JP4589869B2 - A simple method for producing zeolite analogues that function as acid catalysts. - Google Patents

A simple method for producing zeolite analogues that function as acid catalysts. Download PDF

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Description

本発明は、概して、環境に対する負荷が少なく簡易な工程で方沸石類を製造する方法およびその方沸石類に関する。より詳細には、珪藻土、粘土質珪藻土、珪質堆積岩、珪質頁岩、泥岩、粘土岩、シルト岩、海成堆積物、湖沼成堆積物から、ルイス酸として有用なプロトン交換型ゼオライト類似体を製造する方法、およびそのプロトン交換型ゼオライト類似体に関する。さらに本発明は、環境に対する負荷が少なく、このプロトン交換型ゼオライト類似体を触媒とする簡易な工程で実施できるグリコシル化反応に関し、特に機能性食品、生分解性繊維、医薬品、界面活性剤または洗剤等に使用して有用な糖質高分子または配糖体の合成方法に関する。   The present invention generally relates to a method for producing calcite and a calcite with a simple process with less environmental burden. More specifically, proton exchange-type zeolite analogues useful as Lewis acids from diatomaceous earth, clayey diatomaceous earth, siliceous sedimentary rock, siliceous shale, mudstone, claystone, siltstone, marine sediment, and lake sediment. It relates to a process for the production and to its proton exchange zeolite analogue. Furthermore, the present invention relates to a glycosylation reaction that has a low environmental impact and can be carried out by a simple process using this proton exchange type zeolite analog as a catalyst. In particular, the present invention relates to functional foods, biodegradable fibers, pharmaceuticals, surfactants or detergents. The present invention relates to a method for synthesizing a useful carbohydrate polymer or glycoside.

一般に、ゼオライトはSiOおよびAlO四面体(TO四面体)、アルカリ金属カチオン、および可逆的に吸脱着する水(沸石水)から構成する。TO四面体は頂点の酸素原子を共有して結合し、3次元構造の骨格(テクト珪酸塩)を構成しており、T原子と酸素のモル比は1:2となっている。 In general, zeolite is composed of SiO 4 and AlO 4 tetrahedrons (TO 4 tetrahedrons), alkali metal cations, and water that reversibly adsorbs and desorbs (zeolite water). The TO 4 tetrahedron shares an apex oxygen atom and bonds to form a three-dimensional skeleton (tectosilicate), and the molar ratio of T atom to oxygen is 1: 2.

理想式NaAlSi・HOで表される方沸石は、火山地域から普通に産出する天然型ゼオライトであり、アルミノ珪酸塩鉱物に属する。方沸石は表面処理することが可能であることから、シリコーン被膜を施し選択的にアンモニウムイオンを吸着する機能を付加したアンモニウムイオン吸着剤、酸で表面処理し特定の給油量および屈折率を有するようにした体質顔料が製造されている。この他、方沸石から疎水性結晶質ゼオライトを誘導し、空気中または水中における炭化水素含量を無害な程度まで減少させるフィルター、鉄を導入した方沸石(結晶性シリコメタレート類)をアルカン類酸化触媒として使用する方法が考案されている。 Write zeolite represented by the ideal formula NaAlSi 2 O 6 · H 2 O is a natural zeolite normally produced from volcanic areas, belonging to aluminosilicate minerals. Since calcite can be surface-treated, an ammonium ion adsorbent with a silicone coating and a function of selectively adsorbing ammonium ions is added. An extender is produced. In addition, a filter that induces hydrophobic crystalline zeolite from zeolitic to reduce the hydrocarbon content in air or water to a harmless level, iron-containing zeolitic (crystalline silicometallates) is oxidized by alkanes Methods have been devised for use as catalysts.

方沸石のアルカリ金属カチオンは交換することが可能である。この性質を利用したイオン交換体は、ゼオライトの一般的な用途である。方沸石のアルカリ金属カチオンはNaであるが、同じ構造のTO四面体骨格を有し、アルカリ金属カチオンとしてCa2+を含むゼオライト類似体はワイラケ沸石、Kを含むゼオライトは白榴石と呼ばれ天然に産する。これらは全て方沸石のアルカリ金属カチオン交換型類似体である。また、工業化学的にはこれまでに方沸石のアルカリ金属カチオンをLi、Ag、K、NH 、Tl、Rb、Csで交換したゼオライト類似体が製造されている。 The alkali metal cation of calcite can be exchanged. An ion exchanger utilizing this property is a general application of zeolite. The alkali metal cation of calcite is Na + , but the zeolite analog having a TO 4 tetrahedral skeleton of the same structure and containing Ca 2+ as the alkali metal cation is Wairakei zeolite, and the zeolite containing K + is leucite and It is called and is naturally produced. These are all alkali metal cation exchange analogs of zeolitic. Further, from an industrial chemical viewpoint, zeolite analogues in which the alkali metal cation of zeolitic is exchanged with Li + , Ag + , K + , NH 4 + , Tl + , Rb + , and Cs + have been produced so far.

方沸石のアルカリ金属カチオンをNH と交換し加熱処理すると、NHが脱離しプロトン交換型ゼオライト類似体とすることができる。プロトン交換型ゼオライト類似体を加熱処理するとルイス酸性が発現することが知られている。 When the alkali metal cation of calcite is exchanged with NH 4 + and subjected to heat treatment, NH 3 is eliminated and a proton exchange type zeolite analog can be obtained. It is known that Lewis acidity develops when a proton-exchanged zeolite analog is heat-treated.

ゼオライトの一般的な用途として分子ふるい機能がある。ゼオライトの分子ふるい機能を考えると、外部から分子が細孔に進入するための関所である窓の大きさが重要となる。ゼオライトは多種の細孔構造を形成するが、窓の種類は意外に少なく、酸素3、4、5、6、8、10、12、18員環の8種類しかない。この中で無機ガスや有機分子が通過できる窓は酸素8員環以上の4種類に限られる。方沸石の細孔構造は酸素4員環と6員環から構成されるために、分子ふるいとしての機能は制限される。   A general use of zeolite is a molecular sieving function. Considering the molecular sieving function of zeolite, the size of the window, which is a gateway for molecules to enter the pores from the outside, is important. Zeolite forms various pore structures, but there are surprisingly few types of windows, and there are only 8 types of oxygen 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 18-membered rings. Of these, the windows through which inorganic gases and organic molecules can pass are limited to four types of oxygen 8-membered or more. Since the pore structure of calcite is composed of a 4-membered ring and a 6-membered ring, its function as a molecular sieve is limited.

