JP2013221149A - Method for producing lignin decomposed product - Google Patents

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Shinya Nagasawa
晋也 長沢
Takashi Watanabe
隆司 渡辺
Toshio Hayashi
利夫 林
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Kao Corp
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Kao Corp
Kyoto University
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a lignin decomposed product, capable of producing a high-molecular-weight and linear lignin decomposed product with less modification.SOLUTION: A method for producing a lignin decomposed product has the following steps (1) and (2). Step (1): A lignocellulose raw material is heat-treated in an organic solvent including one or two or more reacting agents selected from the group consisting of (A) a nitrogen atom-containing basic compound, (B) a metal alkoxide; (C) a fluoride of an element belonging to group 1 or 2 of the periodic table; (D) a vanadium atom-containing heteropoly acid or a salt thereof; (E) an aryl borane; (F) a halide of gallium, indium or thallium; and (G) a lanthanoid salt of trifluoromethane sulfonic acid to thereby obtain a solution including the lignin decomposed product; and step (2): the lignin decomposed product is separated from the heat-treated solution.

Description

本発明は、リグニン分解物の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a lignin degradation product.

リグニンは、樹木やイネ科植物等をはじめとする多くの植物に含まれる芳香族高分子であり、植物中にセルロースおよびヘミセルロースとともに含まれる。これら3つの成分は、植物細胞壁中では相互に複雑に結合した形でリグノセルロースとして存在しているため、それらを分離することは容易ではない。またリグニンはセルロースに比べて反応性が高く、加熱により容易に縮合反応を起こし、不活性で溶媒溶解性に乏しい塊状物質に変化してしまう。
リグノセルロース原料から高収率でリグニンを分離する方法として、一般に、製紙会社などで主に使用されているクラフト蒸解法が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、酸として塩酸を用いた処理が知られている(例えば、非特許文献1参照)。
Lignin is an aromatic polymer contained in many plants including trees and gramineous plants, and is contained in plants together with cellulose and hemicellulose. Since these three components exist as lignocellulose in a complexly bound form in the plant cell wall, it is not easy to separate them. In addition, lignin has a higher reactivity than cellulose and easily undergoes a condensation reaction by heating, so that it becomes an inactive mass substance having poor solvent solubility.
As a method for separating lignin from a lignocellulose raw material in a high yield, a kraft cooking method mainly used in a paper company or the like is generally known (for example, see Patent Document 1). Moreover, the process using hydrochloric acid as an acid is known (for example, refer nonpatent literature 1).

特開2004−190150号公報JP 2004-190150 A

Journal of Applied Polymer Science,2008,1158−1168Journal of Applied Polymer Science, 2008, 1158-1168.

しかしながら、クラフト蒸解法での水酸化ナトリウムや亜硫酸ナトリウム混液中での加熱、ならびに塩酸処理などでは、リグニンは多大な化学変性を受けてしまう。このため、植物中に存在するリグニンを変性させずに取り出すことは困難であり、バイオマス活用の観点で、リグニンの利用対象を幅広く見出すことが難しい。また、高分子芳香族ポリマーとして更なる修飾・機能化が困難である。   However, lignin is subject to significant chemical modification by heating in a mixed solution of sodium hydroxide or sodium sulfite in kraft cooking and hydrochloric acid treatment. For this reason, it is difficult to extract lignin present in plants without denaturation, and it is difficult to find a wide range of lignin utilization targets from the viewpoint of biomass utilization. Further, it is difficult to further modify and functionalize the polymer aromatic polymer.

そこで、本発明は、高分子芳香族ポリマーとして更なる修飾・機能化が容易な、低変性で高分子量かつ直鎖状のリグニン分解物を容易に製造することができる、リグニン分解物の製造方法を提供することを課題とする。   Accordingly, the present invention provides a method for producing a lignin degradation product, which can easily produce a low-modified, high-molecular-weight and linear lignin degradation product that is easily modified and functionalized as a high-molecular aromatic polymer. It is an issue to provide.

本発明者らは、リグノセルロース原料を、特定の反応剤を含む有機溶媒中で加熱処理することにより、前記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、下記工程(1)及び工程(2)を有する、リグニン分解物の製造方法(以下、「本発明の製造方法」ということがある。)に関する。
工程(1):リグノセルロース原料を、下記(A)〜(G)からなる群から選ばれる1種又は2種以上の反応剤を含む有機溶媒中で加熱処理し、リグニン分解物を含む溶液を得る工程
(A)窒素原子を含有する塩基性化合物
(B)金属アルコキシド
(C)周期表第1族又は第2族に属する元素のフッ化物
(D)バナジウム原子を含有するヘテロポリ酸又はその塩
(E)アリールボラン
(F)ガリウム、インジウム又はタリウムのハロゲン化物
(G)トリフルオロメタンスルホン酸のランタノイド塩
工程(2):前記溶液からリグニン分解物を分離する工程
The present inventors have found that the above problems can be solved by heat-treating the lignocellulose raw material in an organic solvent containing a specific reactant, and have completed the present invention.
That is, this invention relates to the manufacturing method (henceforth "the manufacturing method of this invention") of a lignin degradation product which has the following process (1) and process (2).
Step (1): The lignocellulose raw material is heat-treated in an organic solvent containing one or more reactants selected from the group consisting of the following (A) to (G), and a solution containing a lignin decomposition product is obtained. Step of obtaining (A) Basic compound containing nitrogen atom (B) Metal alkoxide (C) Fluoride of element belonging to group 1 or 2 of periodic table (D) Heteropoly acid containing vanadium atom or salt thereof E) Arylborane (F) Halide of gallium, indium or thallium (G) Lanthanoid salt of trifluoromethanesulfonic acid Step (2): Step of separating lignin decomposition product from the solution

本発明の製造方法によれば、リグノセルロース原料から、低変性でかつ高分子量の直鎖状リグニン分解物を製造することができる。また、本発明の製造方法により得られるリグニン分解物は、低変性の直鎖状高分子であるため、高分子量の芳香族ポリマーとして更なる修飾・機能化が容易であり、低分子芳香族化合物への変換や使用目的に応じた化学修飾・誘導体化を有利に行うことができる。   According to the production method of the present invention, a low-modified and high-molecular-weight linear lignin degradation product can be produced from a lignocellulose raw material. Moreover, since the lignin degradation product obtained by the production method of the present invention is a low-modified linear polymer, it can be easily modified and functionalized as a high molecular weight aromatic polymer. The chemical modification and derivatization according to the purpose of use and conversion to can be advantageously performed.

[リグニン分解物の製造方法]
本発明のリグニン分解物の製造方法は、下記工程(1)及び工程(2)を有することを特徴とする。
工程(1):リグノセルロース原料を、下記(A)〜(G)からなる群から選ばれる1種又は2種以上の反応剤を含む有機溶媒中で加熱処理し、リグニン分解物を含む溶液を得る工程
(A)窒素原子を含有する塩基性化合物
(B)金属アルコキシド
(C)周期表第1族又は第2族に属する元素のフッ化物
(D)バナジウム原子を含有するヘテロポリ酸又はその塩
(E)アリールボラン
(F)ガリウム、インジウム又はタリウムのハロゲン化物
(G)トリフルオロメタンスルホン酸のランタノイド塩
工程(2):前記溶液からリグニン分解物を分離する工程
なお、本発明において「リグニン分解物」とは、リグノセルロース原料から分離され、有機溶媒への溶解が可能な程度に可溶化された、溶媒溶解性を有するリグニンを意味する。
本発明の製造方法により、低変性で高分子量かつ直鎖状のリグニン分解物が得られる理由は明らかではないが、前記特定の反応剤を用いることで、リグニン構造中に多く含まれ、その量がリグニン構造のリニア性(直鎖性)の指標となるβ−O−4結合を過度に開裂させることなくリグニンを分解することができ、また縮合などの不溶化の原因となる反応が抑制されるため、低変性で高分子量かつ直鎖状のリグニン分解物が得られると推測される。
[Method for producing lignin degradation product]
The manufacturing method of the lignin degradation product of this invention has the following process (1) and process (2), It is characterized by the above-mentioned.
Step (1): The lignocellulose raw material is heat-treated in an organic solvent containing one or more reactants selected from the group consisting of the following (A) to (G), and a solution containing a lignin decomposition product is obtained. Step of obtaining (A) Basic compound containing nitrogen atom (B) Metal alkoxide (C) Fluoride of element belonging to group 1 or 2 of periodic table (D) Heteropoly acid containing vanadium atom or salt thereof E) Arylborane (F) Halide of gallium, indium or thallium (G) Lanthanoid salt step of trifluoromethanesulfonic acid step (2): Step of separating lignin degradation product from the above solution In the present invention, “lignin degradation product” The term “lignin” means a lignin having a solvent solubility, which is separated from a lignocellulose raw material and solubilized to such an extent that it can be dissolved in an organic solvent.
The reason why a low-denature, high-molecular-weight and linear lignin degradation product is obtained by the production method of the present invention is not clear, but by using the specific reactant, it is contained in a large amount in the lignin structure. Can decompose lignin without excessively cleaving the β-O-4 bond, which is an indicator of the linearity (linearity) of the lignin structure, and suppresses reactions that cause insolubilization such as condensation. Therefore, it is presumed that a low-modified, high-molecular-weight and linear lignin degradation product can be obtained.

ここで、リグニン中又はリグニン分解物中の「β−O−4結合」とは、下記式(1)で示される側鎖のβ位の炭素と、フェノール性水酸基の酸素原子とを結ぶ結合である。β−O−4結合は、これまでにも多数の文献でリグニン中の主要結合として報告されている(例えば、J.Agric.Food Chem.,2004,52,1850−1860、J.Agric.Food Chem.,2008,56,9525−9534を参照)。   Here, the “β-O-4 bond” in lignin or lignin degradation product is a bond connecting the β-position carbon of the side chain represented by the following formula (1) and the oxygen atom of the phenolic hydroxyl group. is there. The β-O-4 bond has been previously reported as a major bond in lignin in many literatures (eg, J. Agric. Food Chem., 2004, 52, 1850-1860, J. Agric. Food). Chem., 2008, 56, 9525-9534).

Figure 2013221149
Figure 2013221149

リグニン分解物中のβ−O−4結合量とは、単位質量あたりのリグニン分解物中に存在するβ−O−4結合の本数をいう。前記β−O−4結合量は、リグニン分解物のリニア性(直鎖性)を評価するための指標であり、具体的には実施例に記載の方法により測定される。   The β-O-4 bond amount in the lignin decomposition product refers to the number of β-O-4 bonds present in the lignin decomposition product per unit mass. The β-O-4 bond amount is an index for evaluating the linearity (linearity) of the lignin degradation product, and is specifically measured by the method described in Examples.

(工程(1))
本発明のリグニン分解物の製造方法は、リグノセルロース原料を、前記(A)〜(G)からなる群から選ばれる1種又は2種以上の反応剤を含む有機溶媒中で加熱処理し、リグニン分解物を含む溶液を得る工程(以下、単に「工程(1)」という)を有する。
(Process (1))
In the method for producing a lignin degradation product of the present invention, a lignocellulose raw material is heat-treated in an organic solvent containing one or more reactants selected from the group consisting of (A) to (G). A step of obtaining a solution containing a decomposition product (hereinafter simply referred to as “step (1)”).

<リグノセルロース原料>
本発明の製造方法において、リグノセルロース原料とは、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンを含む植物系のバイオマスをいう。
リグノセルロース原料としては、カラマツやヌマスギなどの針葉樹、アブラヤシ、ヒノキなどの広葉樹から得られる木材チップなどの各種木材;木材から製造されるウッドパルプ、綿の種子の周囲の繊維から得られるコットンリンターパルプなどのパルプ類;バガス(サトウキビの搾りかす)、稲わら、とうもろこし茎・葉、パーム空果房(Empty Fruit Bunch、以下「EFB」という)などの植物茎・葉・果房類;籾殻、パーム殻、ココナッツ殻などの植物殻類;新聞紙、ダンボール、雑誌、上質紙などの紙類;ジャイアントケルプ、コンブ、ワカメ、ノリ、マクサ、スピリルナ、ドナリエラ、クロレラ、セネデスムスなどの藻類などが挙げられる。これらのリグノセルロース原料は、単独でも又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Lignocellulose raw material>
In the production method of the present invention, the lignocellulose raw material refers to plant-based biomass containing cellulose, hemicellulose, and lignin.
Lignocellulose raw materials include various kinds of wood such as wood chips obtained from conifers such as larch and cedar, hardwood such as oil palm and cypress; wood pulp produced from wood, cotton linter pulp obtained from fibers around cotton seeds Pulps such as bagasse (sugar cane squeezed), rice straw, corn stalks and leaves, empty fruit bunches (hereinafter referred to as “EFB”), etc .; Plant shells such as shells and coconut shells; papers such as newspapers, cardboard, magazines and fine papers; These lignocellulose raw materials may be used alone or in combination of two or more.

これらのうち、リグニン分解物の収率向上、入手容易性及び原料コストの観点から、木材、紙類、植物茎・葉・果房類、植物殻類及び藻類が好ましく、針葉樹チップ、広葉樹チップ、バガス、稲わら、とうもろこし茎・葉、EFB、籾殻、パーム殻、ココナッツ殻、紙類及び藻類からなる群から選ばれる1種又は2種以上がより好ましく、バガス、EFB、アブラヤシの幹から得られる木材チップが更に好ましく、バガスがより更に好ましい。   Of these, wood, paper, plant stems / leaves / fruits, plant shells and algae are preferred from the viewpoint of yield improvement of lignin degradation products, availability, and raw material costs, coniferous chips, hardwood chips, One or more selected from the group consisting of bagasse, rice straw, corn stalks / leaves, EFB, rice husk, palm husk, coconut husk, paper and algae are more preferred, obtained from the trunk of bagasse, EFB, oil palm Wood chips are more preferred, and bagasse is even more preferred.

リグノセルロース原料は、リグニン分解物の収率向上の観点から、リグニン含有量が、原料に対して5質量%以上であることが好ましく、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上である。リグニン含有量は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。   From the viewpoint of improving the yield of lignin degradation product, the lignocellulose raw material preferably has a lignin content of 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and still more preferably 15% by mass or more. It is. The lignin content can be measured by the method described in Examples described later.

<前処理工程>
本発明の製造方法は、リグニン分解物の収率向上及びリグニンの変性抑制の観点から、工程(1)の前に、リグノセルロース原料を前処理する工程(以下「前処理工程」という)を有することが好ましい。好ましい前処理方法としては、粉砕処理、水熱処理及び酵素処理からなる群から選ばれる1種又は2種以上の前処理が挙げられる。より好ましい前処理は、粉砕処理、及び/又は酵素処理である。
<Pretreatment process>
The production method of the present invention has a step of pretreating the lignocellulose raw material (hereinafter referred to as “pretreatment step”) before the step (1) from the viewpoint of improving the yield of lignin degradation products and suppressing the modification of lignin. It is preferable. Preferable pretreatment methods include one or more pretreatments selected from the group consisting of pulverization treatment, hydrothermal treatment and enzyme treatment. A more preferred pretreatment is a grinding treatment and / or an enzyme treatment.

