Lewis solid acid-base catalysis for selective conversion of sugars to platform molecules

路易斯固体酸碱催化将糖选择性转化为平台分子

• 批准号: 22H01861
• 负责人: 中島 清隆
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01861/
• 关键词: 固体触媒; バイオマス変換; 脱水反応; 逆アルドール縮合反応; ルイス酸塩基; 固体酸塩基

①グルコースの逆アルドール反応触媒材料の探索を進めるべく，これまでに構築した作業仮説に基づいてスクリーニング検討を開始した．我々が主体的に研究対象としてきた水中で機能する固体ルイス酸の幾つかグルコースからグリコールアルデヒドを生成できることを見出したが，その収率は10-15%程度であ，かつもう一つの成分であるエリスロースの収率は1%前後と極めて低い．化学量論を考慮すると2つの生成物は等モルで生成するため，2つの収率の大きな乖離は物質の反応性に依存していると考察した．これらの選択率は非常に低く，主たる生成物は同定できない水溶性縮合物が主たる生成物であり，エピ化によって生成する異性化糖のマンノースの生成も確認できた．一定の潜在的有効性が確認された元素群（V, Nb, Mo, W）を基本として，その高機能化を目指す．Moに代表されるように，微量ではあるが水に溶解すること，さらに酸化還元の影響を受けて構造変化を伴うことなど，安定性・繰り返し使用性に対して明確な課題のある材料も含まれている．過去の研究の知見を踏まえ，これらの材料の安定性向上を図りながら活用技術を確立する計画である．②グルコースからのHMFアセタール合成反応バリウムなどアルカリ土類金属を第二成分としたニオブ系複合酸化物の酸塩基性質に着目し，糖類の脱水反応を検討した．得られた酸化物の触媒活性は非晶質酸化ニオブの70~80%程度であるが，再利用性は劇的に向上した．非晶質酸化ニオブの特異的な酸性質は非晶質構造に起因しており，繰り返し使用の際に必須となる熱処理によって酸性質が低下する．一方，これら複合酸化物の酸性質は高温焼成によって形成された結晶性酸化物表面に安定化されており，繰り返し使用しても変化しない．この特性を追求できれば，既存の熱的不安定性を解消しつつ高活性な糖変換用固体触媒の開発につながると期待している．

1) グ ル コ ー ス の inverse ア ル ド ー ル anti 応 の explore を catalytic materials into め る べ く, こ れ ま で に build し た homework 仮 said に づ い て ス ク リ ー ニ ン グ を 検 please start し た. I 々 に が subject study like と seaborne し て き で た water function す る solid ル イ ス acid の several つ か グ ル コ ー ス か ら グ リ コ ー ル ア ル デ ヒ ド を generated で き る こ と を shows し た が, そ の は 収 rate of 10-15% level で あ, か つ も う a つ の composition で あ る エ リ ス ロ ー ス の 収 は 1% before and after と め extremely low て い. を stoichiometry theory considering す る と 2 つ の products は etc モ ル で generated す る た め, 2 つ の 収 rate の big き な stays は material の anti 応 sex に dependent し て い る と investigation し た. は こ れ ら の sentaku rate very low に く, Lord た る products は with fixed で き な い water-soluble condensation compound が main た る products で あ り, エ ピ change に よ っ て generated す る subjects sugar の マ ン ノ ー ス の generated も confirm で き た. Certain の potential have sharper availability が さ れ た element group (V, Nb, Mo, W) を basic と し て, そ の high functional を refers す. Mo に representative さ れ る よ う に, trace で は あ る が water dissolve に す る こ と, さ ら に acidification yuan の also affect を by け て structure - the を with う こ と な ど, stability, Qiao り return し usability に し seaborne て clear な subject の あ も contain ま る material れ て い る. In the past, <s:1> research <e:1> found that を step on まえ, <s:1> れら <s:1> the stability of <s:1> materials is upward を diagram and ながら the application of technology を to establish する plans である. Results (2) グ ル コ ー ス か ら の ア セ タ ー ル synthetic anti 応 バ リ ウ ム な ど ア ル カ リ soil type metal を second component と し た ニ オ ブ series compound acidification の acid salt base nature に mesh し, sugar の dehydration anti 応 を beg し 検 た. The られた acidified product, the catalyst activity of the <s:1> amorphous acidification, the ニ ニ ブ ブ <s:1> to 70-80% であるが degree であるが, and the reusability <s:1> significantly increased に and た た. Amorphous acidification ニ オ ブ の な acid properties of specific は amorphous structure cause に し て お り, Qiao り use return し の interstate に must と な る hot 処 Richard に よ っ て acidity, low が す る. Side, こ れ ら composite acidification の acid nature は high temperature 焼 に よ っ て form さ れ た crystalline acidification surfaces に stabilization さ れ て お り, Qiao り return し use し て も variations change し な い. こ の features を pursuit で き れ ば, existing の heat labile を null し つ つ highly active な sugar - switch with solid catalyst の 発 に つ な が る と expect し て い る.