しかしながら、方沸石は他のゼオライトよりも緻密な結晶構造を有しているために、化学的・物理的に安定である特徴を有する。すなわち、焼成処理を行っても結晶構造が破壊せず、450℃、100MPaの高温・高圧環境下でも合成される。プロトン交換型ゼオライトを加熱処理すると、HOが脱離し、非常に強い電子親和性のルイス酸性が発現するが、方沸石は加熱処理に対し耐性があり、プロトン交換型ゼオライト類似体を加熱処理によりルイス酸触媒とすることには特別の利点がある。 However, since zeolite has a finer crystal structure than other zeolites, it has the characteristics of being chemically and physically stable. In other words, the crystal structure is not destroyed even when the baking treatment is performed, and it is synthesized even under a high temperature and high pressure environment of 450 ° C. and 100 MPa. When proton exchange zeolite is heat-treated, H 2 O is desorbed and a very strong electron affinity Lewis acidity develops, but zeolitic is resistant to heat treatment, and proton-exchange zeolite analogues are heat-treated. There are special advantages to using Lewis acid catalysts.

石油の接触分解に粘土触媒が初めて使用されたのは1936年である。酸性白土(モンモリロナイト)を酸処理して得られる活性白土が用いられた。活性白土触媒はその後合成シリカ・アルミナ(1940年)、ゼオライト(1962年)に置き換えられた。   It was in 1936 that clay catalysts were first used for the catalytic cracking of petroleum. An activated clay obtained by acid treatment of acid clay (montmorillonite) was used. The activated clay catalyst was then replaced by synthetic silica-alumina (1940) and zeolite (1962).

化学工業分野において、触媒として利用されているのは主に合成ゼオライトである。天然産ゼオライトの内、エリオナイトは耐酸性に優れているために触媒としても利用できる。天然産ゼオライトは品質が悪いために、そのままで使える用途は限られている。しかしながら、方沸石のような天然型のゼオライトでも、性質をコントロールした類似体を化学合成により製造すれば有用な触媒となり得る。   In the chemical industry, synthetic zeolite is mainly used as a catalyst. Among naturally occurring zeolites, erionite has excellent acid resistance and can be used as a catalyst. Because natural zeolite is of poor quality, it can be used as it is. However, even natural zeolites such as calcite can be useful catalysts if analogs with controlled properties are produced by chemical synthesis.

人工ゼオライトは、メタケイ酸ナトリウムおよびコロイダルシリカをシリカ源、アルミン酸ナトリウムをアルミナ源として使用し、これらを加熱したNaOH溶液中で沈殿させ、得られた固形物を濾過により分離し、十分に水洗した後に110℃で乾燥することで得られる。この製造法ではゼオライトA、あるいはゼオライトYを得ることができる。   Artificial zeolite uses sodium metasilicate and colloidal silica as the silica source and sodium aluminate as the alumina source. These are precipitated in a heated NaOH solution, and the resulting solid is separated by filtration and thoroughly washed with water. It is obtained by drying at 110 ° C. later. In this production method, zeolite A or zeolite Y can be obtained.

方沸石には大きく2通りの製造法がある。1つ目は、凝灰岩系の火山砕屑岩からNaOH、塩化物、アルミン酸ナトリウム溶液中での熱水処理により製造する製造法である。具体的には斜プチロル沸石を含む火山砕屑岩(凝灰岩)を、NaCO−NaHCOを添加したアルカリ熱水溶液で処理することで方沸石を製造できる。この製造法では、天然系を再現した合成系で方沸石を製造する。天然の方沸石は温泉変質作用により、塩溶液と火山砕屑岩中の火山ガラスとの相互作用により形成されると考えられている。 There are two main production methods for calcite. The first is a production method in which tuff-based volcanic clastic rocks are produced by hydrothermal treatment in NaOH, chloride and sodium aluminate solutions. Specifically, calcite can be produced by treating volcanic clastic rock (tuff) containing clinoptilolite with an alkaline hot water solution to which Na 2 CO 3 —NaHCO 3 is added. In this production method, zeolite is produced by a synthetic system that reproduces the natural system. Natural calcite is thought to be formed by the interaction between salt solution and volcanic glass in volcanic clastic rocks by hot spring alteration.

また市販の工業製品から方沸石を製造することもできる。すなわち、特定SiO/Alモル比のアルミノ珪酸塩に石英等のシリカ供給物質を添加し、NaOHあるいはKOH溶液中で水熱処理しても方沸石あるいはゼオライト類似体は得られる。さらに、方沸石と同一組成の人造ガラスを熱水処理しても方沸石は製造できる。また、ゼオライトAあるいはゼオライトY等の合成ゼオライトと同様に、水溶性のケイ酸塩およびアルミン酸塩からも方沸石が製造できる。オルトケイ酸ナトリウムをシリカ源、アルミン酸ナトリウムをアルミナ源とし、水熱合成で方沸石を製造する場合には、触媒として臭化テトラメチルアンモニウムを添加する。 In addition, zeolite can be produced from commercially available industrial products. That is, zeolitic or zeolite analogs can be obtained by adding a silica-providing substance such as quartz to an aluminosilicate having a specific SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio and hydrothermally treating it in a NaOH or KOH solution. Furthermore, even if the artificial glass having the same composition as the calcite is treated with hot water, the calcite can be produced. Similarly to synthetic zeolite such as zeolite A or zeolite Y, zeolitic can be produced from water-soluble silicate and aluminate. When sodium orthosilicate is used as the silica source and sodium aluminate is used as the alumina source and the zeolite is produced by hydrothermal synthesis, tetramethylammonium bromide is added as a catalyst.

これらの方沸石の製造法では、天然の火山砕屑岩または市販の工業製品を用いるなど原料の違いはあるが、水熱合成によりアルカリ金属カチオンを添加する工程は共通する。この従来の製造法により得られた方沸石を酸触媒として使用するには、イオン交換によりアルカリ金属カチオンをプロトンに交換し、プロトン交換型方沸石を製造する必要があった(例えば、特表2002−508006号公報(第5頁)参照)。方沸石は加熱に対し耐性があることから、プロトン交換型方沸石を焼成しルイス酸触媒を得ることができる。   In these methods for producing calcite, there are differences in raw materials such as using natural volcanic clastic rocks or commercially available industrial products, but the process of adding an alkali metal cation by hydrothermal synthesis is common. In order to use the zeolitic obtained by this conventional production method as an acid catalyst, it is necessary to produce an proton exchange-type zeolitic by exchanging an alkali metal cation with a proton by ion exchange (for example, JP-T-2002). -508006 (see page 5)). Since calcite is resistant to heating, a proton exchange type calcite can be calcined to obtain a Lewis acid catalyst.

