JP2895087B2 - リグノセルロース系物質をポリフェノールと炭水化物とに分離する方法およびこの方法によって得られたポリフェノール系物質 - Google Patents
リグノセルロース系物質をポリフェノールと炭水化物とに分離する方法およびこの方法によって得られたポリフェノール系物質Info
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- JP2895087B2 JP2895087B2 JP1055686A JP5568689A JP2895087B2 JP 2895087 B2 JP2895087 B2 JP 2895087B2 JP 1055686 A JP1055686 A JP 1055686A JP 5568689 A JP5568689 A JP 5568689A JP 2895087 B2 JP2895087 B2 JP 2895087B2
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、炭水化物およびリグニンなどのポリフェノ
ールからなる木材あるいはリグノセルロース系物質を、
その構成成分へと室温で迅速かつ定量的に、しかも成分
の不活性化を伴うことなく分離する方法に関するもので
ある。
ールからなる木材あるいはリグノセルロース系物質を、
その構成成分へと室温で迅速かつ定量的に、しかも成分
の不活性化を伴うことなく分離する方法に関するもので
ある。
石油依存社会への反省から、近年、化学工業原料とし
て再生産可能なバイオマスへの関心が高まっている。し
かし、リグノセルロース系物質、たとえば木材は、構造
および性質の全く異なる炭水化物およびリグニンの複合
体であり、構成成分の完全有効利用を達成するために
は、まず木材をその構成成分へと分離することが必要と
なる。この観点から、近年成分分離手法として、オルガ
ノソルブ法、ソルボリシス法あるいは前処理法として爆
砕法、オートハイドロリシス法などが提案されている。
しかし，これらの方法による成分分離は高エネルギーを
要し、しかも分離は完全には進行しない。これは細胞壁
中で、炭水化物およびリグニンが分子レベルで複雑に絡
みあっていることによる。したがって、完全な成分分離
を達成するためには、細胞壁構造を分子レベルで破壊す
ることが必要である。
て再生産可能なバイオマスへの関心が高まっている。し
かし、リグノセルロース系物質、たとえば木材は、構造
および性質の全く異なる炭水化物およびリグニンの複合
体であり、構成成分の完全有効利用を達成するために
は、まず木材をその構成成分へと分離することが必要と
なる。この観点から、近年成分分離手法として、オルガ
ノソルブ法、ソルボリシス法あるいは前処理法として爆
砕法、オートハイドロリシス法などが提案されている。
しかし，これらの方法による成分分離は高エネルギーを
要し、しかも分離は完全には進行しない。これは細胞壁
中で、炭水化物およびリグニンが分子レベルで複雑に絡
みあっていることによる。したがって、完全な成分分離
を達成するためには、細胞壁構造を分子レベルで破壊す
ることが必要である。
木材の組織構造を分子レベルで破壊する一つの方法
は、濃酸による処理である。例えば濃硫酸処理によっ
て、セルロースは膨潤し、さらに部分的な加水分解およ
び溶解が生じ、結果として細胞壁構造は破壊される。濃
硫酸による木材の加水分解手法は、すでに技術的にほぼ
確立されており、さらに本法は成分分離という意味にお
いて、完璧かつ安価な方法である。しかし、木材の完全
利用を目ざした成分分離手法として、酸加水分解法は、
縮合によるリグニンの不活性化という重大な欠点を有す
る。この種の高縮合リグニンは分子が剛直であるため、
通常、構造修飾による活性化あるいはその解重合は困難
であり、これが酸加水分解を核とする木材工業がこれま
で成立しなかった一つの理由である。
は、濃酸による処理である。例えば濃硫酸処理によっ
て、セルロースは膨潤し、さらに部分的な加水分解およ
び溶解が生じ、結果として細胞壁構造は破壊される。濃
硫酸による木材の加水分解手法は、すでに技術的にほぼ
確立されており、さらに本法は成分分離という意味にお
いて、完璧かつ安価な方法である。しかし、木材の完全
利用を目ざした成分分離手法として、酸加水分解法は、
縮合によるリグニンの不活性化という重大な欠点を有す
る。この種の高縮合リグニンは分子が剛直であるため、
通常、構造修飾による活性化あるいはその解重合は困難
であり、これが酸加水分解を核とする木材工業がこれま
で成立しなかった一つの理由である。
本発明は、濃酸による炭水化物の膨潤にもとずく組織
構造の破壊と、フェノール誘導体によるリグニンの溶媒
和のコンビネーションにより、従来の酸加水分解処理に
よる木材利用の欠点であるリグニンの不活性化を抑え、
リグノセルロース系物質を迅速にその構成成分に分離す
る手法に関するものである。
構造の破壊と、フェノール誘導体によるリグニンの溶媒
和のコンビネーションにより、従来の酸加水分解処理に
よる木材利用の欠点であるリグニンの不活性化を抑え、
リグノセルロース系物質を迅速にその構成成分に分離す
る手法に関するものである。
濃酸処理過程におけるリグニンの不活性化は、反応系
にリグニンに対する媒体がないことに基づく。フェノー
ル誘導体、例えばクレゾールはリグニンの良溶媒であ
り、しかもその反応性はリグニン芳香核のそれに類似し
