳 大裕,山地 真愛,中谷 理佳子,多湖 輝興, 福岡淳]
通讯作者:
福岡淳
共 8 条
特殊反応場触媒活性種モデルとなる有機へテロ2核/クラスター錯体の合成と反応性
-
批准号:08232226
-
项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
-
资助金额:$1.41万
-
财政年份:1996
-
负责人:福岡 淳
-
依托单位:
特殊反応場触媒活性種モデルとなる有機ヘテロ2核/クラスター錯体の合成と反応性
-
批准号:07242223
-
项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
-
资助金额:$1.41万
-
财政年份:1995
-
负责人:福岡 淳
-
依托单位:
担持金属触媒のモデル錯体による金属-担体相互作用の研究
-
批准号:05855113
-
项目类别:Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
-
资助金额:$0.51万
-
财政年份:1993
-
负责人:福岡 淳
-
依托单位:
石油改質触媒のモデルとなる白金-レニウムヘテロ金属錯体によるアルカンの活性化
-
批准号:04855160
-
项目类别:Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
-
资助金额:$0.64万
-
财政年份:1992
-
负责人:福岡 淳
-
依托单位:
レーザー光を用いた金属クラスター錯体の骨格変換反応
-
批准号:03854069
-
项目类别:Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
-
资助金额:$0.58万
-
财政年份:1991
-
负责人:福岡 淳
-
依托单位:
ゼオライト内金属フタロシアニン錯体の構造と触媒機能に関する研究
-
批准号:02855189
-
项目类别:Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
-
资助金额:$0.51万
-
财政年份:1990
-
负责人:福岡 淳
-
依托单位:
バイメタリッククラスター担持触媒の調製と選択的有機合成反応への応用
-
批准号:62750774
-
项目类别:Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
-
资助金额:$0.51万
-
财政年份:1987
-
负责人:福岡 淳
-
依托单位:
海外基金