ゼオライト触媒の製造法として、上述のプロトン交換型ゼオライトを製造する方法の他に、金属をゼオライト表面に担持する製造法がある。この場合、ゼオライトは高分散触媒担体として機能する。触媒金属はイオン交換によりゼオライトに導入する。   As a method for producing a zeolite catalyst, there is a production method in which a metal is supported on the zeolite surface in addition to the above-described method for producing a proton exchange type zeolite. In this case, the zeolite functions as a highly dispersed catalyst support. The catalytic metal is introduced into the zeolite by ion exchange.

最近のゼオライト科学の進歩は、アルミニウムを実質的に含まないシリカゼオライト、骨格構造を形成するT(Al、Si)原子の位置がTi、B、Fe、Ga、Ge、Pで一部、あるいは全部置換された、いわゆる骨格置換ゼオライトの合成を可能とした(例えば、特表平11−510136号公報(第4〜9頁)参照)。方沸石においても、工業化学的にSiO四面体構造をGeOで置換し、アルカリ金属カチオンとしてCsを添加したゼオライト類似体が製造されている。 Recent advances in zeolite science include silica zeolite that is substantially free of aluminum, and the position of T (Al, Si) atoms forming the framework structure is Ti, B, Fe, Ga, Ge, P or some or all It was possible to synthesize a substituted so-called framework-substituted zeolite (for example, see JP-T-11-510136 (pages 4 to 9)). Also for calcite, a zeolite analogue in which the SiO 4 tetrahedral structure is substituted with GeO 4 industrially and Cs + is added as an alkali metal cation has been produced.

方沸石は加熱処理に対し耐性があることから、プロトン交換型ゼオライト類似体を製造し、焼成処理によりルイス酸触媒とすることには特別の利点がある。従来のプロトン交換型方沸石類の製造法では、方沸石中のカチオンをイオン交換によりプロトン化し固体酸触媒を製造し、その後の焼成処理によりルイス酸性を発現させてきた(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、方沸石を製造する過程でプロトン交換型ゼオライト類似体を得ることができれば、製造工程を短縮できる。   Since calcite is resistant to heat treatment, there is a special advantage in producing a proton exchange zeolite analogue and making it a Lewis acid catalyst by calcination treatment. In the conventional method for producing proton exchange type calcite, a cation in zeolitic is protonated by ion exchange to produce a solid acid catalyst, and Lewis acidity is expressed by subsequent calcination treatment (see, for example, Patent Document 1). ). However, if a proton exchange type zeolite analogue can be obtained in the process of producing zeolitic, the production process can be shortened.

合成ゼオライトは、熱水中でシリカ源とアルミナ源から沈殿した原料ゲルを100℃以上の温度で乾燥させることで結晶化する。この原料ゲルの結晶化過程と、ルイス酸触媒化のための焼成を同時に行うことができれば、さらに製造工程を減らすことができる。すなわち、酸性溶液中でゲル状プロトン交換型方沸石類を沈殿させることができれば、原料ゲルからプロトン交換型ゼオライト類似体を結晶化させる際に、HOが脱離しルイス酸性が発現すると期待できる。 Synthetic zeolite is crystallized by drying a raw material gel precipitated from a silica source and an alumina source in hot water at a temperature of 100 ° C. or higher. If the crystallization process of the raw material gel and the calcination for Lewis acid catalysis can be performed simultaneously, the manufacturing process can be further reduced. That is, if gelled proton exchange type zeolitics can be precipitated in an acidic solution, it can be expected that H 2 O is desorbed and Lewis acidity is expressed when the proton exchange type zeolite analogue is crystallized from the raw material gel. .

さらに、遷移金属置換型のゼオライト類似体触媒を製造する場合、イオン交換により金属元素を導入したアルカリ金属カチオン交換型のゼオライト触媒は安定性に問題があるが、触媒として機能する遷移金属元素をゼオライトの骨格構造に導入できれば安定性が向上すると期待できる。ZrおよびTi等の遷移元素で骨格置換ゼオライト類似体を合成すれば、方沸石の細孔構造を変えることなく、細孔の口径を変えることができる。   Furthermore, when producing a transition metal substitution type zeolite analog catalyst, the alkali metal cation exchange type zeolite catalyst into which the metal element is introduced by ion exchange has a problem in stability, but the transition metal element functioning as a catalyst is converted into the zeolite. It can be expected that the stability will be improved if it can be introduced into the skeleton structure. By synthesizing a skeleton-substituted zeolite analog with transition elements such as Zr and Ti, the pore diameter can be changed without changing the pore structure of zeolitic.

合成ゼオライトは、上述した通り、ルイス酸性を有することから化学工業分野において、触媒として利用されてきた。本発明者らは、製造工程が非常に複雑とされている糖質高分子や配糖体の合成系への触媒の適用に着目した。特に、本発明では、糖供与体および糖受容体を、糖供与体と糖受容体との間にグリコシド結合を生成させ、これらを結合させるグリコシル化反応の系に着目した。   As described above, synthetic zeolite has been used as a catalyst in the chemical industry because it has Lewis acidity. The present inventors paid attention to the application of a catalyst to a synthesis system of a carbohydrate polymer or a glycoside whose manufacturing process is extremely complicated. In particular, in the present invention, a sugar donor and a sugar acceptor are focused on a glycosylation reaction system in which a glycosidic bond is formed between the sugar donor and the sugar acceptor.

グリコシル化反応により生じるグリコシド結合は、例えば糖類の骨格ともいえる結合様式であり、このグリコシド結合を、例えば、単糖、オリゴ糖または多糖、すなわち糖単位のヘミアセタール水酸基またはヘミケタール水酸基と、他の単糖、オリゴ糖または多糖の水酸基、並びに糖以外の分子、例えばアルコール性水酸基、カルボン酸およびアミノ酸のカルボキシル基との間で効率的に生成させることが糖質高分子や配糖体を合成する上での課題であるといえる。   The glycosidic bond generated by the glycosylation reaction is, for example, a saccharide skeleton. This glycosidic bond can be converted into, for example, a monosaccharide, oligosaccharide or polysaccharide, i.e., a hemiacetal hydroxyl group or a hemiketal hydroxyl group of a sugar unit, and another simple group. In order to synthesize saccharide macromolecules and glycosides, efficient generation between sugar, oligosaccharide or polysaccharide hydroxyl groups and molecules other than sugar, such as alcoholic hydroxyl groups, carboxylic acids and carboxyl groups of amino acids. It can be said that this is a problem.