ている。さらにクレゾールは濃酸と混合しない。
にリグニンに対する媒体がないことに基づく。フェノー
ル誘導体、例えばクレゾールはリグニンの良溶媒であ
り、しかもその反応性はリグニン芳香核のそれに類似し
ている。さらにクレゾールは濃酸と混合しない。
木粉をまずクレゾールで処理し、木粉内部にクレゾー
ルを十分浸透させる。その後、混合物を室温で激しく撹
拌しながら、濃酸を加える。濃酸は炭水化物との親和性
が高く、セルロースは速やかに膨潤し、これによって組
織構造が破壊される。他方クレゾールはリグニンとの親
和性が高く、反応系においては常にリグニンと共存す
る。言換えれば、リグニンは常に濃酸と混合しないクレ
ゾールによって取囲まれており、これによって、酸とリ
グニンの接触は可及的に抑制される。また、処理過程で
リグニンは部分的に解重合されるが、その際生成したカ
ルボニウムイオンはクレゾールにより速やかに安定化さ
れ、リグニンの自己縮合は抑制される。処理後、撹拌を
停止することにより、反応混合物は速やかにクレゾール
層と水層に分離する。リグニンはクレゾール層に含まれ
ており、また炭水化物は水層に存在する。クレゾールを
留去することにより、MWL（Milled Wood Lignin）より
も明色で活性なリグニンが得られる。他方、酸溶液中の
炭水化物はさらに処理を継続することにより、工業原料
として有用な単糖に変換される。
ルを十分浸透させる。その後、混合物を室温で激しく撹
拌しながら、濃酸を加える。濃酸は炭水化物との親和性
が高く、セルロースは速やかに膨潤し、これによって組
織構造が破壊される。他方クレゾールはリグニンとの親
和性が高く、反応系においては常にリグニンと共存す
る。言換えれば、リグニンは常に濃酸と混合しないクレ
ゾールによって取囲まれており、これによって、酸とリ
グニンの接触は可及的に抑制される。また、処理過程で
リグニンは部分的に解重合されるが、その際生成したカ
ルボニウムイオンはクレゾールにより速やかに安定化さ
れ、リグニンの自己縮合は抑制される。処理後、撹拌を
停止することにより、反応混合物は速やかにクレゾール
層と水層に分離する。リグニンはクレゾール層に含まれ
ており、また炭水化物は水層に存在する。クレゾールを
留去することにより、MWL（Milled Wood Lignin）より
も明色で活性なリグニンが得られる。他方、酸溶液中の
炭水化物はさらに処理を継続することにより、工業原料
として有用な単糖に変換される。
以下本発明の方法を実施例をもって詳細に説明する。
実施例１ 木粉に対し、クレゾールおよび72％硫酸を10および20
（ml/g）の比率で混合し、室温において撹拌すると、第
１表に示すように、リグニン収率は処理20分ですでに10
8％（対リグニン）に達する。しかも分離されたリグニ
ンはきわめて明色かつ活性であり、メタノール、エタノ
ール等種々の溶媒に容易に溶解する。
（ml/g）の比率で混合し、室温において撹拌すると、第
１表に示すように、リグニン収率は処理20分ですでに10
8％（対リグニン）に達する。しかも分離されたリグニ
ンはきわめて明色かつ活性であり、メタノール、エタノ
ール等種々の溶媒に容易に溶解する。
実施例２ 木粉に対し72％硫酸20（ml/g）、室温、60分の条件
で、クレゾール添加率を20〜３（3ml/g）まで変化させ
た場合（第２表）、クレゾール添加率５以上でリグニン
収率はほぼ一定である。すなわち、わずかなクレゾール
の添加で、リグニンの自己縮合が抑制され、効率よく分
離が進行している。
で、クレゾール添加率を20〜３（3ml/g）まで変化させ
た場合（第２表）、クレゾール添加率５以上でリグニン
収率はほぼ一定である。すなわち、わずかなクレゾール
の添加で、リグニンの自己縮合が抑制され、効率よく分
離が進行している。
実施例３ 木粉に対し、クレゾール10（ml/g）、室温、60分の条
件で、72％硫酸添加率を２〜20（ml/g）まで変化させた
場合（第３表）、添加率５以上でリグニン収率に大差は
認められない。すなわち、炭水化物の完全な膨潤および
溶解は，迅速分離に必要とされない。
件で、72％硫酸添加率を２〜20（ml/g）まで変化させた
場合（第３表）、添加率５以上でリグニン収率に大差は
認められない。すなわち、炭水化物の完全な膨潤および
溶解は，迅速分離に必要とされない。
実施例４ 木粉に対し、クレゾールおよび硫酸の配合率それぞれ
10および20（ml/g）、室温、60分の条件で、硫酸濃度を
60〜72％に変化させた場合（第４表）、温度60％では炭
水化物の膨潤が不完全であるため、リグニン収率はきわ
めて低い。65％硫酸でリグニンの分離は促進されるが、
リグニンの分子量はなお高い。72％硫酸によってリグニ
ン収率はさらに増大し、リグニンの分子量も大幅に低下
する。すなわち、迅速分離のためには、炭水化物の膨潤
により成分の会合をゆるめること、およびリグニンの部
分的解重合の両者が重要である。
10および20（ml/g）、室温、60分の条件で、硫酸濃度を
60〜72％に変化させた場合（第４表）、温度60％では炭
水化物の膨潤が不完全であるため、リグニン収率はきわ
めて低い。65％硫酸でリグニンの分離は促進されるが、
リグニンの分子量はなお高い。72％硫酸によってリグニ
ン収率はさらに増大し、リグニンの分子量も大幅に低下
する。すなわち、迅速分離のためには、炭水化物の膨潤