〔粉砕処理〕
リグノセルロース原料を粉砕処理することにより、リグノセルロース原料を小粒子化し、リグノセルロース原料に含まれるセルロースの結晶構造が破壊されるので、リグニンの分離・分解効率を向上させることができる。
粉砕処理を行う場合、リグノセルロース原料中の水分量は、リグノセルロース原料の粉砕効率、及びリグニン分解物の収率向上の観点から、リグノセルロース原料の乾燥重量に対して40質量%以下であることが好ましい。なお、リグノセルロース原料中の水分量を0質量%にすることは困難であるため、該水分量はリグノセルロース原料の乾燥重量に対して0.01〜40質量%であることが好ましく、より好ましくは0.1〜35質量%、更に好ましくは1〜30質量%、より更に好ましくは1〜20質量%である。
リグノセルロース原料中の水分量は、市販の赤外線水分計などを用いて測定することができ、具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。
[Crushing treatment]
By crushing the lignocellulose raw material, the lignocellulose raw material is reduced in size and the crystal structure of cellulose contained in the lignocellulose raw material is destroyed, so that the lignin separation / decomposition efficiency can be improved.
When pulverization is performed, the amount of water in the lignocellulose raw material is 40% by mass or less based on the dry weight of the lignocellulose raw material from the viewpoint of improving the pulverization efficiency of the lignocellulose raw material and the yield of the lignin decomposition product. Is preferred. In addition, since it is difficult to make the water content in a lignocellulose raw material into 0 mass%, it is preferable that this water content is 0.01-40 mass% with respect to the dry weight of a lignocellulose raw material, More preferably Is 0.1 to 35% by mass, more preferably 1 to 30% by mass, and still more preferably 1 to 20% by mass.
The amount of water in the lignocellulose raw material can be measured using a commercially available infrared moisture meter or the like, and specifically can be measured by the method described in the examples.

なお、粉砕処理に用いるリグノセルロース原料中の水分量が40質量%を超える場合には、該リグノセルロース原料を公知の方法で乾燥させ(以下、「乾燥処理」ということがある。)、その水分量がリグノセルロース原料の乾燥重量に対し40質量%以下となるように調整することが好ましい。乾燥方法としては、例えば、熱風受熱乾燥法、伝導受熱乾燥法、除湿空気乾燥法、冷風乾燥法、マイクロ波乾燥法、赤外線乾燥法、天日乾燥法、真空乾燥法、凍結乾燥法等が挙げられる。乾燥処理に用いる乾燥機は、公知のものを適宜選択して使用することができる。乾燥処理はバッチ処理、連続処理のいずれでも可能である。   When the amount of water in the lignocellulose raw material used for the pulverization treatment exceeds 40% by mass, the lignocellulose raw material is dried by a known method (hereinafter, also referred to as “drying treatment”), and the water content. It is preferable to adjust the amount to be 40% by mass or less based on the dry weight of the lignocellulose raw material. Examples of the drying method include hot air heat receiving drying method, conductive heat receiving drying method, dehumidifying air drying method, cold air drying method, microwave drying method, infrared drying method, sun drying method, vacuum drying method, freeze drying method and the like. It is done. As the dryer used for the drying treatment, a known one can be appropriately selected and used. The drying process can be either a batch process or a continuous process.

粉砕処理は、公知の粉砕機を用いて行うことができる。用いられる粉砕機に特に制限はなく、リグノセルロース原料を小粒子化することができればよい。
粉砕機の具体例としては、高圧圧縮ロールミルや、ロール回転ミルなどのロールミル、リングローラーミル、ローラーレースミル又はボールレースミルなどの竪型ローラーミル、転動ボールミル、振動ボールミル、振動ロッドミル、振動チューブミル、遊星ボールミル又は遠心流動化ミルなどの容器駆動式媒体ミル、塔式粉砕機、攪拌槽式ミル、流通槽式ミル又はアニュラー式ミルなどの媒体攪拌式ミル、高速遠心ローラーミルやオングミルなどの圧密せん断ミル、乳鉢、石臼、マスコロイダー、フレットミル、エッジランナーミル、ナイフミル、ピンミル、カッターミルなどが挙げられる。これらの中では、リグノセルロース原料の粉砕効率、及び生産性の観点から、容器駆動式媒体ミル又は媒体攪拌式ミルが好ましく、容器駆動式媒体ミルがより好ましく、振動ボールミル、振動ロッドミル又は振動チューブミルなどの振動ミルが更に好ましく、振動ボールミル又は振動ロッドミルがより更に好ましい。
The pulverization treatment can be performed using a known pulverizer. There is no restriction | limiting in particular in the grinder used, What is necessary is just to be able to make a lignocellulose raw material small particle.
Specific examples of the pulverizer include a high pressure compression roll mill, a roll mill such as a roll rotating mill, a vertical roller mill such as a ring roller mill, a roller race mill or a ball race mill, a rolling ball mill, a vibration ball mill, a vibration rod mill, and a vibration tube. Container driven media mills such as mills, planetary ball mills or centrifugal fluidization mills, tower crushers, stirring tank mills, medium stirring mills such as flow tank mills or annular mills, high-speed centrifugal roller mills, ong mills, etc. Consolidation shear mill, mortar, stone mortar, mass collider, fret mill, edge runner mill, knife mill, pin mill, cutter mill and the like. Among these, from the viewpoint of pulverization efficiency and productivity of the lignocellulose raw material, a container-driven medium mill or a medium stirring mill is preferable, a container-driven medium mill is more preferable, a vibrating ball mill, a vibrating rod mill, or a vibrating tube mill. A vibration mill such as a vibration ball mill or a vibration rod mill is more preferable.

粉砕方法としては、バッチ式、連続式のどちらでもよい。粉砕に用いる装置及び/又は媒体の材質としては特に制限はなく、例えば、鉄、ステンレス、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、チッ化珪素、ガラスなどが挙げられるが、セルロースの結晶構造を効率的に破壊させる観点から、鉄、ステンレス、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素が好ましく、更に工業的利用の観点から、鉄又はステンレスが好ましい。   The pulverization method may be either batch type or continuous type. The material of the apparatus and / or medium used for pulverization is not particularly limited, and examples thereof include iron, stainless steel, alumina, zirconia, silicon carbide, silicon nitride, and glass, but efficiently destroy the crystal structure of cellulose. Therefore, iron, stainless steel, zirconia, silicon carbide, and silicon nitride are preferable, and iron or stainless steel is preferable from the viewpoint of industrial use.

用いる装置が振動ミルであって、媒体がロッドの場合には、リグノセルロース原料の粉砕効率の観点から、ロッドの外径は好ましくは0.1〜100mm、より好ましくは0.5〜50mmの範囲である。ロッドの大きさが上記の範囲であれば、リグノセルロース原料を効率的に小粒子化させることができる。ロッドの充填率は、振動ミルの機種により好適な範囲が異なるが、好ましくは10〜97%、より好ましくは15〜95%、更に好ましくは20〜80%、更に好ましくは25〜70%である。充填率がこの範囲内であれば、リグノセルロース原料とロッドとの接触頻度が向上するとともに、媒体の動きを妨げずに、リグノセルロース原料の粉砕効率を向上させることができる。ここで充填率とは、振動ミルの攪拌部の容積に対する媒体の見かけの体積をいう。   When the apparatus to be used is a vibration mill and the medium is a rod, the outer diameter of the rod is preferably in the range of 0.1 to 100 mm, more preferably in the range of 0.5 to 50 mm, from the viewpoint of grinding efficiency of the lignocellulose raw material. It is. When the size of the rod is in the above range, the lignocellulose raw material can be made into small particles efficiently. The rod filling rate varies depending on the type of vibration mill, but is preferably 10 to 97%, more preferably 15 to 95%, still more preferably 20 to 80%, and still more preferably 25 to 70%. . When the filling rate is within this range, the contact frequency between the lignocellulose raw material and the rod is improved, and the pulverization efficiency of the lignocellulose raw material can be improved without disturbing the movement of the medium. Here, the filling rate refers to the apparent volume of the medium relative to the volume of the stirring section of the vibration mill.

用いる装置が振動ミルであって、媒体がボールの場合には、リグノセルロース原料の粉砕効率の観点から、ボールの外径は好ましくは0.1〜100mm、より好ましくは0.5〜50mmの範囲である。ボールの大きさが上記の範囲であれば、リグノセルロース原料を効率的に小粒子化させることができる。ボールの充填率は、好ましくは10〜97%、より好ましくは15〜75%、更に好ましくは20〜50%である。充填率がこの範囲内であれば、リグノセルロース原料とボールとの接触頻度が向上するとともに、媒体の動きを妨げずに、リグノセルロース原料の粉砕効率を向上させることができる。   When the apparatus to be used is a vibration mill and the medium is a ball, the outer diameter of the ball is preferably in the range of 0.1 to 100 mm, more preferably in the range of 0.5 to 50 mm, from the viewpoint of grinding efficiency of the lignocellulose raw material. It is. When the size of the balls is in the above range, the lignocellulose raw material can be efficiently made into small particles. The filling rate of the balls is preferably 10 to 97%, more preferably 15 to 75%, and still more preferably 20 to 50%. When the filling rate is within this range, the contact frequency between the lignocellulose raw material and the ball is improved, and the pulverization efficiency of the lignocellulose raw material can be improved without disturbing the movement of the medium.

粉砕処理時の温度に特に限定はないが、操作コスト及びリグノセルロース原料の劣化抑制、ならびにリグニンの変性抑制の観点から、−100〜200℃が好ましく、0〜150℃がより好ましく、5〜100℃が更に好ましい。   Although there is no limitation in particular in the temperature at the time of a grinding | pulverization process, -100-200 degreeC is preferable from a viewpoint of operation cost, the deterioration suppression of a lignocellulose raw material, and the modification | denaturation suppression of a lignin, 0-150 degreeC is more preferable, 5-100 More preferred is ° C.

粉砕時間は、粉砕後のリグノセルロース原料が小粒子化されるよう適宜調整すればよい。用いる粉砕機や使用するエネルギー量などによって変わるが、通常1分〜48時間であり、リグノセルロース原料の粒子径の低下の観点、及びエネルギーコストの観点から、2分間〜40時間が好ましく、5分間〜30時間がより好ましい。   The pulverization time may be appropriately adjusted so that the pulverized lignocellulose raw material is reduced in size. Although it varies depending on the pulverizer to be used and the amount of energy to be used, it is usually 1 minute to 48 hours. ˜30 hours is more preferred.

粉砕処理後に得られるリグノセルロース原料の平均粒径は、リグニン分解物の収率向上の観点から、好ましくは1〜150μm、より好ましくは5〜100μmである。なお、粉砕処理後に得られるリグノセルロース原料の平均粒径は、実施例に記載の方法により測定される。   The average particle size of the lignocellulose raw material obtained after the pulverization treatment is preferably 1 to 150 μm, more preferably 5 to 100 μm, from the viewpoint of improving the yield of the lignin degradation product. In addition, the average particle diameter of the lignocellulose raw material obtained after a grinding | pulverization process is measured by the method as described in an Example.

〔水熱処理〕
水熱処理とは、加圧条件下で高温の水又は緩衝液をリグノセルロース原料に作用させる処理である。水熱処理は、公知の反応装置を用いて行うことができ、用いられる反応装置に特に制限はない。水熱処理では、リグノセルロース原料をスラリー状にして用いることが好ましい。スラリー中のリグノセルロース原料の含有量は、流動性向上の観点から、好ましくは1〜500g/L、より好ましくは1〜200g/L、更に好ましくは5〜150g/L、更に好ましくは8〜100g/Lである。スラリーとしては、水、各種緩衝液等が挙げられる。
[Hydrothermal treatment]
Hydrothermal treatment is a treatment in which high-temperature water or a buffer solution acts on a lignocellulose raw material under pressurized conditions. Hydrothermal treatment can be performed using a known reaction apparatus, and the reaction apparatus used is not particularly limited. In the hydrothermal treatment, it is preferable to use the lignocellulose raw material in a slurry state. The content of the lignocellulose raw material in the slurry is preferably 1 to 500 g / L, more preferably 1 to 200 g / L, still more preferably 5 to 150 g / L, and still more preferably 8 to 100 g from the viewpoint of improving fluidity. / L. Examples of the slurry include water and various buffer solutions.

水熱処理は、リグニン分解物の生産効率及び収率向上の観点から、酸性条件下で行うことが好ましい。スラリーのpHは、リグニン分解物の生産効率及び収率向上、ならびにリグニンの変性抑制の観点から、pH3〜7が好ましく、pH4〜6がより好ましい。スラリーのpHは、塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸、酢酸、クエン酸等の有機酸を用いることにより適宜調整することができる。   Hydrothermal treatment is preferably performed under acidic conditions from the viewpoint of improving the production efficiency and yield of the lignin degradation product. The pH of the slurry is preferably pH 3-7, more preferably pH 4-6, from the viewpoints of production efficiency and yield improvement of lignin degradation products, and suppression of lignin denaturation. The pH of the slurry can be appropriately adjusted by using an inorganic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid or phosphoric acid, or an organic acid such as acetic acid or citric acid.

水熱処理の処理条件は、温度100〜400℃でかつ圧力0.1〜4MPaの範囲が好ましく、温度140〜200℃でかつ圧力0.5〜1MPaの範囲がより好ましい。処理時間は、0.1〜3時間が好ましい。水熱処理方法としては、バッチ式、連続式のどちらでもよい。
なお、水熱処理後のリグノセルロース原料は、湿潤状態のものでもよく、さらに乾燥処理して得られたものでもよいが、リグニン分解物の収率向上の観点から、湿潤状態のものが好ましい。
The conditions for the hydrothermal treatment are preferably a temperature of 100 to 400 ° C. and a pressure of 0.1 to 4 MPa, and more preferably a temperature of 140 to 200 ° C. and a pressure of 0.5 to 1 MPa. The treatment time is preferably from 0.1 to 3 hours. The hydrothermal treatment method may be either batch type or continuous type.
The lignocellulose raw material after hydrothermal treatment may be in a wet state or may be obtained by further drying treatment, but from the viewpoint of improving the yield of lignin degradation product, a wet state is preferable.

〔酵素処理〕
酵素処理とは、リグノセルロース原料に酵素を作用させる処理である。酵素処理に用いられる酵素としては、セルラーゼやヘミセルラーゼが挙げられ、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
[Enzyme treatment]
The enzyme treatment is a treatment for causing an enzyme to act on the lignocellulose raw material. Examples of the enzyme used for the enzyme treatment include cellulase and hemicellulase, and these can be used alone or in combination of two or more.