従来、糖質高分子や配糖体の製造には、例えばKeonigs−Knorr法、イミデート法、フッ素化法などが適用されてきた。   Conventionally, for example, the Keonigs-Knorr method, the imidate method, and the fluorination method have been applied to the production of carbohydrate polymers and glycosides.

しかしながら、これらの製造方法によると、その製造工程は非常に複雑なものになってしまう。   However, according to these manufacturing methods, the manufacturing process becomes very complicated.

一方、酸触媒存在下、1段階のみで分子間にグリコシド結合を生成させることができるFisher法は、その工程が非常に簡便であることから、糖質高分子や配糖体の工業的な大量生産に適した方法といえる。   On the other hand, the Fisher method, which can generate glycosidic bonds between molecules in only one step in the presence of an acid catalyst, is a very simple process. It can be said that this method is suitable for production.

このFisher法により、例えばD−グルコース同士がO−グリコシド結合により多数縮合重合した縮合重合体は、難消化性の食物繊維として食品分野で使用されている。   By this Fisher method, for example, a condensation polymer in which many D-glucoses are condensation-polymerized by O-glycosidic bonds is used in the food field as indigestible dietary fiber.

また、塩酸存在下にD−グルコースに大過剰のメタノールを作用させると、D−グルコースの1位の水酸基と、メタノールの水酸基とによりO−グリコシド化されたメチルグリコシドが生成する。このメチルグリコシドは、例えば界面活性剤、洗剤等に使用することができる。   In addition, when a large excess of methanol is allowed to act on D-glucose in the presence of hydrochloric acid, methyl glycoside that is O-glycosidized by the hydroxyl group at the 1-position of D-glucose and the hydroxyl group of methanol is generated. This methyl glycoside can be used, for example, in a surfactant, a detergent or the like.

また、従来、糖供与体および糖受容体の脱離基、水酸基保護基、カルボキシル保護基、アミノ保護基および/または触媒等を適宜設定して、反応を行うことで、反応位置の制御、立体配置の制御が行われてきた。例えば上述のイミデート法では、用いられるイミデートにより、α型とβ型とを選択的に高収率で合成することができる。   In addition, conventionally, a reaction is performed by appropriately setting a leaving group, a hydroxyl protecting group, a carboxyl protecting group, an amino protecting group, and / or a catalyst of a sugar donor and a sugar acceptor to control the reaction position, Placement control has been performed. For example, in the above-described imidate method, α-type and β-type can be selectively synthesized in high yield by the imidate used.

しかしながら、上述したいずれのグリコシル化反応においても、特に環境に対する負荷の大きなベンゼン、塩化メチレン、アセトニトリルまたはトルエン等の有機溶媒が大量に使用される。   However, in any of the above-mentioned glycosylation reactions, a large amount of an organic solvent such as benzene, methylene chloride, acetonitrile or toluene, which has a particularly large environmental load, is used.

従って、従来の合成方法で使用されている溶媒では困難な、工程が簡易であり、環境負荷の少ないグリコシル化反応、すなわち、糖質高分子または配糖体の合成方法の出現が嘱望されている。   Therefore, the advent of a glycosylation reaction that is difficult with the solvent used in the conventional synthesis method, has a simple process, and has a low environmental load, that is, a synthesis method of a carbohydrate polymer or a glycoside is desired. .

しかしながら、従来のグリコシル化反応は、工程が非常に複雑であり、工業的な大量生産には不向きであった。また特に反応溶媒としてベンゼン、含ハロゲン有機溶媒といった環境に対する負荷の大きな有機溶媒が大量に使用されるため、工程後の廃液処理等の問題が懸念される。   However, the conventional glycosylation reaction has a very complicated process and is not suitable for industrial mass production. In particular, since a large amount of environmentally intensive organic solvents such as benzene and halogen-containing organic solvents are used as reaction solvents, there are concerns about problems such as waste liquid treatment after the process.


発明の開示
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものである。

DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above conventional problems.

まず、本発明者らは鋭意研究を進める中で、イライトおよび白雲母を含有する新第三紀珪藻土に1規定の硫酸溶液を添加し、乾燥後650℃で焼成することでルイス酸性が珪藻土に発現することを見いだした。そして、珪藻土にルイス酸性が発現する要因を追求した結果、硫酸溶液を添加し、乾燥後650℃で焼成した粘土質珪藻土からゼオライト類似体が生成していることを見いだした。従来のゼオライト製造がアルカリ溶液でアルカリ金属を添加するのに対し、本発明では酸性溶液中で製造しアルカリ金属の添加を行わないため、本発明で製造されるゼオライト類似体はアルミナケイ酸塩の形をとらない。すなわち、方沸石のアルカリ金属がプロトンで置換されたプロトン型ゼオライト類似体である。   First, as the present inventors are diligently pursuing research, a 1N sulfuric acid solution is added to Neogene diatomaceous earth containing illite and muscovite, and the Lewis acidity is converted into diatomaceous earth by baking at 650 ° C. after drying. I found it to develop. And, as a result of pursuing a factor that causes Lewis acidity to appear in diatomaceous earth, it was found that a zeolite analog was formed from clay diatomaceous earth added with a sulfuric acid solution and dried at 650 ° C. In contrast to conventional zeolite production in which an alkali metal is added in an alkaline solution, the present invention does not add an alkali metal in an acidic solution. Does not take shape. That is, it is a proton-type zeolite analog in which an alkali metal of zeolitic is substituted with a proton.

さらに本発明は、特に環境への負荷の少ない反応溶媒である超臨界流体の存在下で、触媒として、プロトン型ゼオライト類似体を使用することで、グリコシル化反応、例えば単糖類、2糖類等の糖単位間の縮合反応、または糖単位とアルコール類、脂質およびアミノ酸等との間の縮合反応が効率的に進行することを見出し、本発明を完成させるに至った。   Furthermore, the present invention uses a proton-type zeolite analog as a catalyst, particularly in the presence of a supercritical fluid that is a reaction solvent having a low environmental impact, thereby allowing glycosylation reactions such as monosaccharides, disaccharides and the like. The inventors have found that a condensation reaction between saccharide units or a condensation reaction between a saccharide unit and alcohols, lipids, amino acids and the like proceeds efficiently, and the present invention has been completed.