により成分の会合をゆるめること、およびリグニンの部
分的解重合の両者が重要である。
本法による処理過程で、エーテル結合の解裂によりリ
グニンは解重合され、さらに側鎖活性位置にはクレゾー
ルが導入されるため、分離によりリグニンのフェノール
化合物としての反応性は飛躍的に高まる。
グニンは解重合され、さらに側鎖活性位置にはクレゾー
ルが導入されるため、分離によりリグニンのフェノール
化合物としての反応性は飛躍的に高まる。
本手法によるリグノセルロース物質の成分分離は、濃
酸による炭水化物の膨潤に基づく組織構造の破壊を伴う
ため、本手法はいかなる種類のバイオマスにも適用可能
であり、完璧な分離が得られる。
酸による炭水化物の膨潤に基づく組織構造の破壊を伴う
ため、本手法はいかなる種類のバイオマスにも適用可能
であり、完璧な分離が得られる。
Claims (5)
- 【請求項１】フェノール誘導体が添加されたリグノセル
ロース系物質に酸を添加し混合して、リグノセルロース
系物質をポリフェノール系物質と炭水化物とに分離する
方法。 - 【請求項２】請求項１において、 前記酸は、65wt％以上の濃硫酸であることを特徴とする
方法。 - 【請求項３】請求項１または２において、 前記フェノール誘導体は、クレゾールであることを特徴
とする方法。 - 【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の方法
において、前記混合は加熱することなく行うことを特徴
とする方法。 - 【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載の方法
によって得られたポリフェノール系物質。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1055686A JP2895087B2 (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | リグノセルロース系物質をポリフェノールと炭水化物とに分離する方法およびこの方法によって得られたポリフェノール系物質 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1055686A JP2895087B2 (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | リグノセルロース系物質をポリフェノールと炭水化物とに分離する方法およびこの方法によって得られたポリフェノール系物質 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02233701A JPH02233701A (ja) | 1990-09-17 |
| JP2895087B2 true JP2895087B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=13005787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1055686A Expired - Fee Related JP2895087B2 (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | リグノセルロース系物質をポリフェノールと炭水化物とに分離する方法およびこの方法によって得られたポリフェノール系物質 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2895087B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008007456A (ja) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Kinousei Mokushitsu Shinsozai Gijutsu Kenkyu Kumiai | リグノセルロース系材料の分離方法 |
| JP2008156601A (ja) * | 2006-12-01 | 2008-07-10 | Toyota Auto Body Co Ltd | リグニン変性ノボラック型フェノール系樹脂、その製造方法及びフェノール系樹脂成形材料 |
| WO2010074228A1 (ja) | 2008-12-25 | 2010-07-01 | 出光興産株式会社 | ポリカーボネート樹脂組成物 |
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|---|---|---|---|---|
| EP1022283B1 (en) | 1997-09-12 | 2006-03-01 | Kabushiki Kaisha Maruto | Novel lignin derivative, moldings produced by using the derivative, and process for the preparation thereof |
| JP3829502B2 (ja) * | 1998-10-30 | 2006-10-04 | ソニー株式会社 | 非水電解質電池 |
| JP4593706B2 (ja) * | 1999-11-02 | 2010-12-08 | 正光 舩岡 | 植物体構成成分の変換および分離方法 |