セルラーゼの具体例としては、セルクラスト1.5L(ノボザイムズ社製、商品名)、CellicCTec2(ノボザイムズ社製、商品名)などのトリコデルマ リーゼ(Trichoderma Reesei)由来のセルラーゼ製剤やバチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM-N145(FERM P-19727)株由来のセルラーゼ、またはバチルス エスピー (Bacillus sp.)KSM-N252(FERM P-17474)、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM-N115(FERM P-19726)、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM-N440(FERM P-19728)、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM-N659(FERM P-19730)などの各株由来のセルラーゼ、更には、トリコデルマ ビリデ(Trichoderma viride)、アスペルギルス アクレアタス(Aspergillus acleatus)、クロストリジウム サーモセラム(Clostridium thermocellum)、クロストリジウム ステルコラリウム(Clostridium stercorarium)、クロストリジウム ジョスイ(Clostridium josui)セルロモナス フィミ(Cellulomonas fimi)、アクレモニウム セルロリティクス(Acremonium celluloriticus)、イルペックス ラクテウス(Irpex lacteus)、アスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)、フミコーラ インソレンス(Humicola insolens)由来のセルラーゼ混合物やパイロコッカス ホリコシ(Pyrococcus horikoshii)由来の耐熱性セルラーゼなどが挙げられる。
これらの中で、リグニン分解物の生産効率及び収率向上の観点から、好ましくはトリコデルマ リーゼ(Trichoderma Reesei)、トリコデルマ ビリデ(Trichoderma viride)、あるいはフミコーラ インソレンス(Humicola insolens)由来のセルラーゼ、例えばセルクラスト1.5L(ノボザイムズ社製、商品名)、TP−60(明治製菓株式会社製、商品名)、CellicCTec2(ノボザイムズ社製、商品名)、Accellerase DUET(ジェネンコア社製、商品名)、あるいはウルトラフロL(ノボザイムズ社製、商品名)が挙げられる。
Specific examples of the cellulase include cellulase preparations derived from Trichoderma Reesei such as Cellcrust 1.5L (trade name, manufactured by Novozymes), CellicCTec2 (trade name, manufactured by Novozymes ), and Bacillus sp. Cellulase derived from KSM-N145 (FERM P-19727), or Bacillus sp. KSM-N252 (FERM P-17474), Bacillus sp. KSM-N115 (FERM P-19726), Bacillus Cellulases derived from various strains such as SP ( Bacillus sp.) KSM-N440 (FERM P-19728), Bacillus sp. KSM-N659 (FERM P-19730), and Trichoderma viride ( Trichoderma viride ), Aspergillus Akureatasu (Aspergillus acleatus), Clostridium thermocellum (Clostridium thermocellum), Clostridium Suterukorari Um (Clostridium stercorarium), Clostridium josui (Clostridium josui) Cellulomonas Fimi (Cellulomonas fimi), Acremonium cell Lori caustics (Acremonium celluloriticus), Irupekkusu Rakuteusu (Irpex lacteus), Aspergillus niger (Aspergillus niger), Humicola insolens (Humicola insolens) from And a thermostable cellulase derived from Pyrococcus horikoshii .
Among these, from the viewpoint of improving the production efficiency and yield of lignin degradation products, cellulases derived from Trichoderma Reesei , Trichoderma viride or Humicola insolens , such as cell crust 1 .5L (Novozymes, trade name), TP-60 (Meiji Seika Co., Ltd., trade name), CellicCTec2 (Novozymes, trade name), Accelerase DUET (Genencore, trade name), or Ultraflo L (Trade name, manufactured by Novozymes).

また、セルラーゼの1種であるβ−グルコシダーゼの具体例としては、アスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)由来の酵素(例えば、ノボザイム188(ノボザイムズ社製、商品名)やβ−グルコシダーゼ(メガザイム社製))やトリコデルマ リーゼ(Trichoderma Reesei)、ペニシリウム エメルソニイ(Penicillium emersonii)由来の酵素などが挙げられる。 Specific examples of β-glucosidase, which is a kind of cellulase, include enzymes derived from Aspergillus niger (for example, Novozyme 188 (trade name, manufactured by Novozymes) and β-glucosidase (produced by Megazyme)), Examples include enzymes derived from Trichoderma Reesei and Penicillium emersonii .

また、ヘミセルラーゼの具体例としては、CellicHTec2(ノボザイムズ社製、商品名)などのトリコデルマ リーゼ(Trichoderma Reesei)由来のヘミセルラーゼ製剤やバチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM-N546(FERM P-19729)由来のキシナラーゼのほか、アスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)、トリコデルマ ビリデ(Trichoderma viride)、フミコーラ インソレンス(Humicola insolens)、バチルス アルカロフィルス(Bacillus alcalophilus)由来のキシラナーゼ、更には、サーモマイセス(Thermomyces)、オウレオバシジウム(Aureobasidium)、ストレプトマイセス(Streptomyces)、クロストリジウム(Clostridium)、サーモトガ(Thermotoga)、サーモアスクス(Thermoascus)、カルドセラム(Caldocellum)、サーモモノスポラ(Thermomonospora)属由来のキシラナーゼなどが挙げられる。 Specific examples of hemicellulase include a hemicellulase preparation derived from Trichoderma Reesei such as CellicHTec2 (manufactured by Novozymes, trade name) and a Bacillus sp. KSM-N546 (FERM P-19729) Aspergillus niger , Aspergillus niger , Trichoderma viride , Humicola insolens , Bacillus alcalophilus xylanase, Thermomyces (Aureobasidium), Streptomyces (Streptomyces), Clostridium (Clostridium), Thermotoga (Thermotoga), Thermoascus (Thermoascus), Karudoseramu (Caldocellum), thermo mono Supora (Thermomonospora) of the genus from Shiranaze and the like.

用いられる酵素は、リグニン分解物の生産効率及び収率向上の観点から、上記セルラーゼ及びヘミセルラーゼからなる群から選ばれる1種以上であることが好ましく、セロビオハイドロラーゼ、β−グルコシダーゼ、エンドグルカナーゼ及びヘミセルラーゼからなる群から選ばれる1種以上であることがより好ましく、セロビオハイドロラーゼ、及びエンドグルカナーゼからなる群から選ばれる1種以上であることが更に好ましい。   The enzyme used is preferably at least one selected from the group consisting of cellulase and hemicellulase from the viewpoint of production efficiency and yield improvement of lignin degradation products, and cellobiohydrolase, β-glucosidase, endoglucanase. And at least one selected from the group consisting of hemicellulase, and more preferably at least one selected from the group consisting of cellobiohydrolase and endoglucanase.

リグノセルロース原料を酵素処理する場合の処理条件は、該リグノセルロース原料中のリグニン含有量、セルロースI型結晶化度、使用する酵素の種類により適宜選択することができる。
例えば、前記酵素を使用し、リグノセルロース原料を基質とする場合は、0.5〜20%(w/v)の基質懸濁液に対して前記酵素を0.001〜15%(v/v)となるように添加し、pH2〜10の緩衝液中、反応温度10〜90℃で、反応時間30分〜5日間で反応させることにより糖化処理を行うことができる。
上記緩衝液のpHは、用いる酵素の種類により適宜選択することが好ましく、好ましくはpH3〜7、より好ましくはpH4〜6である。
また、上記反応温度は、用いる酵素の種類により適宜選択することが好ましく、好ましくは20〜70℃、より好ましくは40〜60℃である。
さらに、上記反応時間は、用いる酵素の種類により適宜選択することが好ましく、好ましくは0.5〜3日間、より好ましくは0.5〜2日間である。
The treatment conditions for the enzyme treatment of the lignocellulose raw material can be appropriately selected depending on the lignin content in the lignocellulose raw material, the cellulose I-type crystallinity, and the type of enzyme used.
For example, when the enzyme is used and a lignocellulose raw material is used as a substrate, the enzyme is added in an amount of 0.001 to 15% (v / v) with respect to a substrate suspension of 0.5 to 20% (w / v). The saccharification treatment can be performed by reacting in a buffer solution having a pH of 2 to 10 at a reaction temperature of 10 to 90 ° C. and a reaction time of 30 minutes to 5 days.
The pH of the buffer is preferably selected as appropriate according to the type of enzyme used, preferably pH 3-7, more preferably pH 4-6.
Moreover, it is preferable to select the said reaction temperature suitably according to the kind of enzyme to be used, Preferably it is 20-70 degreeC, More preferably, it is 40-60 degreeC.
Furthermore, the reaction time is preferably appropriately selected according to the type of enzyme used, preferably 0.5 to 3 days, more preferably 0.5 to 2 days.

<反応剤>
本発明の製造方法では、低変性かつ直鎖状の高分子リグニン分解物を得る観点、及びリグニン分解物の収率向上の観点から、下記(A)〜(G)からなる群から選ばれる1種又は2種以上の反応剤が用いられる。
(A)窒素原子を含有する塩基性化合物
(B)金属アルコキシド
(C)周期表第1族又は第2族に属する元素のフッ化物
(D)バナジウム原子を含有するヘテロポリ酸又はその塩
(E)アリールボラン
(F)ガリウム、インジウム又はタリウムのハロゲン化物
(G)トリフルオロメタンスルホン酸のランタノイド塩
低変性かつ直鎖状の高分子リグニン分解物を得る観点、及びリグニン分解物の収率向上の観点から、上記(A)〜(D)、(F)及び(G)からなる群から選ばれる1種又は2種以上の反応剤が好ましく、より好ましくは、上記(A)〜(D)及び(G)からなる群から選ばれる1種又は2種以上の反応剤、更に好ましくは、上記(A)〜(C)及び(G)からなる群から選ばれる1種又は2種以上の反応剤である。
<Reactant>
In the production method of the present invention, 1 is selected from the group consisting of the following (A) to (G) from the viewpoint of obtaining a low-modified and linear polymer lignin degradation product and improving the yield of the lignin degradation product. A seed or two or more reactants are used.
(A) Basic compound containing nitrogen atom (B) Metal alkoxide (C) Fluoride of an element belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table (D) Heteropolyacid or salt thereof containing vanadium atom (E) Arylborane (F) Halide of gallium, indium or thallium (G) Lanthanoid salt of trifluoromethanesulfonic acid From the viewpoint of obtaining a low-modified and linear polymer lignin degradation product, and from the viewpoint of improving the yield of lignin degradation product 1 type or 2 or more types of reagents chosen from the group which consists of said (A)-(D), (F) and (G) are preferable, More preferably, said (A)-(D) and (G 1 type or 2 or more types of reactants selected from the group consisting of), more preferably 1 type or 2 or more types of reactants selected from the group consisting of the above (A) to (C) and (G). .

〔(A)窒素原子を含有する塩基性化合物〕
本発明の製造方法において、反応剤として好適に用いられる(A)窒素原子を含有する塩基性化合物としては、脂肪族モノアミン類、脂肪族ジアミン類、芳香族モノアミン類、芳香族ジアミン類、グアニジン類、アミジン類からなる群から選ばれる1種又は2種以上の反応剤が好ましく、低変性で、直鎖状の高分子リグニン分解物を得る観点、リグニン分解物の収率向上の観点から、より好ましくは、脂肪族ジアミン類、芳香族ジアミン類、アミジン類からなる群から選ばれる1種又は2種以上の反応剤、更に好ましくは、脂肪族ジアミン類、アミジン類からなる群から選ばれる1種又は2種以上の反応剤である。
該(A)成分としては、脂肪族モノアミン類は例えば、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、ジエチルメチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエチルアミン、ジエチルイソプロピルアミン、トリブチルアミン、ピペリジンなどであり、脂肪族ジアミン類は例えば、エチレンジアミン、プトレシン、カダベリン、ヘキサメチレンジアミン、イミダゾリン、2−メチルイミダゾリン、イミダゾリジンなどであり、芳香族モノアミン類は例えば、ピリジン、ピコリン、2,6−ルチジン、アニリンなどであり、芳香族ジアミン類は例えば、N,N‐ジメチル−4−アミノピリジン、ビピリジン、o−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、イミダゾールなどであり、グアニジン類とはグアニジン、テトラメチルグアニジン、ニトログアニジン、フェニルグアニジン、1,3−ジフェニルグアニジン、1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デセ−5エンなどであり、アミジン類とは例えば1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エンなどが挙げられる。
なかでも、低変性で高分子量かつ直鎖状のリグニン分解物を得る観点、及びリグニン分解物の収率向上の観点から、脂肪族ジアミン類、芳香族ジアミン類、アミジン類からなる群から選ばれる1種又は2種以上の反応剤として、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン、イミダゾリン、2−メチル−イミダゾリンからなる群から選ばれる1種又は2種以上が好ましく、より好ましくはエチレンジアミン、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エンからなる群から選ばれる1種又は2種以上の反応剤である。
[(A) Basic compound containing nitrogen atom]
In the production method of the present invention, (A) a nitrogen atom-containing basic compound that is suitably used as a reactant includes aliphatic monoamines, aliphatic diamines, aromatic monoamines, aromatic diamines, and guanidines. From the viewpoint of obtaining a linear polymer lignin degradation product with low denaturation, from the viewpoint of improving the yield of the lignin degradation product, more preferably one or two or more kinds of reactants selected from the group consisting of amidines. Preferably, one or more reactants selected from the group consisting of aliphatic diamines, aromatic diamines and amidines, more preferably one type selected from the group consisting of aliphatic diamines and amidines. Or two or more reactants.
Examples of the component (A) include aliphatic monoamines such as monomethylamine, dimethylamine, trimethylamine, diethylmethylamine, ethyldimethylamine, triethylamine, diethylisopropylamine, tributylamine, and piperidine. For example, ethylenediamine, putrescine, cadaverine, hexamethylenediamine, imidazoline, 2-methylimidazoline, imidazolidine, etc., and aromatic monoamines include, for example, pyridine, picoline, 2,6-lutidine, aniline, etc. Examples include N, N-dimethyl-4-aminopyridine, bipyridine, o-phenylenediamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, and imidazole. Examples thereof include gin, tetramethylguanidine, nitroguanidine, phenylguanidine, 1,3-diphenylguanidine, 1,5,7-triazabicyclo [4.4.0] dece-5ene, and amidines include, for example, 1 , 8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene, and the like.
Among them, from the viewpoint of obtaining a low-modified, high-molecular-weight and linear lignin degradation product, and from the viewpoint of improving the yield of lignin degradation product, it is selected from the group consisting of aliphatic diamines, aromatic diamines, and amidines. As one or more kinds of reactants, ethylenediamine, hexamethylenediamine, N, N-dimethyl-4-aminopyridine, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, 1,5- One or more selected from the group consisting of diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene, imidazoline and 2-methyl-imidazoline are preferred, and ethylenediamine and N, N-dimethyl-4-amino are more preferred. The group consisting of pyridine, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene. Al is one or more reactants selected.