本発明は、上記目的を達成するために、以下を提供する。
(1)無機鉱物のカチオンの全てまたは一部がHに置換され、テクトケイ酸塩骨格を有するゼオライトを含む、プロトン交換型ゼオライト類似体を生成するための原料の製造方法であって、この方法は、以下:
無機鉱物を酸性溶液で処理する工程、
を包含する、方法。
(2)上記無機鉱物を含有する原料の天然物質が、珪藻土、粘土質珪藻土、珪質堆積岩、珪質頁岩、泥岩、粘土岩、シルト岩、海成堆積物および湖沼成堆積物からなる群から選択される少なくとも一種を含む、項(1)に記載の方法。
(3)上記無機鉱物を含有する原料の天然物質が、以下:
オパール;および
イライト、パラゴナイト、チンワルド雲母、リシア雲母、黒雲母、金雲母、海緑石、および白雲母の少なくとも一種を含む、雲母鉱物または雲母系粘土鉱物、
をさらに含む、項(2)に記載の方法。
(4)中性またはアルカリ性溶液を用いるデカンテーションにより、有機物およびスメクタイト系鉱物を除去する工程をさらに包含する、項(1)に記載の方法。
(5)上記酸性溶液は、過酸化水素を含む、項(1)に記載の方法。
(6)上記酸性溶液は、塩酸溶液を含む、項(1)または(5)に記載の方法。
(7)上記中性またはアルカリ性溶液は、ピロリン酸ナトリウムを含む、項(4)に記載の方法。
(8)上記スメクタイト系鉱物は、モンモリオナイトを含む、項(4)に記載の方法。
(9)項(1)に記載の方法により製造された、ルイス酸活性を有するプロトン型ゼオライト類似体を製造するための原料。
(10)無機鉱物のカチオンの全てまたは一部がHに置換され、テクトケイ酸塩骨格を有するゼオライトを含む、プロトン交換型ゼオライト類似体の製造方法であって、この方法は、以下:
無機鉱物からスメクタイト系粘土鉱物を除去した原料に、無機酸を添加し、シリカ源およびアルミナ源を反応させ、反応生成物を得る工程;および
反応生成物を焼成する工程、
を包含し、ここで、
プロトン交換型ゼオライト類似体は、式Wm−p2n・SHOで表され、
Wは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはIIIA族〜VIIA族、VIII族およびIBの元素からなる群から選択される遷移金属であり、
Zは、Al+Siであり、かつSi/Al比は、1以上の整数であり、
mおよびnは、それぞれ1以上の整数であり、
pは、0以上でかつmより小さい整数であり、
Sは、0以上の任意の数である、方法。
(11)上記Wは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属である、項(10)に記載の方法。
(12)上記無機鉱物を含有する原料の天然物質が、珪藻土、粘土質珪藻土、珪質堆積岩、珪質頁岩、泥岩、粘土岩、シルト岩、海成堆積物および湖沼成堆積物からなる群から選択される少なくとも一種を含む、項(10)に記載の方法。
(13)上記無機鉱物を含有する原料の天然物質が、以下:
オパール;および
イライト、パラゴナイト、チンワルド雲母、リシア雲母、黒雲母、金雲母、海緑石、および白雲母の少なくとも一種を含む、雲母鉱物または雲母系粘土鉱物、
をさらに含む、項(12)に記載の方法。
(14)上記無機酸が、硫酸である、項(10)に記載の方法。
(15)上記焼成の温度が、540℃以上である、項(10)に記載の方法。
(16)上記シリカ源よびアルミナ源を反応させて得られる生成物を風乾した後に、焼成が行われる、項(10)に記載の方法。
(17)上記式における酸素原子Oの個数が、(2n−0.5(m−p))以上でかつ2n未満である、項(10)に記載の方法により製造されたプロトン交換型ゼオライト類似体。
(18)無機鉱物のカチオンの全てまたは一部がHに置換され、テクトケイ酸塩骨格を有するゼオライトを含む、遷移金属を導入したプロトン交換型ゼオライト類似体の製造方法であって、この方法は、以下:
無機鉱物からスメクタイト系粘土鉱物を除去した原料に、遷移金属化合物を担持する工程、
を包含し、ここで、
遷移金属を導入したプロトン交換型ゼオライト類似体は、式Wm−p2n・SHOで表され、
Wは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはIIIA族〜VIIA族、VIII族およびIBの元素からなる群から選択される遷移金属であり、
Zは、IIIA族〜VIIA族、VIII族およびIBの元素からなる群から選択される遷移金属、またはIIIB族およびIVB族の元素からなる群から選択される典型金属元素であり、
mおよびnは、それぞれ1以上の整数であり、
pは、0以上でかつmより小さい整数であり、
Sは、0以上の任意の数である、方法。
(19)上記Wは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属である、項(18)に記載の方法。
(20)上記無機鉱物を含有する原料の天然物質が、珪藻土、粘土質珪藻土、珪質堆積岩、珪質頁岩、泥岩、粘土岩、シルト岩、海成堆積物および湖沼成堆積物からなる群から選択される少なくとも一種を含む、項(18)に記載の方法。
(21)上記無機鉱物を含有する原料の天然物質が、以下:
オパール;および
イライト、パラゴナイト、チンワルド雲母、リシア雲母、黒雲母、金雲母、海緑石、および白雲母の少なくとも一種を含む、雲母鉱物または雲母系粘土鉱物、
をさらに含む、項(18)に記載の方法。
(22)上記担持する工程が、CVD法による上記遷移金属化合物の蒸着である、項(18)に記載の方法。
(23)上記遷移金属化合物は、IIIA族〜VIIA族、VIII族およびIBの元素からなる群から選択される遷移金属の、ハロゲン化物、硫酸塩、酢酸塩、カルボニル、硝酸塩またはそれらの混合物である、項(18)に記載の方法。
