活性酸素種によるリグニン分解機構の解明とその応用

活性氧分解木质素机理的阐明及其应用

基本信息

批准号：
07760167
负责人：
河本晴雄
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

塩素系漂白剤に替わるクリーンで環境にやさしい新しいパルプ漂白試薬系の開発を目的に、過酸化水素の反応性を触媒を用いて向上させることを考えその基礎的検討を行った。パルプ漂白はパルプ中のリグニンを分解除去することで達成され、反応的にはOH^+などの求電子性の活性種が重要な役割を担っていると考えられる。そこで、これらの活性種を活性化することで効果的なパルプ漂白試薬の開発が可能となる。このような観点から、オレフィンのエポキシ化に有効であることが報告されているヘテロポリ酸触媒に着目し、簡単なリグニンモデル化合物の分解に対する触媒効果を検討した。ヘテロポリ酸としては12-タングストリン酸、12-モリブドリン酸、12-タングストケイ酸の3種を用い、ジオキサン・水混合溶媒中過酸化水素(モル比で20倍量)/ヘテロポリ酸(0.025倍量)存在下70℃で反応を行い、反応の進行をガスクロマトグラフィーにより追跡した。その結果、過酸化水素のみの系ではフェノール性、および非フェノール性リグニンモデル化合物ともに全く分解しないが、ヘテロポリ酸触媒下ではフェノール性モデル化合物は速やかに分解することが判明した。また、ヘテロポリ酸存在下においても非フェノール性モデル化合物は全く分解されなかった。以上の結果より、求電子的な活性種を活性化すると考えられるヘテロポリ酸が予想どうりリグニンモデル化合物の分解を触媒することが示された。なお、分解生成物の解析および過酢酸(過酸化水素の1種の活性型)との反応性の比較などから過酸化水素/ヘテロポリ酸系におけるリグニンの分解機構は過酢酸の機構とは異なっており、ヘテロポリ酸の過酸化物とリグニンモデル化合物中のフェノール性水酸基が特異的な結合を形成することで分解反応が開始されることが示差された。

为了开发一种取代氯漂白剂的新型，清洁，环保的纸浆漂白试剂系统，我们考虑使用催化剂来改善过氧化氢的反应性，并进行了基本研究。纸浆漂白是通过在果肉中分解和去除木质素来实现的，人们认为诸如OH^+之类的亲电活动物质在反应性中起重要作用。因此，通过激活这些活性物种，可以开发有效的纸浆漂白试剂。从这个角度来看，我们专注于杂多酸催化剂，据报道这些催化剂在烯烃的环氧化中有效，并检查了对简单木质素模型化合物分解的催化作用。三种杂多酸是12个近二磷酸盐，12-吐磷酸盐和12牙溶酸，在70°C下进行反应，在过氧化氢（摩尔比的含量为20倍）/杂多聚乙酸的情况下（0.025倍的摩尔症量）在二骨/摩尔的量中，二重氧气和水的含量混合了dioxane/heter氧的含量。结果，发现在仅使用过氧化氢的系统中，酚类和非苯酚木质素模型均完全不分解，而是在异位酸催化剂下，酚类模型化合物迅速分解。此外，在杂多酸存在的情况下，非苯酚模型化合物根本没有降解。以上结果表明，被认为可以激活亲电活性物质的杂多酸会如预期的那样催化木质素模型化合物的降解。 Furthermore, analysis of decomposition products and comparison of the reactivity with peracetic acid (a type of active form of hydrogen peroxide), suggesting that the decomposition mechanism of lignin in the hydrogen peroxide/heteropolyacid system differs from that of peracetic acid, and that the decomposition reaction is initiated when the peroxide of the heteropolyacid and the phenolic hydroxyl group in the lignin model compound form特定的债券。