〔(B)金属アルコキシド〕
本発明の製造方法において、反応剤として好適に用いられる(B)金属アルコキシドとしては、炭素数1〜5のアルカリ金属アルコキシドが挙げられる。
例えば、リチウムメトキシド、リチウムエトキシド、リチウムn−プロポキシド、リチウムイソプロポキシド、リチウムn−ブトキシド、リチウムイソブトキシド、リチウムtert−ブトキシド、リチウムn−ペントキシド、リチウムイソペントキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムn−プロポキシド、ナトリウムイソプロポキシド、ナトリウムn−ブトキシド、ナトリウムイソブトキシド、ナトリウムtert−ブトキシド、ナトリウムn−ペントキシド、ナトリウムイソペントキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムn−プロポキシド、カリウムイソプロポキシド、カリウムn−ブトキシド、カリウムイソブトキシド、カリウムtert−ブトキシド、カリウムn−ペントキシド、カリウムイソペントキシド、ルビジウムメトキシド、ルビジウムエトキシド、ルビジウムn−プロポキシド、ルビジウムイソプロポキシド、ルビジウムn−ブトキシド、ルビジウムイソブトキシド、ルビジウムn−ペントキシド、ルビジウムイソペントキシド、セシウムメトキシド、セシウムエトキシド、セシウムn−プロポキシド、セシウムイソプロポキシド、セシウムn−ブトキシド、セシウムイソブトキシド、セシウムtert−ブトキシド、セシウムn−ペントキシド、セシウムイソペントキシド等が挙げられる。
このうち、低変性で高分子量かつ直鎖状のリグニン分解物を得る観点、及びリグニン分解物の収率向上の観点から、リチウムメトキシド、リチウムエトキシド、リチウムtert−ブトキシド、リチウムイソペントキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムtert−ブトキシド、ナトリウムイソペントキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムtert−ブトキシド、カリウムイソペントキシド、セシウムメトキシド、セシウムエトキシド、セシウムtert−ブトキシド、及びセシウムイソペントキシドからなる群から選ばれる1種又は2種以上が好ましく、より好ましくはリチウムメトキシド、リチウムエトキシド、リチウムtert−ブトキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムtert−ブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムtert−ブトキシド、セシウムメトキシド、セシウムエトキシド、及びセシウムtert−ブトキシドからなる群から選ばれる1種又は2種以上であり、更に好ましくはリチウムメトキシド、リチウムエトキシド、リチウムtert−ブトキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムtert−ブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムtert−ブトキシド、セシウムメトキシド、及びセシウムエトキシドからなる群から選ばれる1種又は2種以上であり、更に好ましくはナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムtert−ブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムtert−ブトキシド、及びセシウムメトキシドからなる群から選ばれる1種又は2種以上であり、更に好ましくはナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムtert−ブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、及びカリウムtert−ブトキシドからなる群から選ばれる1種又は2種以上である。
[(B) metal alkoxide]
In the production method of the present invention, examples of the (B) metal alkoxide suitably used as the reactant include C1-C5 alkali metal alkoxides.
For example, lithium methoxide, lithium ethoxide, lithium n-propoxide, lithium isopropoxide, lithium n-butoxide, lithium isobutoxide, lithium tert-butoxide, lithium n-pentoxide, lithium isopentoxide, sodium methoxide, sodium Ethoxide, sodium n-propoxide, sodium isopropoxide, sodium n-butoxide, sodium isobutoxide, sodium tert-butoxide, sodium n-pentoxide, sodium isopentoxide, potassium methoxide, potassium ethoxide, potassium n-propoxy Potassium isopropoxide, potassium n-butoxide, potassium isobutoxide, potassium tert-butoxide, potassium n-pentoxide, Rium isopentoxide, rubidium methoxide, rubidium ethoxide, rubidium n-propoxide, rubidium isopropoxide, rubidium n-butoxide, rubidium isobutoxide, rubidium n-pentoxide, rubidium isopentoxide, cesium methoxide, cesium ethoxide Cesium n-propoxide, cesium isopropoxide, cesium n-butoxide, cesium isobutoxide, cesium tert-butoxide, cesium n-pentoxide, cesium isopentoxide and the like.
Among these, from the viewpoint of obtaining a low-modified, high-molecular-weight and linear lignin degradation product and improving the yield of the lignin degradation product, lithium methoxide, lithium ethoxide, lithium tert-butoxide, lithium isopentoxide, Sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium tert-butoxide, sodium isopentoxide, potassium methoxide, potassium ethoxide, potassium tert-butoxide, potassium isopentoxide, cesium methoxide, cesium ethoxide, cesium tert-butoxide, and One or more selected from the group consisting of cesium isopentoxide is preferred, more preferably lithium methoxide, lithium ethoxide, lithium tert-butoxide, sodium methoxide, sodium ether. One or more selected from the group consisting of xoxide, sodium tert-butoxide, potassium methoxide, potassium ethoxide, potassium tert-butoxide, cesium methoxide, cesium ethoxide, and cesium tert-butoxide, more preferably Consists of lithium methoxide, lithium ethoxide, lithium tert-butoxide, sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium tert-butoxide, potassium methoxide, potassium ethoxide, potassium tert-butoxide, cesium methoxide, and cesium ethoxide One or more selected from the group, more preferably sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium tert-butoxide, potassium methoxide, potassium One or more selected from the group consisting of toxide, potassium tert-butoxide, and cesium methoxide, more preferably sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium tert-butoxide, potassium methoxide, potassium ethoxide, And one or more selected from the group consisting of potassium tert-butoxide.

〔(C)周期表第1族又は第2族に属する元素のフッ化物}
本発明の製造方法において、反応剤として好適に用いられる前記(C)フッ化物としては、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、フッ化セシウム、フッ化フランシウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウムが挙げられる。このうち、低変性で高分子かつ直鎖状のリグニン分解物を得る観点、及びリグニン分解物の収率向上の観点から、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、フッ化セシウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、及びフッ化バリウムからなる群から選ばれる1種又は2種以上が好ましく、より好ましくはフッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、フッ化セシウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、及びフッ化バリウムからなる群から選ばれる1種又は2種以上、更に好ましくはフッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、及びフッ化バリウムからなる群から選ばれる1種又は2種以上、更に好ましくはフッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、フッ化マグネシウム、及びフッ化カルシウムからなる群から選ばれる1種又は2種以上、更に好ましくはフッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、及びフッ化セシウムからなる群から選ばれる1種又は2種以上である。
[(C) Fluoride of an element belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table}
In the production method of the present invention, the (C) fluoride suitably used as a reactant includes lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, rubidium fluoride, cesium fluoride, francium fluoride, magnesium fluoride. , Calcium fluoride, strontium fluoride, and barium fluoride. Of these, lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, rubidium fluoride, fluoride, from the viewpoint of obtaining a low-modified polymer and linear lignin degradation product and improving the yield of the lignin degradation product. One or more selected from the group consisting of cesium, magnesium fluoride, calcium fluoride, strontium fluoride, and barium fluoride are preferable, and lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, fluoride are more preferable. One or more selected from the group consisting of rubidium, cesium fluoride, magnesium fluoride, calcium fluoride, and barium fluoride, more preferably lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, cesium fluoride, Selected from the group consisting of magnesium fluoride, calcium fluoride, and barium fluoride Species or two or more, more preferably one or more selected from the group consisting of lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, cesium fluoride, magnesium fluoride, and calcium fluoride, more preferably fluorine. 1 type, or 2 or more types selected from the group consisting of lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, and cesium fluoride.

〔(D)バナジウム原子を含有するヘテロポリ酸又はその塩〕
本発明の製造方法において、反応剤として好適に用いられる前記(D)ヘテロポリ酸又はその塩は、バナジウム原子を含有するものであり、その具体例としては、リンモリブドバナジン酸、リンモリブドタングストバナジン酸、リンタングストバナジン酸、リンモリブドバナジン酸リチウム、リンモリブドタングストバナジン酸リチウム、リンタングストバナジン酸リチウム、リンモリブドバナジン酸ナトリウム、リンモリブドタングストバナジン酸ナトリウム、リンタングストバナジン酸ナトリウム、リンモリブドバナジン酸カリウム、リンモリブドタングストバナジン酸カリウム、リンタングストバナジン酸カリウム、リンモリブドバナジン酸ルビジウム、リンモリブドタングストバナジン酸ルビジウム、リンタングストバナジン酸ルビジウム、リンモリブドバナジン酸セシウム、リンモリブドタングストバナジン酸セシウム、リンタングストバナジン酸セシウム、リンモリブドバナジン酸マグネシウム、リンモリブドタングストバナジン酸マグネシウム、リンタングストバナジン酸マグネシウム、リンモリブドバナジン酸カルシウム、リンモリブドタングストバナジン酸カルシウム、リンタングストバナジン酸カルシウム、リンモリブドバナジン酸ストロンチウム、リンモリブドタングストバナジン酸ストロンチウム、リンタングストバナジン酸ストロンチウム、リンモリブドバナジン酸バリウム、リンモリブドタングストバナジン酸バリウム、リンタングストバナジン酸バリウム、バナジン酸カルシウムアパタイト等が挙げられる。中でも、低変性で高分子量かつ直鎖状のリグニン分解物を得る観点、及びリグニン分解物の収率向上の観点から、リンモリブドバナジン酸、リンモリブドタングストバナジン酸、リンタングストバナジン酸、リンモリブドバナジン酸リチウム、リンモリブドタングストバナジン酸リチウム、リンタングストバナジン酸リチウム、リンモリブドバナジン酸ナトリウム、リンモリブドタングストバナジン酸ナトリウム、リンタングストバナジン酸ナトリウム、リンモリブドバナジン酸カリウム、リンモリブドタングストバナジン酸カリウム、リンタングストバナジン酸カリウム、リンモリブドバナジン酸セシウム、リンモリブドタングストバナジン酸セシウム、リンタングストバナジン酸セシウム、リンモリブドバナジン酸マグネシウム、リンモリブドタングストバナジン酸マグネシウム、リンタングストバナジン酸マグネシウム、リンモリブドバナジン酸カルシウム、リンモリブドタングストバナジン酸カルシウム、リンタングストバナジン酸カルシウム、リンモリブドバナジン酸バリウム、リンモリブドタングストバナジン酸バリウム、リンタングストバナジン酸バリウム、及びバナジン酸カルシウムアパタイトからなる群から選ばれる1種又は2種以上が好ましく、より好ましくは、リンモリブドバナジン酸、リンモリブドタングストバナジン酸、リンタングストバナジン酸、リンモリブドバナジン酸ナトリウム、リンモリブドタングストバナジン酸ナトリウム、リンタングストバナジン酸ナトリウム、リンモリブドバナジン酸カリウム、リンモリブドタングストバナジン酸カリウム、リンタングストバナジン酸カリウム、リンモリブドバナジン酸マグネシウム、リンモリブドタングストバナジン酸マグネシウム、リンタングストバナジン酸マグネシウム、リンモリブドバナジン酸カルシウム、リンモリブドタングストバナジン酸カルシウム、リンタングストバナジン酸カルシウム、リンモリブドバナジン酸バリウム、リンモリブドタングストバナジン酸バリウム、リンタングストバナジン酸バリウム、及びバナジン酸カルシウムアパタイトからなる群から選ばれる1種又は2種以上、更に好ましくはリンモリブドバナジン酸、リンモリブドタングストバナジン酸、リンタングストバナジン酸、リンモリブドバナジン酸ナトリウム、リンモリブドタングストバナジン酸ナトリウム、リンタングストバナジン酸ナトリウム、リンモリブドバナジン酸カリウム、リンモリブドタングストバナジン酸カリウム、リンタングストバナジン酸カリウム、リンモリブドバナジン酸カルシウム、リンモリブドタングストバナジン酸カルシウム、リンタングストバナジン酸カルシウム、及びバナジン酸カルシウムアパタイトからなる群から選ばれる1種又は2種以上、更に好ましくはリンモリブドバナジン酸ナトリウム、リンモリブドタングストバナジン酸ナトリウム、リンタングストバナジン酸ナトリウム、リンモリブドバナジン酸カリウム、リンモリブドタングストバナジン酸カリウム、リンタングストバナジン酸カリウム、リンモリブドバナジン酸カルシウム、リンモリブドタングストバナジン酸カルシウム、リンタングストバナジン酸カルシウム、及びバナジン酸カルシウムアパタイトからなる群から選ばれる1種又は2種以上である。
[(D) Heteropolyacid containing vanadium atom or salt thereof]
In the production method of the present invention, the (D) heteropolyacid or a salt thereof suitably used as a reactant contains a vanadium atom, and specific examples thereof include phosphomolybdovanadic acid and phosphomolybdo tungsten. Vanadic acid, phosphotungstovanadic acid, lithium phosphomolybdovanadate, phosphomolybdotungstovanadate, lintonguestovanadate lithium, phosphomolybdovanadate sodium, phosphomolybdotongostanadate sodium, phosphotungstovanadate sodium, Potassium phosphomolybdovanadate, potassium phosphomolybdotangtovanadate, potassium phosphotungstovanadate, rubidium phosphomolybdovanadate, rubidium phosphomolybdostandovanadate, rubidium phosphotungstovanadate Cesium, phosphomolybdovanadate cesium, phosphomolybdo-tungstovanadate cesium, lintongue stanbosanodate cesium, phosphomolybdovanadate magnesium, phosphomolybdo-tungstovanadate magnesium, phosphotungstovanadate magnesium, phosphomolybdovanadate calcium , Phosphorus molybdo-tungstovanadate, calcium lintonguestovanadate, strontium phosphomolybdovanadate, strontium phosphomolybdostande vanadate, strontium lintongostobanadate, barium phosphomolybdovanadate, barium phosphomolybdotangostovanadate And lintonguest vanadate vanadate, calcium vanadate apatite, and the like. Among them, from the viewpoint of obtaining a low-modified, high-molecular-weight and linear lignin degradation product, and from the viewpoint of improving the yield of lignin degradation product, phosphomolybdovanadic acid, phosphomolybdotungstovanadic acid, lintongtovanadic acid, phosphorus Lithium molybdovanadate, lithium molybdotungstovanadate, lithium tungstostobanadate, sodium molybdovanadonate, molybdo sodium tungstate vanadate, sodium lintongostavanadate, potassium molybdovanadonate, phosphoromolyb Potassium dotangostovanadate, potassium phosphotungstovanadate, cesium phosphomolybdovanadate, cesium phosphomolybdostandovanadate, cesium phosphotungstovanadate, magnesium phosphomolybdovanadate, phosphomolybdo Magnesium budtungstovanadate, Magnesium phosphotungstovanadate, Calcium phosphomolybdovanadate, Calcium phosphomolybdostandovanadate, Calcium phosphotungstovanadate, Barium phosphomolybdovanadate, Barium phosphomolybdostandovanadate, Lintan One or two or more selected from the group consisting of barium gustobanadate and calcium apatite vanadate are preferred, and more preferably, phosphomolybdovanadic acid, phosphomolybdotungtovanadic acid, lintongostobanaic acid, phosphomolybdo Sodium vanadate, Phosphorus molybdo-tungstovanadate, Phosphorus-tungstovanadate sodium, Phosphorus molybdovanadate potassium, Phosphorus molybdo-tungstovanadate , Potassium phosphotungstovanadate, magnesium phosphomolybdovanadate, magnesium phosphomolybdostando vanadate, magnesium lintongostobanadate, calcium phosphomolybdovanadate, calcium phosphomolybdostandovanadate, calcium phosphotungstovanadate, One or more selected from the group consisting of barium phosphomolybdovanadate, barium phosphomolybdotungstovanadate, barium lintongostobanadate, and calcium apatate, more preferably phosphomolybdovanadate, phosphomolyb Dotangost vanadic acid, lintongost vanadic acid, sodium phosphomolybdovanadate, phosphomolybdostando sodium vanadate, sodium lintongost vanadate, The group consisting of potassium phosphomolybdovanadate, potassium phosphomolybdotangtovanadate, potassium phosphotungstovanadate, calcium phosphomolybdovanadate, calcium phosphomolybdotangtovanadate, calcium lintongostavanadate, and calcium avanadate apatite One or more selected from the group consisting of sodium phosphomolybdovanadate, sodium phosphomolybdotungstovanadate, sodium lintongostobanadate, potassium phosphomolybdovanadate, potassium phosphomolybdovandate, lintan Gustovanadate potassium, phosphomolybdovanadate calcium, phosphomolybdotonguest vanadate calcium, lintongostobanadate calcium, and calcium vanadate It is one or more selected from the group consisting of beam apatite.

〔(E)アリールボラン〕
本発明の製造方法において、反応剤として好適に用いられる(E)アリールボランとしては、アリール基を1つ以上有するボラン化合物であればよく、芳香環上の水素原子の一部又は全部が、ハロゲン原子を含む置換基又はハロゲン原子で置換されているアリールボラン化合物が好ましく、なかでも芳香環上の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されているアリールボラン化合物がより好ましい。
その具体例としては、例えば、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニルホウ酸、3,4,5−トリフルオロフェニルホウ酸が挙げられる。このうち、低変性で高分子量かつ直鎖状のリグニン分解物を得る観点、及びリグニン分解物の収率向上の観点から、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランが好ましい。
[(E) arylborane]
In the production method of the present invention, the (E) aryl borane suitably used as a reactant may be a borane compound having one or more aryl groups, and a part or all of the hydrogen atoms on the aromatic ring are halogenated. An arylborane compound substituted with a substituent containing an atom or a halogen atom is preferred, and an arylborane compound in which part or all of the hydrogen atoms on the aromatic ring are substituted with a fluorine atom is more preferred.
Specific examples thereof include tris (pentafluorophenyl) borane, 3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl boric acid, and 3,4,5-trifluorophenyl boric acid. Of these, tris (pentafluorophenyl) borane is preferable from the viewpoint of obtaining a low-modified, high-molecular-weight and linear lignin degradation product and improving the yield of the lignin degradation product.