(24)上記遷移金属化合物は、ZrCl、TiCl、FeClまたはそれらの混合物である、項(23)に記載の方法。
(25)上記担持する工程が、上記遷移金属の水酸化物ゲルの含浸である、項(18)に記載の方法。
(26)上記坦持する工程後に、加水分解する工程をさらに包含する、項(18)に記載の方法。
(27)上記式における酸素原子Oの個数が、(2n−0.5(m−p))以上でかつ2n未満である、項(18)に記載の方法により製造されたプロトン交換型ゼオライト類似体。
(28)無機鉱物のカチオンの全てまたは一部がHに置換され、テクトケイ酸塩骨格を有するゼオライトを含む、遷移金属を導入したプロトン交換型ゼオライト類似体の製造方法であって、この方法は、以下:
遷移金属を坦持した無機鉱物に、無機酸を添加し、遷移金属と、シリカ源と、アルミナ源とを反応させ、反応生成物を得る工程;および
反応生成物を焼成する工程、
を包含し、ここで、
遷移金属を導入したプロトン交換型ゼオライト類似体は、式Wm−p2n・SHOで表され、
Wは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはIIIA族〜VIIA族、VIII族およびIBの元素からなる群から選択される遷移金属であり、
Zは、IIIA族〜VIIA族、VIII族およびIBの元素からなる群から選択される遷移金属、またはIIIB族およびIVB族の元素からなる群から選択される典型金属元素であり、
mおよびnは、それぞれ1以上の整数であり、
pは、0以上でかつmより小さい整数であり、
Sは、0以上の任意の数である、方法。
(29)上記Wは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属である、項(28)に記載の方法。
(30)上記無機鉱物を含有する原料の天然物質が、珪藻土、粘土質珪藻土、珪質堆積岩、珪質頁岩、泥岩、粘土岩、シルト岩、海成堆積物および湖沼成堆積物からなる群から選択される少なくとも一種を含む、項(28)に記載の方法。
(31)上記無機鉱物を含有する原料の天然物質が、以下:
オパール;および
イライト、パラゴナイト、チンワルド雲母、リシア雲母、黒雲母、金雲母、海緑石、および白雲母の少なくとも一種を含む、雲母鉱物または雲母系粘土鉱物、
をさらに含む、項(28)に記載の方法。
(32)上記無機酸が、硫酸である、項(28)に記載の方法。
(33)上記焼成の温度が、540℃以上である、項(28)に記載の方法。
(34)上記遷移金属とシリカ源とアルミナ源を反応させて得られる生成物を風乾した後に、焼成が行われる、項(28)に記載の方法。
(35)上記式における酸素原子Oの個数が、(2n−0.5(m−p))以上でかつ2n未満である、項(28)に記載の方法により製造されたプロトン交換型ゼオライト類似体。
(36)無機鉱物のカチオンの全てまたは一部がHに置換され、テクトケイ酸塩骨格を有するゼオライトを含む、プロトン交換型ゼオライト類似体の製造方法であって、この方法は、以下:
無機鉱物を酸性溶液で処理する工程;
酸処理後の原料に、無機酸を添加し、シリカ源およびアルミナ源を反応させ、反応生成物を得る工程;および
反応生成物を焼成する工程、
を包含し、ここで、
プロトン交換型ゼオライト類似体は、式Wm−p2n・SHOで表され、
Wは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはIIIA族〜VIIA族、VIII族およびIBの元素からなる群から選択される遷移金属であり、
Zは、Al+Siであり、かつSi/Al比は、1以上の整数であり、
mおよびnは、それぞれ1以上の整数であり、
pは、0以上でかつmより小さい整数であり、
Sは、0以上の任意の数である、方法。
(37)上記無機酸の添加の前に、中性またはアルカリ性溶液を用いるデカンテーションによりスメクタイト系鉱物を除去する工程を包含する、項(36)に記載の方法。
(38)上記酸性溶液は、過酸化水素を含む、項(36)に記載の方法。
(39)上記Wは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属である、項(36)に記載の方法。
(40)上記中性またはアルカリ性溶液は、ピロリン酸ナトリウムを含む、項(36)に記載の方法。
(41)上記無機鉱物を含有する原料の天然物質が、珪藻土、粘土質珪藻土、珪質堆積岩、珪質頁岩、泥岩、粘土岩、シルト岩、海成堆積物および湖沼成堆積物からなる群から選択される少なくとも一種を含む、項(36)に記載の方法。
(42)上記無機鉱物を含有する原料の天然物質が、以下:
オパール;および
イライト、パラゴナイト、チンワルド雲母、リシア雲母、黒雲母、金雲母、海緑石、および白雲母の少なくとも一種を含む、雲母鉱物または雲母系粘土鉱物、
をさらに含む、項(41)に記載の方法。
(43)上記スメクタイト系鉱物は、有機物およびモンモリオナイトを含む、項(37)に記載の方法。
(44)上記無機酸が、硫酸である、項(36)に記載の方法。
(45)上記焼成の温度が、540℃以上である、項(36)に記載の方法。
(46)上記シリカ源よびアルミナ源を反応させて得られる生成物を風乾した後に、焼成が行われる、項(36)に記載の方法。
(47)上記式における酸素原子Oの個数が、(2n−0.5(m−p))以上でかつ2n未満である、項(36)に記載の方法により製造されたプロトン交換型ゼオライト類似体。
(48)無機鉱物のカチオンの全てまたは一部がHに置換され、テクトケイ酸塩骨格を有するゼオライトを含む、遷移金属を導入したプロトン交換型ゼオライト類似体の製造方法であって、方法は、以下:
無機鉱物を酸性溶液で処理する工程;
無機鉱物からスメクタイト系粘土鉱物を除去した原料に、遷移金属化合物を担持する工程;
