14 産総研 TODAY 2013- 06 このページの記事に関する問い合わせ：触媒化学融合研究センター http://unit.aist.go.jp/irccc/ 触媒変換プロセスによるセルロース系バイオマスからの 有用化学品合成 基幹物質としてのレブリン酸 セルロースは地上に最も多く存在 するバイオマスです。セルロースか ら化学品を合成するにあたり、私た ちはセルロースを一段の化学反応で レブリン酸に変換するプロセスに注 目しています。 レブリン酸は基幹物質として高い ポテンシャルをもっており、以前か ら燃料添加剤、メタクリル酸代替、 ビスフェノール代替としての利用法 が知られていましたが（図 1）、数年前 に、レブリン酸からγ－バレロラク トンを経て、ブテンに変換する触媒 反応が報告されました。ブテンはブ タジエンやプロピレンなど、現在の 化学産業で重要な化学品に変換可能 なので、基幹物質としてのレブリン 酸のポテンシャルはますます高まっ ていると言えるでしょう。 レブリン酸合成用触媒の開発 セルロースからレブリン酸を合成 するこれまでの技術として、硫酸を 用いた合成法が知られています。し かし、セルロースを構成する糖ユニッ トに対して数当量以上に相当する多 量の酸が必要でした。 これに対して私たちは、セルロー スを糖化するために最適な酸と、糖 からレブリン酸を合成するのに最適 な酸が異なる点に着目して、2 種類の 酸（ブレンステッド酸とルイス酸）を 組み合わせた触媒系を開発しました。 この触媒系を用いることにより、従来 技術と比較して使用する酸の量が 2 桁 以上少ない条件でも、セルロースから 75 %の収率でレブリン酸を合成する ことに成功しました。図 2 に酸組成の 効果を示します。ブレンステッド酸の みの場合は糖が主生成物であるのに対 し、ごく少量のルイス酸を組み合わせ ることでレブリン酸が主生成物として 生成します。 今後の展開 上記の結果は試薬の微結晶セル ロースを用いた実験によるものです が、現在、実際のバイオマスとして 木粉を用いた実験を進めており、あ る程度の収率でレブリン酸が生成す ることを確認しています。今後、バ イオマスに対してさらに適した触媒 系を開発していく計画です。 図 1 レブリン酸を基幹物質とする化学品体系 触媒化学融合研究センター 官能基変換チーム 富 とみなが 永 健 けんいち 一 OH OH OH OH OH HO HO HO O O O O O O O O O NH 2 O O γーバレロラクトン δーアミノレブリン酸 （除草剤・光合成促進剤） ジフェノール酸 （ビスフェノール代替） MeMVL （MMA 代替） アジピン酸エステル （ナイロン原料） ブテン プロピレン ブタジエン 木質系バイオマス 機能性化学品・樹脂材料 レブリン酸 レブリン酸エステル 2ーメチル THF オクテン 基本化学品 燃 料 O COOH COOH COOR COOR ROOC COOH レブリン酸メチル 100 80 60 40 20 0 糖類 0 ルイス酸 / ブレンステッド酸 ×10 －1 収率 / % 1 2 3 4 5 図 2 酸組成の効果 ブレンステッド酸（パラトルエンスルホン酸） に対し、ごく少量のルイス酸（インジウム化合 物）の添加がレブリン酸の生成を促進する。 参考文献 [1] K. Tominaga et al .: Green Chem., 13, 810 (2011).