〔(F)ガリウム、インジウム又はタリウムのハロゲン化物〕
本発明の製造方法において、反応剤として好適に用いられる前記(F)ハロゲン化物としては、ガリウム、インジウム又はタリウムのフッ化物、塩化物、臭化物及びヨウ化物が挙げられる。
中でも、低変性でかつ高分子量の直鎖状リグニン分解物を得る観点、及びリグニン分解物の収率向上の観点から、好ましくはガリウム又はインジウムのフッ化物、塩化物、臭化物及びヨウ化物からなる群から選ばれる1種又は2種以上であり、更に好ましくは塩化ガリウム、臭化ガリウム、フッ化インジウム、塩化インジウム、臭化インジウム、及びヨウ化インジウムからなる群から選ばれる1種又は2種以上である。
[(F) Halide of gallium, indium or thallium]
In the production method of the present invention, examples of the (F) halide suitably used as a reactant include fluoride, chloride, bromide and iodide of gallium, indium or thallium.
Among these, from the viewpoint of obtaining a low-modified and high-molecular-weight linear lignin degradation product and improving the yield of the lignin degradation product, preferably a group consisting of fluoride, chloride, bromide and iodide of gallium or indium One or more selected from the group consisting of gallium chloride, gallium bromide, indium fluoride, indium chloride, indium bromide, and indium iodide. is there.

〔(G)トリフルオロメタンスルホン酸のランタノイド塩〕
本発明の製造方法において、反応剤として好適に用いられる前記(G)トリフルオロメタンスルホン酸のランタノイド塩としては、トリフルオロメタンスルホン酸ランタン、トリフルオロメタンスルホン酸セリウム、トリフルオロメタンスルホン酸プラセオジム、トリフルオロメタンスルホン酸ネオジウム、トリフルオロメタンスルホン酸プロメチウム、トリフルオロメタンスルホン酸サマリウム、トリフルオロメタンスルホン酸ユーロピウム、トリフルオロメタンスルホン酸ガドリニウム、トリフルオロメタンスルホン酸テルビウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジスプロシウス、トリフルオロメタンスルホン酸ホルミウム、トリフルオロメタンスルホン酸エルビウム、トリフルオロメタンスルホン酸ツリウム、トリフルオロメタンスルホン酸イッテルビウム、トリフルオロメタンスルホン酸ルテチウム等が挙げられる。
中でも、低変性でかつ高分子量の直鎖状リグニン分解物を得る観点、及びリグニン分解物の収率向上の観点から、トリフルオロメタンスルホン酸ランタン、トリフルオロメタンスルホン酸セリウム、トリフルオロメタンスルホン酸ネオジウム、トリフルオロメタンスルホン酸サマリウム、トリフルオロメタンスルホン酸ユーロピウム、トリフルオロメタンスルホン酸ガドリニウム、トリフルオロメタンスルホン酸イッテルビウム、及びトリフルオロメタンスルホン酸ルテチウムからなる群から選ばれる1種又は2種以上が好ましく、より好ましくは、トリフルオロメタンスルホン酸ランタン、トリフルオロメタンスルホン酸セリウム、トリフルオロメタンスルホン酸ネオジウム、トリフルオロメタンスルホン酸サマリウム、トリフルオロメタンスルホン酸ガドリニウム、及びトリフルオロメタンスルホン酸イッテルビウムからなる群から選ばれる1種又は2種以上、更に好ましくはトリフルオロメタンスルホン酸ランタン、トリフルオロメタンスルホン酸セリウム、トリフルオロメタンスルホン酸サマリウム、及びトリフルオロメタンスルホン酸イッテルビウムからなる群から選ばれる1種又は2種以上、更に好ましくはトリフルオロメタンスルホン酸ランタン、トリフルオロメタンスルホン酸セリウム、及びトリフルオロメタンスルホン酸イッテルビウムからなる群から選ばれる1種又は2種以上である。
[(G) Lanthanide salt of trifluoromethanesulfonic acid]
In the production method of the present invention, the lanthanoid salt of (G) trifluoromethanesulfonic acid that is preferably used as a reactant includes lanthanum trifluoromethanesulfonate, cerium trifluoromethanesulfonate, praseodymium trifluoromethanesulfonate, and trifluoromethanesulfonic acid. Neodymium, promethium trifluoromethanesulfonate, samarium trifluoromethanesulfonate, europium trifluoromethanesulfonate, gadolinium trifluoromethanesulfonate, terbium trifluoromethanesulfonate, dysprosius trifluoromethanesulfonate, holmium trifluoromethanesulfonate, erbium trifluoromethanesulfonate, Thulium trifluoromethanesulfonate, trifluoromethanesulfuric acid Phosphate ytterbium trifluoromethanesulfonate lutetium like.
Among them, from the viewpoint of obtaining a low-modified and high-molecular-weight linear lignin degradation product and improving the yield of the lignin degradation product, lanthanum trifluoromethanesulfonate, cerium trifluoromethanesulfonate, neodymium trifluoromethanesulfonate, trifluoromethane. One or more selected from the group consisting of samarium methanesulfonate, europium trifluoromethanesulfonate, gadolinium trifluoromethanesulfonate, ytterbium trifluoromethanesulfonate, and lutetium trifluoromethanesulfonate, more preferably trifluoromethane Lanthanum sulfonate, cerium trifluoromethanesulfonate, neodymium trifluoromethanesulfonate, samarium trifluoromethanesulfonate, trifluorometa One or more selected from the group consisting of gadolinium sulfonate and ytterbium trifluoromethanesulfonate, more preferably lanthanum trifluoromethanesulfonate, cerium trifluoromethanesulfonate, samarium trifluoromethanesulfonate, and ytterbium trifluoromethanesulfonate 1 type, or 2 or more types selected from the group consisting of, more preferably 1 type or 2 types or more selected from the group consisting of lanthanum trifluoromethanesulfonate, cerium trifluoromethanesulfonate, and ytterbium trifluoromethanesulfonate.

前記(A)〜(C)、及び(E)〜(G)からなる群から選ばれる反応剤の使用量としては、低変性で高分子量かつ直鎖状のリグニン分解物を得る観点、及びリグニン分解物の収率向上の観点から、リグノセルロース原料の物質量に対して0.01〜200モル%が好ましく、0.1〜200モル%がより好ましく、0.1〜150モル%が更に好ましく、1.0〜150モル%がより更に好ましい。
また、(A)〜(C)、及び(E)〜(G)からなる群から選ばれる反応剤の使用量は、リグノセルロース原料中のリグニン物質量に対して0.1〜300モル%が好ましく、0.5〜200モル%がより好ましく、1.0〜150モル%が更に好ましい。
なお、前記反応剤のモル%は、リグノセルロース原料の物質量、またリグニン物質量を次のように換算して求めた値である。すなわち、リグノセルロース原料中に含有されるセルロース、ヘミセルロース及びリグニンを、それぞれ水1分子の分子量を差し引いたグルコース、水1分子の分子量を差し引いたキシロース、及びコニフェリルアルコールとみなして各物質量(以下、「換算物質量」ともいう)を算出して、リグノセルロース原料中に含有されるこれらの物質量の総和をリグノセルロース原料の物質量(以下、「換算物質量」ともいう)とする。また、リグノセルロース原料中に含有される上記リグニン物質量を、リグニン換算物質量とする。
リグノセルロース原料中に含有されるセルロース、ヘミセルロース及びリグニンの含有量、ならびにリグノセルロース原料の換算物質量及びリグニン換算物質量は、具体的には実施例に記載の方法により求められる。
The use amount of the reactant selected from the group consisting of (A) to (C) and (E) to (G) is as follows: a low-denatured, high-molecular-weight and linear lignin degradation product, and lignin From the viewpoint of improving the yield of the decomposed product, it is preferably 0.01 to 200 mol%, more preferably 0.1 to 200 mol%, still more preferably 0.1 to 150 mol% with respect to the amount of the lignocellulose raw material. 1.0 to 150 mol% is even more preferable.
Moreover, the usage-amount of the reactive agent chosen from the group which consists of (A)-(C) and (E)-(G) is 0.1-300 mol% with respect to the amount of lignin substances in a lignocellulose raw material. Preferably, 0.5-200 mol% is more preferable, and 1.0-150 mol% is still more preferable.
The mol% of the reactant is a value obtained by converting the amount of the lignocellulose raw material and the amount of the lignin substance as follows. That is, cellulose, hemicellulose and lignin contained in the lignocellulose raw material are regarded as glucose obtained by subtracting the molecular weight of one molecule of water, xylose obtained by subtracting the molecular weight of one molecule of water, and coniferyl alcohol. The amount of these substances contained in the lignocellulose raw material is calculated as the amount of the material of the lignocellulose raw material (hereinafter also referred to as “converted material amount”). Moreover, let the said lignin substance amount contained in a lignocellulose raw material be a lignin conversion substance amount.
The contents of cellulose, hemicellulose and lignin contained in the lignocellulose raw material, and the converted substance amount and lignin converted substance amount of the lignocellulose raw material are specifically determined by the methods described in the examples.

また前記反応剤(D)の使用量としては、低変性で高分子量かつ直鎖状のリグニン分解物を得る観点、及びリグニン分解物の収率向上の観点から、前記リグノセルロース原料の換算物質量に対して0.01〜200mg/mmolが好ましく、0.1〜100mg/mmolがより好ましく、1.0〜75mg/mmolが更に好ましく、1.0〜50mg/mmolがより更に好ましい。
また前記リグニン換算物質量に対して0.05〜300mg/mmolが好ましく、0.5〜200mg/mmolがより好ましく、1.0〜150mg/mmolが更に好ましい。
In addition, the amount of the reactant (D) used is a reduced substance amount of the lignocellulose raw material from the viewpoint of obtaining a low-denature, high-molecular-weight and linear lignin degradation product and improving the yield of the lignin degradation product. 0.01-200 mg / mmol is preferable, 0.1-100 mg / mmol is more preferable, 1.0-75 mg / mmol is still more preferable, and 1.0-50 mg / mmol is still more preferable.
Moreover, 0.05-300 mg / mmol is preferable with respect to the said lignin conversion substance amount, 0.5-200 mg / mmol is more preferable, 1.0-150 mg / mmol is still more preferable.

<有機溶媒>
工程(1)では、リグノセルロース原料を、前記反応剤を含む有機溶媒中で加熱処理する。用いられる有機溶媒としては、得られるリグニン分解物が溶解可能なものであれば特に制限はなく、例えば、炭化水素類、アルコール類、ニトリル類、エーテル類、アミド類、スルホキシド類及びケトン類からなる群から選ばれる1種又は2種以上を挙げることができる。
<Organic solvent>
In step (1), the lignocellulose raw material is heat-treated in an organic solvent containing the reactant. The organic solvent to be used is not particularly limited as long as the obtained lignin decomposition product can be dissolved, and includes, for example, hydrocarbons, alcohols, nitriles, ethers, amides, sulfoxides and ketones. The 1 type (s) or 2 or more types chosen from a group can be mentioned.

前記炭化水素類としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられ、前記アルコール類としては、メタノール、エタノール、ジエチレングリコール、n−プロパノール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、2−ブタノール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール等が挙げられる。
前記ニトリル類としては、アセトニトリル、プロピオノニトリル等が挙げられる。前記エーテル類としては、ジメチルエーテル、エチルメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサン等が挙げられ、前記アミド類としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。前記スルホキシド類としては、ジメチルスルホキシド等が挙げられ、前記ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。これらの有機溶媒は単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
Examples of the hydrocarbons include pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, benzene, toluene, xylene, and the alcohols include methanol, ethanol, diethylene glycol, n-propanol, isopropyl alcohol, n- Examples include butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, and the like.
Examples of the nitriles include acetonitrile and propiononitrile. Examples of the ethers include dimethyl ether, ethyl methyl ether, diethyl ether, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, dioxane and the like, and examples of the amides include dimethylformamide and dimethylacetamide. Examples of the sulfoxides include dimethyl sulfoxide and the like, and examples of the ketones include acetone and methyl ethyl ketone. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more.

これらの有機溶媒のうち、リグニン分解物の抽出効率を向上させる観点から、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン及びメチルエチルケトンからなる群から選ばれる1種又は2種以上が好ましく、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトニトリル、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトンからなる群から選ばれる1種又は2種以上がより好ましく、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトニトリル、ジオキサン、ジメチルスルホキシド、及びアセトンからなる群から選ばれる1種又は2種以上が更に好ましく、イソプロピルアルコール、アセトニトリル、ジオキサン、ジメチルスルホキシド、及びアセトンからなる群から選ばれる1種又は2種以上がより更に好ましい。   Among these organic solvents, from the viewpoint of improving the extraction efficiency of lignin degradation products, selected from the group consisting of benzene, toluene, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetonitrile, tetrahydrofuran, dioxane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, acetone and methyl ethyl ketone. One or more selected from the group consisting of methanol, ethanol, isopropyl alcohol, acetonitrile, dioxane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, and acetone are more preferable, and ethanol, isopropyl alcohol, acetonitrile , One or more selected from the group consisting of dioxane, dimethyl sulfoxide, and acetone, more preferably isopropyl alcohol Acetonitrile, dioxane, dimethyl sulfoxide, and one selected from the group consisting of acetone or two or more and further preferably more.

工程(1)における有機溶媒の使用量は、リグニン分解物の生産効率の向上及びリグニンの分解性を高める観点から、リグノセルロース原料の乾燥重量に対し、2〜40質量倍であることが好ましく、より好ましくは2〜30質量倍、更に好ましくは3〜30質量倍、より更に好ましくは5〜30質量倍である。   The amount of the organic solvent used in the step (1) is preferably 2 to 40 times the dry weight of the lignocellulose raw material from the viewpoint of improving the production efficiency of the lignin degradation product and enhancing the degradability of the lignin, More preferably, it is 2-30 mass times, More preferably, it is 3-30 mass times, More preferably, it is 5-30 mass times.

<加熱処理>
工程(1)における加熱処理温度は、リグニンの変性抑制及びリグニン分解物の収率向上の観点から、30〜300℃が好ましく、より好ましくは50〜280℃、更に好ましくは70〜250℃、より更に好ましくは90〜200℃、より更に好ましくは90〜180℃である。用いられる加熱装置としては、リグニンの変性抑制及びリグニン分解物の収率向上の観点から、オートクレーブ又はマイクロ波加熱装置が好ましく、マイクロ波加熱装置がより好ましい。
<Heat treatment>
The heat treatment temperature in the step (1) is preferably 30 to 300 ° C., more preferably 50 to 280 ° C., and still more preferably 70 to 250 ° C., from the viewpoint of suppressing lignin denaturation and improving the yield of lignin degradation products. More preferably, it is 90-200 degreeC, More preferably, it is 90-180 degreeC. The heating device used is preferably an autoclave or a microwave heating device, and more preferably a microwave heating device, from the viewpoint of suppressing lignin denaturation and improving the yield of lignin degradation products.

