熱化学処理を用いた加溶媒分解によるリグニン発色団間距離の立体化学的制御

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リグニン発色団同士の距離を制御する手法として、超(亜)臨界溶媒処理等の熱化学処理によるバイオマスの加溶媒分解に着目した。処理過程でリグニンの結合開裂が生じると同時に、リグニン分子内に溶媒由来の構造が導入され、分子の溶媒への親和性を高めることで、高い脱リグニンが達成される。つまり加溶媒分解を活用し、立体化学的に発色団同士の距離を引き離し、さらに導入する溶媒構造の違いにより発色団間距離、つまり発光特性を制御できると考えた。そこで、本研究の目的は、熱化学処理による加溶媒分解をリグニン抽出法として用い、リグニン分子内への化学構造の導入による発色団間距離の制御、すなわち高濃度条件下での発光特性の制御を可能にすることである。本年度は、研究機関の異動に伴い、高温高圧条件対応の熱化学処理装置のセットアップに時間を要したため、当初の想定より進捗状況は遅れている。しかしながら、興味深い研究結果が得られており、次年度以降に大幅な推進が見込まれる。具体的には、スギ（Cryptomeria japonoca）辺材及びブナ（Fagus crenata）辺材から調製した脱脂木粉を用い、フェノールと一緒にインコネル-625製のバッチ反応管に封入し、塩浴で処理を行った。得られた可溶部から溶媒であるフェノールを除去するために、貧溶媒を用いた滴下法でリグニン由来物を単離した。得られたリグニン由来物をジメチルスルホキシド（DMSO）に溶解させ、フォトルミネッセンススペクトルを測定した結果、磨砕リグニンに比べて極めて高い蛍光強度が得られた。なお、フェノール単体ではほとんど蛍光は認められず、この傾向がリグニンに起因することが示唆された。また、反応時間や反応温度の条件、スギとブナでも発光特性に違いが認められた。現在、発光特性とリグニン構造との相関について詳細を検討している。