木質バイオマスの有効利用を実現させる副次生成リグニン由来ファインケミカルの創成

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本研究では、木質バイオマスの主要三構成成分のうちの一つであるリグニンの利用において、他の主要成分であるセルロースとヘミセルロースの活用を担保することができない天然リグニンを原料とする方法を開発するのではなく、製紙用パルプ製造過程で得られるクラフトリグニンやソーダリグニン等の副次生成リグニンを原料とすることによって上記の活用を担保し、木質バイオマスの主要三成分のすべてを有効活用することに対して大きく貢献することを、広義の目的としている。これまでの研究代表者の四半世紀にわたる研究で得た知見によれば、高アルカリ性下での過酸化水素処理において(多くの過酸化水素分子は共役塩基であるヒドロペルオキシドイオンとして存在する)、過酸化水素の自己分解で生成するオキシルアニオンラジカル(ヒドロキシルラジカルの共役塩基)は、非フェノール性部分のリグニンとの反応では、芳香核ではなく脂肪族側鎖を選択的に攻撃するため、リグニンの芳香核構造が変質しない。本研究ではこの知見に基づいて、上記副次生成リグニンの高アルカリ性下における過酸化水素処理によって、ファインケミカルであるバニリン類を製造することを目的としている。令和４年度は、令和３年度に確立したモデル実験系におけるバニリン類生成に関する最適条件を、実際のクラフトリグニンあるいはソーダリグニン試料を調製し、これらをアルカリ性過酸化水素処理に適用して、バニリン類が高効率で生成するかどうか検討を行った。なお、これらの試料をアルカリ性にトロベンゼン酸化(バニリン類を最大量与える処理)に供した際のバニリン類の収率を可能最大収率と定義し、これに対する相対収率をターゲットとした。その結果、モデル実験系における最適条件はクラフトリグニンあるいはソーダリグニン処理に対しては最適ではなく、さらに反応条件の調整を行うことによって、相対収率47％を達成した。