また、加熱処理時の圧力は、リグニンの変性抑制及びリグニン分解物の収率向上の観点から、0.01〜30MPaが好ましく、より好ましくは0.03〜20MPa、更に好ましくは0.05〜15MPa、より更に好ましくは0.07〜13MPaである。   The pressure during the heat treatment is preferably from 0.01 to 30 MPa, more preferably from 0.03 to 20 MPa, and even more preferably from 0.05 to 15 MPa, from the viewpoints of inhibiting denaturation of lignin and improving the yield of lignin degradation products. More preferably, it is 0.07 to 13 MPa.

加熱処理時間は、リグノセルロース原料の処理量に応じて適宜選択されるが、リグニンの変性抑制及びリグニン分解物の収率向上の観点から、1分〜5時間が好ましく、より好ましくは1分〜3時間、更に好ましくは2分〜2時間、更に好ましくは5分〜2時間、更に好ましくは10分〜2時間である。
以上の方法により、工程(1)において、リグニン分解物を含む溶液が得られる。
The heat treatment time is appropriately selected according to the processing amount of the lignocellulose raw material, but is preferably 1 minute to 5 hours, more preferably 1 minute to 5 minutes from the viewpoint of suppressing lignin denaturation and improving the yield of lignin degradation products. It is 3 hours, more preferably 2 minutes to 2 hours, more preferably 5 minutes to 2 hours, still more preferably 10 minutes to 2 hours.
By the above method, a solution containing a lignin degradation product is obtained in step (1).

(工程(2))
本発明の製造方法は、上記工程(1)で得られた溶液からリグニン分解物を分離する工程(以下、単に「工程(2)」という)を有する。
リグニン分解物を分離する方法は特に限定されないが、例えば、ろ過や遠心分離等が挙げられる。前記溶液から不溶分の固体を除去したのち、リグニン分解物を含む液体分から有機溶剤を留去し、残った乾固物を洗浄、乾燥することにより、リグニン分解物を含む抽出物を得ることができる。水溶性の多糖類等を除去して分離されたリグニン分解物の純度を高める観点から、有機溶剤を留去した後の乾固物を水で洗浄することが好ましい。
ここで、前記不溶分の固体を再度水で洗浄して、105℃で12時間乾燥させた残渣のことを「工程(2)で得られる最終残渣」と称する。
また、工程(1)において、反応剤として酸や塩基を用いた場合には、リグニン分解物の変性抑制の観点から、工程(2)において中和工程を行うことが好ましい。これらの工程は、常法により行うことができる。
(Process (2))
The production method of the present invention includes a step of separating a lignin degradation product from the solution obtained in the above step (1) (hereinafter simply referred to as “step (2)”).
Although the method of isolate | separating a lignin degradation product is not specifically limited, For example, filtration, centrifugation, etc. are mentioned. After removing the insoluble solid from the solution, the organic solvent is distilled off from the liquid containing the lignin decomposition product, and the remaining dry solid is washed and dried to obtain an extract containing the lignin decomposition product. it can. From the viewpoint of increasing the purity of the lignin decomposition product separated by removing water-soluble polysaccharides and the like, it is preferable to wash the dried product after distilling off the organic solvent with water.
Here, the solid obtained by washing the insoluble solid with water again and drying at 105 ° C. for 12 hours is referred to as “the final residue obtained in step (2)”.
Moreover, when an acid or a base is used as the reactant in the step (1), it is preferable to perform a neutralization step in the step (2) from the viewpoint of suppressing denaturation of the lignin degradation product. These steps can be performed by a conventional method.

[リグニン分解物]
本発明の製造方法により得られるリグニン分解物は、溶剤溶解性や耐熱性等の高分子としての物性の観点から、重量平均分子量が1,000〜1,000,000の範囲であることが好ましく、より好ましくは2,000〜500,000、更に好ましくは2,000〜300,000、更に好ましくは2,000〜200,000、更に好ましくは2,000〜100,000である。なお、リグニン分解物の重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定される。
[Lignin degradation product]
The lignin degradation product obtained by the production method of the present invention preferably has a weight average molecular weight in the range of 1,000 to 1,000,000 from the viewpoint of physical properties as a polymer such as solvent solubility and heat resistance. More preferably, it is 2,000-500,000, More preferably, it is 2,000-300,000, More preferably, it is 2,000-200,000, More preferably, it is 2,000-100,000. In addition, the weight average molecular weight of a lignin degradation product is measured by the method as described in an Example.

また、本発明の製造方法により得られるリグニン分解物は、溶媒溶解性や耐熱性等の高分子としての物性の観点から、リグニン分解物1gあたりの前記β−O−4結合量が100μmol以上であることが好ましく、より好ましくは100μmol〜10mmol、更に好ましくは150μmol〜7.5mmol、更に好ましくは200μmol〜5.5mmolである。β−O−4結合量は、前述のとおりリグニン分解物のリニア性(直鎖性)を評価するための指標であり、具体的には実施例に記載の方法により測定される。   In addition, the lignin degradation product obtained by the production method of the present invention has a β-O-4 bond amount of 100 μmol or more per 1 g of the lignin degradation product from the viewpoint of physical properties as a polymer such as solvent solubility and heat resistance. It is preferable that it is 100 μmol to 10 mmol, more preferably 150 μmol to 7.5 mmol, still more preferably 200 μmol to 5.5 mmol. The β-O-4 bond amount is an index for evaluating the linearity (linearity) of the lignin degradation product as described above, and is specifically measured by the method described in the examples.

本発明の製造方法により得られるリグニン分解物は、低変性で高分子量かつ直鎖状のリグニンであり、溶媒溶解性を有する。このため、バニリンやシリンガアルデヒド、パラヒドロキシベンズアルデヒド、バニリン酸、シリンガ酸、4−ヒドロキシ安息香酸などの低分子芳香族化合物への変換材料として有利に利用することができる。また、該リグニン分解物は、抗菌剤、農薬、及び熱硬化性樹脂、セメント分散剤、蓄電池用分散剤、香粧品用途の添加剤、その他の機能性材料として利用することができる。   The lignin degradation product obtained by the production method of the present invention is a low-denature, high-molecular-weight, linear lignin, and has solvent solubility. For this reason, it can utilize advantageously as a conversion material to low molecular weight aromatic compounds, such as vanillin, syringaldehyde, parahydroxybenzaldehyde, vanillic acid, syringic acid, and 4-hydroxybenzoic acid. The lignin degradation product can be used as an antibacterial agent, agricultural chemical, thermosetting resin, cement dispersant, storage battery dispersant, additive for cosmetics, and other functional materials.

以下の実施例及び比較例において、特記しない限り、「%」は「質量%」を意味する。また、各種物性の測定法及び評価方法は以下のとおりである。   In the following Examples and Comparative Examples, “%” means “% by mass” unless otherwise specified. Moreover, the measuring method and evaluation method of various physical properties are as follows.

(1)リグノセルロース原料の粉砕物の平均粒径の測定方法
リグノセルロース原料の粉砕物の平均粒径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置「LA−950」(株式会社堀場製作所製)を用いて測定した。測定条件は、粒径測定前に超音波で1分間処理し、測定時の分散媒体として水を用い、体積基準のメジアン径を室温にて測定した。
(1) Method for measuring average particle size of pulverized product of lignocellulose raw material The average particle size of the pulverized product of lignocellulose raw material is measured by using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device “LA-950” (manufactured by Horiba, Ltd.). And measured. The measurement conditions were ultrasonic treatment for 1 minute before particle size measurement, water was used as a dispersion medium during measurement, and the volume-based median diameter was measured at room temperature.

(2)リグノセルロース原料の水分量の測定
リグノセルロース原料の水分量の測定には、赤外線水分計(株式会社ケット科学研究所製、製品名「FD−610」)を使用した。150℃にて測定を行い、30秒間の重量変化率が0.1%以下となる点を測定の終点とした。測定された水分量の値を、リグノセルロース原料の乾燥重量に対する質量%に換算した。
(2) Measurement of water content of lignocellulose raw material An infrared moisture meter (product name “FD-610”, manufactured by Kett Scientific Laboratory Co., Ltd.) was used to measure the water content of the lignocellulose raw material. The measurement was performed at 150 ° C., and the point at which the rate of change in weight for 30 seconds was 0.1% or less was taken as the end point of the measurement. The value of the measured water content was converted to mass% with respect to the dry weight of the lignocellulose raw material.

(3)リグノセルロース原料中のリグニン含有量の算出
リグノセルロース原料中のリグニン含有量は、下記式により算出した。なお、本発明の工程(2)で得られる最終残渣についても、リグニン含有量の測定方法は同様である。
リグニン含有量(g)=〔酸不溶性リグニン含率(%)+酸可溶性リグニン含率(%)〕×試料採取量(乾基準)(g)/100
ここで、酸不溶性リグニン含率及び酸可溶性リグニン含率は、以下に示す方法により算出した。
(3) Calculation of lignin content in lignocellulose raw material The lignin content in the lignocellulose raw material was calculated by the following formula. In addition, the measuring method of lignin content is the same also about the final residue obtained at the process (2) of this invention.
Lignin content (g) = [acid-insoluble lignin content (%) + acid-soluble lignin content (%)] × sampled amount (dry basis) (g) / 100
Here, the acid-insoluble lignin content and the acid-soluble lignin content were calculated by the following methods.

(酸不溶性リグニン含率の算出)
後述する粉砕処理により粉砕したリグノセルロース原料を、105℃で1日乾燥させた。この乾燥試料500mgをバイアルに入れ、72%硫酸を8mL加えて室温で3時間静置し、適宜ガラス棒で撹拌した。その後、水300mLを加えて三角フラスコに移し、オートクレーブを用いて120℃で1時間処理を行った。その後試料を、予め恒量を測定しておいたガラスフィルター(ADVANTEC製「GA−100」)を用いて吸引ろ過を行った。残渣を90℃の熱水で充分に洗浄してろ液(A)は保管し、残渣が付着したガラスフィルターを90℃の熱水でよく水洗した後、105℃で乾燥して、恒量を測定し、粗酸不溶性リグニン採取量(乾基準)を求めた。
粗酸不溶性リグニン含率(%)=〔リグニン残渣乾燥重量(g)/試料採取量(乾基準)(g)〕×100
(Calculation of acid-insoluble lignin content)
The lignocellulose raw material pulverized by the pulverization process described later was dried at 105 ° C. for 1 day. 500 mg of this dried sample was placed in a vial, 8 mL of 72% sulfuric acid was added, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 3 hours, and stirred with a glass rod as appropriate. Thereafter, 300 mL of water was added, transferred to an Erlenmeyer flask, and treated at 120 ° C. for 1 hour using an autoclave. Thereafter, the sample was subjected to suction filtration using a glass filter ("GA-100" manufactured by ADVANTEC) whose constant weight was measured in advance. Wash the residue thoroughly with 90 ° C hot water and store the filtrate (A). Wash the glass filter with the residue thoroughly with 90 ° C hot water, then dry at 105 ° C and measure the constant weight. The amount of crude acid insoluble lignin collected (dry basis) was determined.
Crude acid insoluble lignin content (%) = [dry weight of lignin residue (g) / sampled amount (dry basis) (g)] × 100

酸不溶性リグニン含率は、下記式により、粗酸不溶性リグニン中の灰分率を差し引いて算出した。
酸不溶性リグニン含率(%)=粗酸不溶性リグニン含率(%)×〔100−灰分率(%)〕/100
The acid-insoluble lignin content was calculated by subtracting the ash content in the crude acid-insoluble lignin according to the following formula.
Acid-insoluble lignin content (%) = crude acid-insoluble lignin content (%) × [100−ash content (%)] / 100

(酸可溶性リグニン含率の算出)
粗酸不溶性リグニンを予め恒量を測定したるつぼに移し、600℃で24時間保持し、その後冷却して、るつぼの恒量を測定し、灰化後試料乾燥重量を求め、下記式により灰分率を求めた。
灰分率(%)=〔灰化後試料乾燥重量(g)/粗酸不溶性リグニン採取量(乾基準)(g)〕×100
(Calculation of acid-soluble lignin content)
The crude acid-insoluble lignin was transferred to a crucible where the constant weight was measured in advance, held at 600 ° C. for 24 hours, and then cooled, the constant weight of the crucible was measured, and after ashing, the dry weight of the sample was determined. It was.
Ash content (%) = [Dry weight after ashing (g) / Amount of crude acid insoluble lignin collected (dry basis) (g)] × 100

酸可溶性リグニン含率は以下の方法により算出した。
前記ろ液(A)を400mLに定容し、UV−Vis吸光光度計を用いて、205nmにおける吸光度を測定し、下記式から酸可溶性リグニン含率を求めた。この時、吸光度が0.3〜0.8になるように適宜ろ液(A)を3%硫酸で希釈して測定した。
酸可溶性リグニン含率(%)=d×v×(As−Ab)/(a×w)×100
d:希釈倍率、v:ろ液定容量(L)、As:試料溶液の吸光度、Ab:ブランク溶液の吸光度、a:リグニンの吸光係数、w:試料採取量(乾基準)(g)
ここで、リグニンの吸光係数(a)は、参考資料(「リグニン化学研究法」、ユニ出版株式会社発行)において、既報の平均値として記載されている値である110(L/g/cm)を用いた。
The acid-soluble lignin content was calculated by the following method.
The filtrate (A) was made up to a volume of 400 mL, the absorbance at 205 nm was measured using a UV-Vis absorptiometer, and the acid-soluble lignin content was determined from the following formula. At this time, the filtrate (A) was appropriately diluted with 3% sulfuric acid and measured so that the absorbance was 0.3 to 0.8.
Acid-soluble lignin content (%) = d × v × (As−Ab) / (a × w) × 100
d: dilution rate, v: filtrate constant volume (L), As: absorbance of sample solution, Ab: absorbance of blank solution, a: extinction coefficient of lignin, w: sample collection amount (dry basis) (g)
Here, the extinction coefficient (a) of lignin is 110 (L / g / cm), which is a value described as an average value reported in a reference material (“Lignin Chemical Research Method”, published by Uni Publishing Co., Ltd.). Was used.

(4)リグニン分解物の収率の測定方法
リグニン分解物の収率は下記式から算出した。
リグニン分解物の収率(質量%)=100−〔(工程(2)で得られた最終残渣の乾燥重量(g)×工程(2)で得られた最終残渣のリグニン含率(%))/(リグノセルロース原料の仕込み乾燥重量(g)×リグノセルロース原料中のリグニン含率(%)〕×100
(4) Method of measuring yield of lignin degradation product The yield of lignin degradation product was calculated from the following formula.
Yield (% by mass) of lignin degradation product = 100-[(dry weight (g) of the final residue obtained in step (2) × content of lignin (%) of the final residue obtained in step (2))] / (Lignocellulose raw material charged dry weight (g) × lignin content in lignocellulose raw material (%)) × 100

(5)リグニン分解物の重量平均分子量の測定方法
実施例及び比較例に記載の方法で製造したリグニン分解物の分子量を、ゲルクロマトグラフィー法により下記条件で測定した。
株式会社島津製作所製のLC Solutionシステム(CBM−20A/LC−20AD/SPD−M20A/CTO−20A/DGU−20A3)に、昭和電工株式会社製カラム「OHpak SB803HQ」1本とガードカラムを連結した。溶離液として50mmol/LのLiBrを添加したN,N−ジメチルホルムアミドを、毎分0.5mLの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させた。そこに試料溶液10μLを注入して測定を行った。試料の分子量は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出した。このときの検量線には、数種類の単分散ポリスチレン〔株式会社ケムコ製(分子量9.0×104)、Aldrich社製(分子量3.266×104、分子量1.37×104、2.43×103、1.06102)〕を標準試料として作成したものを用いた。
(5) Measuring method of weight average molecular weight of lignin degradation product The molecular weight of the lignin degradation product manufactured by the method as described in an Example and a comparative example was measured on the following conditions by the gel chromatography method.
Ltd. Shimadzu LC Solution System (CBM-20A / LC-20AD / SPD-M20A / CTO-20A / DGU-20A 3), connected by Showa Denko KK Column "OHpak SB803HQ" one and guard column did. N, N-dimethylformamide to which 50 mmol / L LiBr was added as an eluent was flowed at a flow rate of 0.5 mL per minute, and the column was stabilized in a constant temperature bath at 40 ° C. Measurement was performed by injecting 10 μL of the sample solution. The molecular weight of the sample was calculated based on a calibration curve prepared in advance. The calibration curve at this time includes several types of monodisperse polystyrene [manufactured by Chemco (molecular weight: 9.0 × 10 4 ), Aldrich (molecular weight: 3.266 × 10 4 , molecular weight: 1.37 × 10 4 , 2. 43 × 10 3 , 1.0610 2 )] as a standard sample was used.