遷移金属化合物を坦持した無機鉱物に、無機酸を添加し、遷移金属とシリカ源とアルミナ源とを反応させ、反応生成物を得る工程;および
反応生成物を焼成する工程、
を包含し、ここで、
遷移金属を導入したプロトン交換型ゼオライト類似体は、式Wm−p2n・SHOで表され、
Wは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはIIIA族〜VIIA族、VIII族およびIBの元素からなる群から選択される遷移金属であり、
Zは、IIIA族〜VIIA族、VIII族およびIBの元素からなる群から選択される遷移金属、またはIIIB族およびIVB族の元素からなる群から選択される典型金属元素であり、
mおよびnは、それぞれ1以上の整数であり、
pは、0以上でかつmより小さい整数であり、
Sは、0以上の任意の数である、方法。
(49)上記無機酸の添加の前に、中性またはアルカリ性溶液を用いるデカンテーションによりスメクタイト系鉱物を除去する工程を包含する、項(48)に記載の方法。
(50)上記酸性溶液は、過酸化水素を含む、項(48)に記載の方法。
(51)上記Wは、アルカリ金属またはアルカリ土類金属である、項(48)に記載の方法。
(52)上記中性またはアルカリ性溶液は、ピロリン酸ナトリウムを含む、項(49)に記載の方法。
(53)上記無機鉱物を含有する原料の天然物質が、珪藻土、粘土質珪藻土、珪質堆積岩、珪質頁岩、泥岩、粘土岩、シルト岩、海成堆積物および湖沼成堆積物からなる群から選択される少なくとも一種を含む、項(48)に記載の方法。
(54)上記無機鉱物を含有する原料の天然物質が、以下:
オパール;および
イライト、パラゴナイト、チンワルド雲母、リシア雲母、黒雲母、金雲母、海緑石、および白雲母の少なくとも一種を含む、雲母鉱物または雲母系粘土鉱物、
をさらに含む、項(53)に記載の方法。
(55)上記スメクタイト系鉱物は、有機物およびモンモリオナイトを含む、項(49)に記載の方法。
(56)上記担持する工程が、CVD法による上記遷移金属化合物の蒸着である、項(48)に記載の方法。
(57)上記遷移金属化合物は、IIIA族〜VIIA族、VIII族およびIBの元素からなる群から選択される遷移金属の、ハロゲン化物、硫酸塩、酢酸塩、カルボニル、硝酸塩またはそれらの混合物である、項(48)に記載の方法。
(58)上記遷移金属化合物は、ZrCl、TiCl、FeClまたはそれらの混合物である、項(57)に記載の方法。
(59)上記担持する工程が、上記遷移金属の水酸化物ゲルの含浸である、項(48)に記載の方法。
(60)上記坦持する工程後に、加水分解する工程をさらに包含する、項(48)に記載の方法。
(61)上記式における酸素原子Oの個数が、(2n−0.5(m−p))以上でかつ2n未満である、項(48)に記載の方法により製造されたプロトン交換型ゼオライト類似体。
(62)無機鉱物のカチオンの全てまたは一部がHに置換され、テクトケイ酸塩骨格を有するゼオライトを含む、遷移金属を導入したプロトン交換型ゼオライト類似体の製造方法であって、この方法は、以下:
無機鉱物からスメクタイト系粘土鉱物を除去した原料に、遷移金属化合物を担持する工程;
遷移金属化合物を坦持した無機鉱物に、無機酸を添加し、遷移金属とシリカ源とアルミナ源とを反応させる工程;および
反応生成物を焼成する工程、
を包含し、ここで、
遷移金属を導入したプロトン交換型ゼオライト類似体は、式Wm−p2n・SHOで表され、
Wは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはIIIA族〜VIIA族、VIII族およびIBの元素からなる群から選択される遷移金属であり、
Zは、IIIA族〜VIIA族、VIII族およびIBの元素からなる群から選択される遷移金属、またはIIIB族およびIVB族の元素からなる群から選択される典型金属元素であり、
mおよびnは、それぞれ1以上の整数であり、
pは、0以上でかつmより小さい整数であり、
Sは、0以上の任意の数である、方法。
(63)上記式における酸素原子Oの個数が、(2n−0.5(m−p))以上でかつ2n未満である、項(62)に記載の方法により製造されたプロトン交換型ゼオライト類似体。
(64)糖供与体と、糖受容体とを、超臨界流体の存在下で反応させて糖含有物質を生成する工程を包含する、糖含有物質の合成方法。
(65)上記超臨界流体は、二酸化炭素の流体である、項(64)に記載の方法。
(66)上記反応工程は酸触媒の共存下で行われる、項(64)に記載の方法。
(67)上記酸触媒は、酸性溶液で処理した無機鉱物である、項(64)に記載の方法。
(68)上記酸性溶液は硫酸である、項(67)に記載の方法。
(69)上記無機鉱物を含有する原料の天然物質は、珪藻土、粘土質珪藻土、珪質堆積岩、珪質頁岩、泥岩、粘土岩、シルト岩、海成堆積物および湖沼成堆積物からなる群から選択される少なくとも一種を含む、項(67)に記載の方法。
(70)上記無機鉱物を含有する原料の天然物質は、以下:
オパール;および
イライト、パラゴナイト、チンワルド雲母、リシア雲母、黒雲母、金雲母、海緑石、および白雲母の少なくとも一種を含む、雲母鉱物または雲母系粘土鉱物、
をさらに含む、項(69)に記載の方法。
(71)上記酸触媒は、トリフルオロメタンスルホン酸銀、トリフルオロメタン酸トリメチルシリル、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体、SnCl−AgClO、SnCl−AgOTf、CpZrCl−AgClO、硫酸化ジルコニア、珪藻土、硫酸処理珪藻土および硫酸化チタニア担持珪藻土からなる群から選択される、項(66)に記載の方法。
(72)上記糖含有物質は、糖質高分子または配糖体である、項(64)に記載の方法。
(73)式(I);