| JP4485634B2 (ja) * | 2000-01-20 | 2010-06-23 | 新神戸電機株式会社 | 鉛蓄電池 |
| EP1273632A1 (en) * | 2000-03-31 | 2003-01-08 | Masamitsu Hunaoka | Lignocellulosic composition comprising lignophenol derivative and cellulose ingredient |
| JP4465433B2 (ja) * | 2002-10-02 | 2010-05-19 | 独立行政法人科学技術振興機構 | リグニン系マトリックスを有するガラス複合材料 |
| JP2004210816A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-29 | Araco Corp | 接着材料およびその製造方法 |
| JP3934068B2 (ja) | 2003-02-10 | 2007-06-20 | 独立行政法人科学技術振興機構 | リグニン誘導体を用いた光電変換素子及び光電気化学電池 |
| WO2005085355A1 (ja) | 2004-03-10 | 2005-09-15 | Japan Science And Technology Agency | 導電性ポリアニリン組成物、その製造方法およびポリアニリンドーパント |
| JP4316536B2 (ja) | 2005-06-07 | 2009-08-19 | 独立行政法人科学技術振興機構 | リグニン誘導体の分離及び回収方法 |
| JP4941061B2 (ja) * | 2006-12-04 | 2012-05-30 | トヨタ車体株式会社 | フェノール化リグニンの製造方法 |
| JP2008268457A (ja) | 2007-04-19 | 2008-11-06 | Fuji Xerox Co Ltd | 電子写真感光体、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 |
| WO2010047358A1 (ja) * | 2008-10-23 | 2010-04-29 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 濃酸処理部、濃酸処理方法、植物資源相分離系変換装置並びに変換方法 |
| JP5666093B2 (ja) * | 2009-01-13 | 2015-02-12 | 株式会社ウッドワン | 水性木材用塗料 |
| KR101479676B1 (ko) * | 2013-05-23 | 2015-01-08 | 씨제이제일제당 주식회사 | 저분자 리그닌 유도체의 제조방법 |
| JP2014193977A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-09 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 樹脂組成物、樹脂組成物を含むプリプレグ、積層板、および成形材料 |
| CN103364516B (zh) * | 2013-06-28 | 2016-01-20 | 新疆农业科学院核技术生物技术研究所 | 棉花纤维中苯丙烷类结构单体的检测方法 |
| JP6458065B2 (ja) * | 2017-03-06 | 2019-01-23 | 株式会社神鋼環境ソリューション | リグノフェノールの製造方法 |
| US11518886B2 (en) | 2017-08-10 | 2022-12-06 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Modified lignin, modified polyphenol manufacturing method, and modified lignin-including resin composition material |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3161585D1 (en) * | 1980-06-20 | 1984-01-12 | Battelle Memorial Institute | A method for the delignification of wood and other ligno-cellulosic products |
-
1989
- 1989-03-08 JP JP1055686A patent/JP2895087B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2008007456A (ja) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Kinousei Mokushitsu Shinsozai Gijutsu Kenkyu Kumiai | リグノセルロース系材料の分離方法 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02233701A (ja) | 1990-09-17 |
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