(6)リグニン分解物のβ−O−4結合量の測定方法
リグニン分解物のβ−O−4結合量は、J.Agric.Food Chem.,(1997),45,2590−2592に記載のDFRC法(Derivatization Followed by Reductive Cleavage法)に準じて、下記の方法により測定した。
(6) Method for measuring β-O-4 binding amount of lignin degradation product Agric. Food Chem. , (1997), 45, 2590-2592, and measured according to the following method according to the DFRC method (Derivative Flowed by Reductive Cleavage method).

工程(2)を行った後、精製及び凍結乾燥を行って得られた試料(リグニン分解物)50mgを秤量した。この試料を、20vol.%臭化アセチル酢酸溶液6.5mLに添加して、50℃にて3.5時間攪拌した。溶媒を減圧留去した後、乾固物を(ジオキサン/酢酸/純水)=(5/4/1)に調製した溶媒5.0mL中に溶解させ、亜鉛粉末77mgを添加して室温で30分攪拌して、処理物を得た。
不溶物をろ過して除去し、得られたろ液をジクロロメタン15mL及び塩酸を添加した飽和塩化アンモニウム水溶液10mL中で分層させた後、ジクロロメタンで3回抽出処理を行い、集めたジクロロメタン抽出液から溶媒を留去した。
得られた油状物質にピリジンと無水酢酸をそれぞれ1.5mLずつ添加して室温で6時間攪拌した。その後、減圧留去して、残った油状物質を0.5mLのジクロロメタンに溶解させ、テトラコサンを内部標準物質として添加してGC−MSに供した。
After performing step (2), 50 mg of a sample (lignin degradation product) obtained by purification and freeze-drying was weighed. This sample was treated with 20 vol. The solution was added to 6.5 mL of% acetylacetic acid solution and stirred at 50 ° C. for 3.5 hours. After the solvent was distilled off under reduced pressure, the dried solid was dissolved in 5.0 mL of the solvent prepared in (dioxane / acetic acid / pure water) = (5/4/1), and 77 mg of zinc powder was added at room temperature for 30. The mixture was stirred for a minute to obtain a processed product.
Insoluble matter was removed by filtration, and the obtained filtrate was separated into 15 mL of dichloromethane and 10 mL of saturated aqueous ammonium chloride solution to which hydrochloric acid was added, and then extracted three times with dichloromethane. Was distilled off.
To the resulting oily substance, 1.5 mL each of pyridine and acetic anhydride was added and stirred at room temperature for 6 hours. Then, it distilled off under reduced pressure, the remaining oily substance was dissolved in 0.5 mL of dichloromethane, tetracosane was added as an internal standard substance, and it was used for GC-MS.

GC−MSの分析条件は下記の通りである。
カラム;DB−5MS(株式会社島津製作所製)
試料量;1.0μL
ヘリウム流速;10mL/分
気化室温度;280℃
スプリット比;10:1
温度条件は100℃で1分間保持した後、100〜240℃まで3℃/分で昇温し、240℃で1分保持した後、240〜300℃まで30℃/分で昇温し、300℃で10分保持した。
リグニン分解物のβ−O−4結合量の定量は、コニフェリルアルコールの水酸基をアセチル化したジアセテート体を用いて、濃度に対するピーク面積で検量線を作成し、パラクマリルアルコールジアセテート、コニフェリルアルコールジアセテート、シナピルアルコールジアセテートの各ジアセテート物質量を見積もった。3つのジアセテート物質量を合算し、ジアセテート収量とした。単位重量あたりのジアセテート収量(μmol/g)はジアセテート収量を分解物試料中のリグニン重量で割ることで算出し、これをリグニン分解物のβ−O−4結合量とした。なお、β−O−4結合量が高いほど、リニア性(直鎖性)の高いリグニン分解物が得られたことを示している。
The analysis conditions of GC-MS are as follows.
Column; DB-5MS (manufactured by Shimadzu Corporation)
Sample volume: 1.0 μL
Helium flow rate; 10 mL / min vaporization chamber temperature; 280 ° C
Split ratio: 10: 1
The temperature was maintained at 100 ° C. for 1 minute, then heated to 100 to 240 ° C. at 3 ° C./minute, held at 240 ° C. for 1 minute, then heated to 240 to 300 ° C. at 30 ° C./minute, 300 Hold at 10 ° C. for 10 minutes.
The amount of β-O-4 binding of the lignin degradation product was determined using a diacetate form obtained by acetylating the hydroxyl group of coniferyl alcohol, creating a calibration curve with the peak area with respect to the concentration, paracoumaryl alcohol diacetate, and coniferyl. The amount of each diacetate substance such as alcohol diacetate and cinapyl alcohol diacetate was estimated. The amount of the three diacetate substances was added to obtain the diacetate yield. The diacetate yield (μmol / g) per unit weight was calculated by dividing the diacetate yield by the lignin weight in the degradation product sample, and this was defined as the β-O-4 bond amount of the lignin degradation product. In addition, it has shown that the lignin decomposition product with high linearity (linearity) was obtained, so that (beta) -O-4 bond amount is high.

(7)リグノセルロース原料中のセルロース及びヘミセルロース含有量の測定方法
粉砕したリグノセルロース原料を、エタノール−ジクロロエタン混合溶剤(体積比1/2)で6時間ソックスレー抽出を行い、抽出後のサンプルを60℃で真空乾燥した。得られた試料2.5gに水150mL、亜塩素酸ナトリウム1.0g及び酢酸0.2mLを添加し、70〜80℃で1時間加温した。引き続き亜塩素酸ナトリウム及び酢酸を添加して加温する操作を、試料が白く脱色するまで4回繰り返した。得られた白色の残渣をグラスフィルターでろ過し、冷水及びアセトンで洗浄した後、105℃で恒量になるまで乾燥し、1次残渣重量を測定し、下記式によりホロセルロース含有量を算出した。
ホロセルロース含有量(質量%)=[1次残渣乾燥重量(g)/リグノセルロース原料の採取量(g:乾燥原料換算)]×100
次に、得られた1次残渣1.0gを、17.5%NaOH水溶液25mLに添加して、室温で3分間静置した。そして、5分間、ガラス棒で膨潤状態になるまで軽くつぶして、17.5%NaOH水溶液を加えてから30分間、時計皿で覆って室温で放置した。その後、20℃の蒸留水25mLを加えて1分間攪拌し、処理物をグラスフィルターでろ過して、ろ液が中性になるまで蒸留水で洗浄した。ろ過残渣をさらに10%酢酸水溶液40mLで洗浄して、引き続き300mLの沸騰水で洗浄した。残渣を105℃で恒量になるまで乾燥し、これを2次残渣として乾燥重量を測定し、下記式からセルロース含有量を算出した。
セルロース含有量(質量%)=[2次残渣乾燥重量(g)/リグノセルロース原料の採取量(g:乾燥原料換算)]×100
(7) Method for measuring cellulose and hemicellulose content in lignocellulose raw material The pulverized lignocellulose raw material was subjected to Soxhlet extraction with an ethanol-dichloroethane mixed solvent (volume ratio 1/2) for 6 hours, and the sample after extraction was subjected to 60 ° C. And vacuum dried. To 2.5 g of the obtained sample, 150 mL of water, 1.0 g of sodium chlorite and 0.2 mL of acetic acid were added and heated at 70 to 80 ° C. for 1 hour. Subsequently, the operation of adding sodium chlorite and acetic acid and heating was repeated 4 times until the sample was decolorized white. The obtained white residue was filtered through a glass filter, washed with cold water and acetone, dried at 105 ° C. until a constant weight was measured, the primary residue weight was measured, and the holocellulose content was calculated according to the following formula.
Holocellulose content (mass%) = [dry weight of primary residue (g) / collected amount of lignocellulose raw material (g: dry raw material conversion)] × 100
Next, 1.0 g of the obtained primary residue was added to 25 mL of 17.5% NaOH aqueous solution and allowed to stand at room temperature for 3 minutes. Then, it was lightly crushed with a glass rod for 5 minutes, added with 17.5% NaOH aqueous solution, then covered with a watch glass for 30 minutes and allowed to stand at room temperature. Thereafter, 25 mL of distilled water at 20 ° C. was added and stirred for 1 minute, and the treated product was filtered with a glass filter and washed with distilled water until the filtrate became neutral. The filtration residue was further washed with 40 mL of 10% aqueous acetic acid, followed by 300 mL boiling water. The residue was dried at 105 ° C. until a constant weight was obtained, and this was used as a secondary residue, the dry weight was measured, and the cellulose content was calculated from the following formula.
Cellulose content (mass%) = [secondary residue dry weight (g) / amount of lignocellulose raw material collected (g: in terms of dry raw material)] × 100

また、ヘミセルロース含有量は、下記式により算出した。
ヘミセルロース含有量(質量%)=前記ホロセルロース含有量(質量%)−前記セルロース含有量(質量%)
Moreover, hemicellulose content was computed by the following formula.
Hemicellulose content (mass%) = the holocellulose content (mass%) − the cellulose content (mass%)

(8)セルロース換算物質量、ヘミセルロース換算物質量の算出方法
リグノセルロース原料として用いたバガス(サトウキビの搾りかす、水分量7.2%)は、(7)の測定方法により求められたセルロース含有量は37質量%、ヘミセルロース含有量は34質量%であり、リグノセルロース原料1.0gあたり、セルロース0.37g、ヘミセルロース0.34gであった。
グルコース分子量より水1分子の分子量を引いた162でセルロース重量を除し、リグノセルロース原料1.0gあたりのセルロース換算物質量を算出した。また、キシロース分子量より水1分子の分子量を引いた132でヘミセルロース重量を除すことで、リグノセルロース原料1.0gあたりのヘミセルロース換算物質量を算出した。
(8) Cellulose-converted substance amount, calculation method of hemicellulose-converted substance amount Bagasse used as a lignocellulose raw material (sugarcane pomace, moisture content 7.2%) is the cellulose content determined by the measuring method of (7) Was 37% by mass and the hemicellulose content was 34% by mass, and 0.37 g of cellulose and 0.34 g of hemicellulose per 1.0 g of the lignocellulose raw material.
The cellulose weight was divided by 162 obtained by subtracting the molecular weight of one molecule of water from the molecular weight of glucose, and the amount of cellulose equivalent substance per 1.0 g of the lignocellulose raw material was calculated. Further, the hemicellulose weight per 1.0 g of the lignocellulose raw material was calculated by dividing the hemicellulose weight by 132 obtained by subtracting the molecular weight of one molecule of water from the xylose molecular weight.

(9)リグノセルロース原料換算物質量及びリグニン換算物質量の算出方法
リグノセルロース原料として用いたバガス(サトウキビの搾りかす、水分量7.2%)は、前記(3)リグノセルロース原料中のリグニン含有量の測定方法により求められたリグニン含有量が23質量%であり、リグノセルロース原料1.0gあたりのリグニン含有量は0.23gであった。ここで、コニフェリルアルコールの分子量180で、リグニン重量を除すことで、リグノセルロース原料1.0gあたりのリグニン換算物質量を算出した。また前記(7)リグノセルロース原料中のセルロース及びヘミセルロース含有量の測定方法、ならびに前記(8)セルロース及びヘミセルロース換算物質量の算出方法により求められたセルロース、ヘミセルロースの各換算物質量とリグニンの換算物質量との総和を、リグノセルロース原料換算物質量とした。
(9) Lignocellulose raw material equivalent substance amount and calculation method of lignin equivalent substance amount Bagasse (sugar cane pomace, water content 7.2%) used as the lignocellulose raw material contains lignin in the (3) lignocellulose raw material. The lignin content calculated | required by the measuring method of quantity was 23 mass%, and the lignin content per 1.0g of lignocellulose raw materials was 0.23g. Here, the amount of lignin-converted substance per 1.0 g of the lignocellulose raw material was calculated by dividing the weight of lignin by the molecular weight 180 of coniferyl alcohol. In addition, (7) cellulose and hemicellulose content in the lignocellulose raw material, and (8) cellulose and hemicellulose equivalents obtained from the cellulose and hemicellulose equivalents and lignin equivalents. The total amount was taken as the amount of lignocellulose raw material equivalent.

<実施例1>
(前処理工程)
リグノセルロース原料として、バガス(サトウキビの搾りかす、水分量7.2%)を減圧乾燥機の中に入れ、105℃で12時間乾燥し、水分量2.0質量%、リグニン含有量23質量%の乾燥バガスを得た。
得られた乾燥バガス粉末100gを、振動ボールミル(ボールの外径:12mm、充填率:30%)に投入し、24時間室温で粉砕処理して粉砕バガス粉末を得た(平均粒径58.3μm)。
<Example 1>
(Pretreatment process)
As a lignocellulose raw material, bagasse (sugarcane pomace, moisture content 7.2%) is put in a vacuum dryer and dried at 105 ° C. for 12 hours, moisture content 2.0 mass%, lignin content 23 mass%. Of dry bagasse was obtained.
100 g of the obtained dry bagasse powder was put into a vibrating ball mill (ball outer diameter: 12 mm, filling rate: 30%) and pulverized at room temperature for 24 hours to obtain a crushed bagasse powder (average particle size of 58.3 μm). ).

〔工程(1)〕
乾燥バガス粉末(絶対乾燥重量1.0g)を反応容器(容量25mL)に取り、ジメチルスルホキシドを22.0g、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)(和光純薬工業株式会社製)を187mg加えて密閉した後、温度130℃、圧力0.1MPaで90分間、900rpmで撹拌しながら、マイクロ波加熱装置(バイオタージ・ジャパン株式会社製「Initiator 60」)を用いてマイクロ波加熱を行い、リグニン分解物を含む溶液を得た。
[Step (1)]
Dry bagasse powder (absolute dry weight 1.0 g) is taken in a reaction vessel (volume 25 mL), dimethyl sulfoxide 22.0 g, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene (DBU) (sum) 187 mg (manufactured by Kojun Pharmaceutical Co., Ltd.) was added and sealed, and then a microwave heating device (“Initiator 60” manufactured by Biotage Japan Co., Ltd.) was stirred at 900 rpm for 90 minutes at a temperature of 130 ° C. and a pressure of 0.1 MPa. Was subjected to microwave heating to obtain a solution containing a lignin degradation product.

〔工程(2)〕
工程(1)で得られた溶液に、飽和塩化アンモニウム水溶液を加えて中和した後、ろ過して、不溶分である固体とろ液とを分離した。不溶分の固体を、ジメチルスルホキシド、水、及びジメチルスルホキシド/水の混合溶媒を用いて、洗浄後の液が透明になるまで洗浄した。ろ液及び洗浄液を集めて、溶媒を減圧留去した後、得られた抽出物は364mgであった(このうち、前記(3)リグノセルロース原料中のリグニン含有量の算出方法により算出されたリグニン分解物の含有量は134mgであった)。また、不溶分の固体を再度水で洗浄して、105℃で12時間乾燥させ、最終残渣800mgを得た。結果を表1に示す。
[Step (2)]
The solution obtained in the step (1) was neutralized by adding a saturated aqueous solution of ammonium chloride, followed by filtration to separate the insoluble solid and the filtrate. The insoluble solid was washed with dimethyl sulfoxide, water, and a mixed solvent of dimethyl sulfoxide / water until the washed liquid became transparent. After collecting the filtrate and washing liquid and distilling off the solvent under reduced pressure, the obtained extract was 364 mg (of which (3) lignin calculated by the method for calculating lignin content in the lignocellulose raw material) The degradation product content was 134 mg). The insoluble solid was again washed with water and dried at 105 ° C. for 12 hours to obtain 800 mg of the final residue. The results are shown in Table 1.

<実施例2>
1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンの代わりにトリエチルアミン(和光純薬工業株式会社製)124mgを用いたこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。得られた抽出物は234mgであり、このうちリグニン分解物は123mgであった。また最終残渣976mgを得た。結果を表1に示す。
<Example 2>
The same operation as in Example 1 was carried out except that 124 mg of triethylamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene. The obtained extract was 234 mg, of which lignin degradation product was 123 mg. In addition, 976 mg of the final residue was obtained. The results are shown in Table 1.

<実施例3>
1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンの代わりにナトリウムメトキシド(和光純薬工業株式会社製)66.4mgを用いたこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。得られた抽出物は478mgであり、このうちリグニン分解物は183mgであった。また最終残渣644mgを得た。結果を表1に示す。
<Example 3>
The same operation as in Example 1 was performed except that 66.4 mg of sodium methoxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene. went. The obtained extract was 478 mg, of which lignin degradation product was 183 mg. In addition, 644 mg of the final residue was obtained. The results are shown in Table 1.

<実施例4>
1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンの代わりにカリウムtert−ブトキシド137mgを用いたこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。得られた抽出物は482mgであり、このうちリグニン分解物は143mgであった。また最終残渣739mgを得た。結果を表1に示す。
<Example 4>
The same operation as in Example 1 was carried out except that 137 mg of potassium tert-butoxide was used instead of 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene. The obtained extract was 482 mg, of which lignin degradation product was 143 mg. In addition, 739 mg of the final residue was obtained. The results are shown in Table 1.

<実施例5>
1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンの代わりにバナジン酸カルシウムアパタイト(和光純薬工業株式会社製)60.0mgを用いたこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。得られた抽出物は384mgであり、このうちリグニン分解物は104mgであった。また最終残渣980mgを得た。結果を表1に示す。
<Example 5>
The same operation as in Example 1 except that 60.0 mg of calcium vanadate apatite (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene. Went. The obtained extract was 384 mg, of which lignin degradation product was 104 mg. Moreover, 980 mg of final residues were obtained. The results are shown in Table 1.

<実施例6>
1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンの代わりにフッ化カリウム71.3mgを用いたこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。得られた抽出物は305mgであり、このうちリグニン分解物は117mgであった。また最終残渣921mgを得た。結果を表1に示す。
<Example 6>
The same operation as in Example 1 was performed except that 71.3 mg of potassium fluoride was used instead of 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene. The obtained extract was 305 mg, of which lignin degradation product was 117 mg. In addition, 921 mg of the final residue was obtained. The results are shown in Table 1.

<実施例7>
1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンの代わりにトリス(ペンタフルオロフェニル)ボロン(和光純薬工業株式会社製)628mgを用いたこと、及び工程(2)において炭酸水素ナトリウムで中和したこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。得られた抽出物は688mgであり、このうちリグニン分解物は89mgであった。また最終残渣959mgを得た。結果を表1に示す。
<Example 7>
628 mg of tris (pentafluorophenyl) boron (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used in place of 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, and hydrogen carbonate in step (2) The same operation as in Example 1 was performed except that neutralization with sodium was performed. The obtained extract was 688 mg, of which 89 mg of lignin degradation product. In addition, 959 mg of the final residue was obtained. The results are shown in Table 1.

<実施例8>
1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンの代わりに塩化インジウム275mgを用いたこと、及び工程(2)において炭酸水素ナトリウムで中和したこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。得られた抽出物は448mgであり、このうちリグニン分解物は92mgであった。また最終残渣873mgを得た。結果を表1に示す。
<Example 8>
Same as Example 1 except that 275 mg of indium chloride was used in place of 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene and that it was neutralized with sodium bicarbonate in step (2). Was performed. The obtained extract was 448 mg, of which lignin degradation product was 92 mg. Moreover, 873 mg of final residues were obtained. The results are shown in Table 1.

<実施例9>
1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンの代わりにトリフルオロメタンスルホン酸イッテルビウム760mgを用いたこと、及び工程(2)において炭酸水素ナトリウムで中和したこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。得られた抽出物は1050mgであり、このうちリグニン分解物は129mgであった。また最終残渣936mgを得た。結果を表1に示す。
<Example 9>
Example except that 760 mg of ytterbium trifluoromethanesulfonate was used in place of 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene and that it was neutralized with sodium bicarbonate in step (2). The same operation as 1 was performed. The obtained extract was 1050 mg, of which lignin degradation product was 129 mg. Moreover, 936 mg of final residues were obtained. The results are shown in Table 1.

<比較例1>
1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンを用いなかったこと、及び工程(2)における中和を行わなかったこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。得られた抽出物は175mgであり、このうちリグニン分解物は81mgであった。また最終残渣878mgを得た。結果を表1に示す。
<Comparative Example 1>
The same operation as in Example 1 was performed except that 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene was not used and neutralization in step (2) was not performed. The obtained extract was 175 mg, of which lignin degradation product was 81 mg. Moreover, 878 mg of final residues were obtained. The results are shown in Table 1.

<比較例2>
1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンの代わりに塩酸(濃度1.0M)(和光純薬工業株式会社製)1.2mLを用いたこと、及び工程(2)において炭酸水素ナトリウムで中和したこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。得られた抽出物は793mgであり、このうちリグニン分解物は226mgであった。また最終残渣334mgを得た。結果を表1に示す。
<Comparative example 2>
In place of 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, 1.2 mL of hydrochloric acid (concentration: 1.0 M) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used, and in step (2) The same operation as in Example 1 was performed except that neutralization with sodium bicarbonate was performed. The obtained extract was 793 mg, of which lignin degradation product was 226 mg. In addition, 334 mg of the final residue was obtained. The results are shown in Table 1.

<比較例3>
1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンの代わりに塩化アルミニウム(和光純薬工業株式会社製)158mgを用いたこと、及び工程(2)において炭酸水素ナトリウムで中和したこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。得られた抽出物は417mgであり、このうちリグニン分解物は105mgであった。また最終残渣839mgを得た。結果を表1に示す。
<Comparative Example 3>
158 mg of aluminum chloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used in place of 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene and neutralized with sodium bicarbonate in step (2) Except that, the same operation as in Example 1 was performed. The obtained extract was 417 mg, of which lignin degradation product was 105 mg. In addition, 839 mg of the final residue was obtained. The results are shown in Table 1.

<比較例4>
1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンの代わりに塩化ネオジウム(和光純薬工業株式会社製)299mgを用いたこと、及び工程(2)において炭酸水素ナトリウムで中和したこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。得られた抽出物は401mgであり、このうちリグニン分解物は110mgであった。また最終残渣1062mgを得た。結果を表1に示す。
<Comparative example 4>
Instead of 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene, 299 mg of neodymium chloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used, and neutralized with sodium hydrogen carbonate in step (2). Except that, the same operation as in Example 1 was performed. The obtained extract was 401 mg, of which lignin degradation product was 110 mg. Further, 1062 mg of the final residue was obtained. The results are shown in Table 1.

<比較例5>
1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンの代わりに水酸化ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)49.2mgを用いたこと以外は、実施例1と同様の操作を行った。得られた抽出物は259mgであり、このうちリグニン分解物は125mgであった。また最終残渣808mgを得た。結果を表1に示す。
<Comparative Example 5>
The same operation as in Example 1 was carried out except that 49.2 mg of sodium hydroxide (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used instead of 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene. went. The obtained extract was 259 mg, of which lignin degradation product was 125 mg. In addition, 808 mg of the final residue was obtained. The results are shown in Table 1.

<比較例6>
岐阜大学農学部研究報告,1988,(53),291−299に記載の方法を参照して、下記の方法でリグニン分解物の製造を行った。実施例1と同様の方法で前処理工程を行った乾燥バガス粉末(絶対乾燥重量1.0g)を反応容器(容量25mL)に取り、純水を20g、水酸化ナトリウム(和光純薬工業株式会社製)49.2mg、及び蒸散助剤であるアントラキノン10mgと亜硫酸ナトリウム150mgを加えて密閉した後、温度170℃、圧力0.1MPaで15分間、900rpmで撹拌しながら、マイクロ波加熱装置(バイオタージ・ジャパン株式会社製「Initiator 60」)を用いてマイクロ波加熱を行い、リグニン分解物を含む溶液を得た。上記溶液を用いて、実施例1と同様の方法で工程(2)を行った。得られた抽出物は756mg、このうちリグニン分解物は214mgであった。また最終残渣265mgを得た。結果を表1に示す。
<Comparative Example 6>
With reference to the method described in Research Report of Faculty of Agriculture, Gifu University, 1988, (53), 291-299, a lignin degradation product was produced by the following method. Dry bagasse powder (absolute dry weight 1.0 g) that had been pretreated in the same manner as in Example 1 was placed in a reaction vessel (volume 25 mL), 20 g of pure water, sodium hydroxide (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 49.2 mg, and 10 mg of anthraquinone as a transpiration aid and 150 mg of sodium sulfite were added and sealed, then the microwave heating apparatus (Biotage) was stirred at 900 rpm for 15 minutes at a temperature of 170 ° C. and a pressure of 0.1 MPa. -Microwave heating was performed using “Initiator 60” manufactured by Japan Co., Ltd. to obtain a solution containing a lignin degradation product. Step (2) was carried out in the same manner as in Example 1 using the above solution. The obtained extract was 756 mg, of which lignin degradation product was 214 mg. In addition, 265 mg of the final residue was obtained. The results are shown in Table 1.

Figure 2013221149
Figure 2013221149

表1に示すように、実施例1〜9は、比較例1〜6よりもβ−O−4結合量が多いリグニン分解物が得られ、該リグニン分解物は重量平均分子量が高いものであった。このことから、本発明の製造方法によれば、低変性でかつ高分子量の直鎖状リグニン分解物が得られることがわかる。   As shown in Table 1, in Examples 1 to 9, lignin degradation products having a larger amount of β-O-4 bonds than Comparative Examples 1 to 6 were obtained, and the lignin degradation products had a high weight average molecular weight. It was. This shows that according to the production method of the present invention, a low-denature and high-molecular-weight linear lignin degradation product can be obtained.

本発明の製造方法によれば、リグノセルロース原料から、低変性で高分子量かつ直鎖状のリグニン分解物を得ることができる。このリグニン分解物は、高分子量の芳香族ポリマーとして、また、低分子芳香族化合物への変換原料として、農業、香粧品用途、機能性樹脂、セメント分散剤、電池等の分野で好適に利用することができる。   According to the production method of the present invention, a low-modified, high-molecular-weight and linear lignin degradation product can be obtained from a lignocellulose raw material. This lignin degradation product is suitably used in the fields of agriculture, cosmetic applications, functional resins, cement dispersants, batteries, etc., as a high molecular weight aromatic polymer and as a raw material for conversion to a low molecular weight aromatic compound. be able to.

Claims (5)

下記工程(1)及び工程(2)を有する、リグニン分解物の製造方法。
工程(1):リグノセルロース原料を、下記(A)〜(G)からなる群から選ばれる1種又は2種以上の反応剤を含む有機溶媒中で加熱処理し、リグニン分解物を含む溶液を得る工程
(A)窒素原子を含有する塩基性化合物
(B)金属アルコキシド
(C)周期表第1族又は第2族に属する元素のフッ化物
(D)バナジウム原子を含有するヘテロポリ酸又はその塩
(E)アリールボラン
(F)ガリウム、インジウム又はタリウムのハロゲン化物
(G)トリフルオロメタンスルホン酸のランタノイド塩
工程(2):前記溶液からリグニン分解物を分離する工程
The manufacturing method of a lignin decomposition product which has the following process (1) and process (2).
Step (1): The lignocellulose raw material is heat-treated in an organic solvent containing one or more reactants selected from the group consisting of the following (A) to (G), and a solution containing a lignin decomposition product is obtained. Step of obtaining (A) Basic compound containing nitrogen atom (B) Metal alkoxide (C) Fluoride of element belonging to group 1 or 2 of periodic table (D) Heteropoly acid containing vanadium atom or salt thereof E) Arylborane (F) Halide of gallium, indium or thallium (G) Lanthanoid salt of trifluoromethanesulfonic acid Step (2): Step of separating lignin decomposition product from the solution
有機溶媒が、イソプロピルアルコール、アセトニトリル、ジオキサン、ジメチルスルホキシド、及びアセトンからなる群から選ばれる1種又は2種以上である、請求項1記載のリグニン分解物の製造方法。   The method for producing a lignin degradation product according to claim 1, wherein the organic solvent is one or more selected from the group consisting of isopropyl alcohol, acetonitrile, dioxane, dimethyl sulfoxide, and acetone. 工程(1)の前に、リグノセルロース原料を、粉砕処理、水熱処理、及び酵素処理からなる群から選ばれる1種又は2種以上によって処理する前処理工程を有する、請求項1又は2記載のリグニン分解物の製造方法。   The process according to claim 1 or 2, further comprising a pretreatment step in which the lignocellulose raw material is treated with one or more selected from the group consisting of pulverization treatment, hydrothermal treatment, and enzyme treatment before step (1). A method for producing a lignin degradation product. リグノセルロース原料が、針葉樹チップ、広葉樹チップ、バガス、稲わら、とうもろこし茎・葉、パーム空果房、籾殻、パーム殻、ココナッツ殻、紙類及び藻類からなる群から選ばれる1種または2種以上である、請求項1〜3のいずれかに記載のリグニン分解物の製造方法。   The lignocellulose raw material is one or more selected from the group consisting of softwood chips, hardwood chips, bagasse, rice straw, corn stalks / leaves, palm empty fruit bunches, rice husks, palm shells, coconut shells, papers and algae The manufacturing method of the lignin degradation product in any one of Claims 1-3 which are these. 請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法によって得られる、重量平均分子量が1,000〜1,000,000の範囲であり、かつ1gあたりのβ−O−4結合量が100μmol以上である、リグニン分解物。   The weight average molecular weight obtained by the production method according to any one of claims 1 to 4 is in the range of 1,000 to 1,000,000, and the β-O-4 bond amount per gram is 100 µmol or more. There is a lignin degradation product.
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