In order to achieve the above object, the present invention provides the following.
(1) A method for producing a raw material for producing a proton exchange type zeolite analogue, comprising a zeolite having a tectosilicate skeleton in which all or part of cations of an inorganic mineral are substituted with H + The following:
A process of treating an inorganic mineral with an acidic solution;
Including the method.
(2) From the group consisting of diatomaceous earth, clayey diatomaceous earth, siliceous sedimentary rock, siliceous shale, mudstone, claystone, siltstone, marine sediments and lake marine sediments, where the above-mentioned natural materials containing inorganic minerals The method according to item (1), comprising at least one selected.
(3) The raw material natural material containing the inorganic mineral is as follows:
Opal; and mica minerals or mica-based clay minerals, including at least one of illite, paragonite, chinwald mica, lithia mica, biotite, phlogopite, sea chlorite, and muscovite
The method according to Item (2), further comprising:
(4) The method according to item (1), further comprising a step of removing the organic substance and the smectite mineral by decantation using a neutral or alkaline solution.
(5) The method according to item (1), wherein the acidic solution contains hydrogen peroxide.
(6) The method according to item (1) or (5), wherein the acidic solution includes a hydrochloric acid solution.
(7) The method according to item (4), wherein the neutral or alkaline solution contains sodium pyrophosphate.
(8) The method according to Item (4), wherein the smectite-based mineral includes montmorillonite.
(9) A raw material for producing a proton-type zeolite analog having Lewis acid activity, produced by the method according to item (1).
(10) A method for producing a proton exchange type zeolite analog, comprising a zeolite having a tectosilicate skeleton in which all or a part of cations of an inorganic mineral are substituted with H + , and the method includes the following:
Adding an inorganic acid to the raw material from which the smectite clay mineral has been removed from the inorganic mineral and reacting the silica source and the alumina source to obtain a reaction product; and firing the reaction product;
Where
Proton exchange type zeolite analogs represented by the formula W p H m-p Z n O 2n · SH 2 O,
W is an alkali metal, an alkaline earth metal, or a transition metal selected from the group consisting of elements from Group IIIA to Group VIIA, Group VIII and IB;
Z is Al + Si, and the Si / Al ratio is an integer greater than or equal to 1,
m and n are each an integer of 1 or more,
p is an integer greater than or equal to 0 and less than m;
The method, wherein S is any number greater than or equal to zero.
(11) The method according to item (10), wherein W is an alkali metal or an alkaline earth metal.
(12) From the group consisting of raw materials containing the above inorganic minerals consisting of diatomaceous earth, clayey diatomaceous earth, siliceous sedimentary rock, siliceous shale, mudstone, claystone, siltstone, marine sediment and lake marsh sediment Item 11. The method according to Item (10), comprising at least one selected.
(13) The raw material natural material containing the inorganic mineral is the following:
Opal; and mica minerals or mica-based clay minerals, including at least one of illite, paragonite, chinwald mica, lithia mica, biotite, phlogopite, sea chlorite, and muscovite
The method according to item (12), further comprising:
(14) The method according to item (10), wherein the inorganic acid is sulfuric acid.
(15) The method according to item (10), wherein the firing temperature is 540 ° C. or higher.
(16) The method according to item (10), wherein the product obtained by reacting the silica source and the alumina source is air-dried and then calcined.
(17) Similar to proton exchange type zeolite produced by the method according to item (10), wherein the number of oxygen atoms O in the above formula is (2n-0.5 (mp)) or more and less than 2n body.
(18) A method for producing a proton exchange-type zeolite analog into which a transition metal is introduced, comprising a zeolite having a tectosilicate skeleton in which all or a part of cations of an inorganic mineral are substituted with H + , ,Less than:
A process of supporting a transition metal compound on a raw material obtained by removing smectite clay mineral from an inorganic mineral,
Where
Proton exchange type zeolite analogues by introducing a transition metal is represented by the formula W p H m-p Z n O 2n · SH 2 O,
W is an alkali metal, an alkaline earth metal, or a transition metal selected from the group consisting of elements from Group IIIA to Group VIIA, Group VIII and IB;
Z is a transition metal selected from the group consisting of Group IIIA to VIIA, Group VIII and IB elements, or a typical metal element selected from the group consisting of Group IIIB and IVB elements;
m and n are each an integer of 1 or more,
p is an integer greater than or equal to 0 and less than m;
The method, wherein S is any number greater than or equal to zero.
(19) The method according to item (18), wherein W is an alkali metal or an alkaline earth metal.
(20) The raw material natural material containing the above inorganic mineral is selected from the group consisting of diatomaceous earth, clayey diatomaceous earth, siliceous sedimentary rock, siliceous shale, mudstone, claystone, siltstone, marine sediment and lake marine sediment. Item 19. The method according to Item (18), comprising at least one selected.
(21) The natural material of the raw material containing the inorganic mineral is the following:
Opal; and mica minerals or mica-based clay minerals, including at least one of illite, paragonite, chinwald mica, lithia mica, biotite, phlogopite, sea chlorite, and muscovite
The method according to Item (18), further comprising:
(22) The method according to item (18), wherein the supporting step is vapor deposition of the transition metal compound by a CVD method.
(23) The transition metal compound is a halide, sulfate, acetate, carbonyl, nitrate or a mixture of transition metals selected from the group consisting of elements of Group IIIA to VIIA, Group VIII and IB The method according to item (18).
(24) The method according to item (23), wherein the transition metal compound is ZrCl 4 , TiCl 4 , FeCl 2 or a mixture thereof.
(25) The method according to item (18), wherein the supporting step is impregnation with the transition metal hydroxide gel.
(26) The method according to item (18), further comprising a hydrolysis step after the carrying step.
(27) Similar to proton-exchanged zeolite produced by the method according to item (18), wherein the number of oxygen atoms O in the above formula is (2n-0.5 (mp)) or more and less than 2n. body.
(28) A method for producing a proton exchange-type zeolite analog into which a transition metal is introduced, comprising a zeolite having a tectosilicate skeleton in which all or a part of cations of an inorganic mineral are substituted with H + , ,Less than:
Adding an inorganic acid to an inorganic mineral carrying a transition metal, reacting the transition metal, a silica source, and an alumina source to obtain a reaction product; and firing the reaction product;
Where
Proton exchange type zeolite analogues by introducing a transition metal is represented by the formula W p H m-p Z n O 2n · SH 2 O,
W is an alkali metal, an alkaline earth metal, or a transition metal selected from the group consisting of elements from Group IIIA to Group VIIA, Group VIII and IB;
Z is a transition metal selected from the group consisting of Group IIIA to VIIA, Group VIII and IB elements, or a typical metal element selected from the group consisting of Group IIIB and IVB elements;
m and n are each an integer of 1 or more,
p is an integer greater than or equal to 0 and less than m;
The method, wherein S is any number greater than or equal to zero.
(29) The method according to item (28), wherein W is an alkali metal or an alkaline earth metal.
(30) The raw material natural material containing the inorganic mineral is a group consisting of diatomaceous earth, clayey diatomaceous earth, siliceous sedimentary rock, siliceous shale, mudstone, claystone, siltstone, marine sediment and lake marsh sediment. Item 29. The method according to Item (28), comprising at least one selected.
(31) The raw material natural material containing the inorganic mineral is the following:
Opal; and mica minerals or mica-based clay minerals, including at least one of illite, paragonite, chinwald mica, lithia mica, biotite, phlogopite, sea chlorite, and muscovite
The method according to item (28), further comprising:
(32) The method according to item (28), wherein the inorganic acid is sulfuric acid.
(33) The method according to item (28), wherein the firing temperature is 540 ° C. or higher.
(34) The method according to item (28), wherein the product obtained by reacting the transition metal, the silica source, and the alumina source is air-dried and then calcined.
(35) Similar to proton exchange type zeolite produced by the method according to item (28), wherein the number of oxygen atoms O in the above formula is (2n-0.5 (mp)) or more and less than 2n. body.
(36) A method for producing a proton exchange type zeolite analogue, comprising a zeolite having a tectosilicate skeleton in which all or a part of cations of an inorganic mineral are substituted with H + , wherein the method comprises the following:
Treating the inorganic mineral with an acidic solution;
A step of adding an inorganic acid to the raw material after the acid treatment and reacting a silica source and an alumina source to obtain a reaction product; and a step of firing the reaction product;
Where
Proton exchange type zeolite analogs represented by the formula W p H m-p Z n O 2n · SH 2 O,
W is an alkali metal, an alkaline earth metal, or a transition metal selected from the group consisting of elements from Group IIIA to Group VIIA, Group VIII and IB;
Z is Al + Si, and the Si / Al ratio is an integer greater than or equal to 1,
m and n are each an integer of 1 or more,
p is an integer greater than or equal to 0 and less than m;
The method, wherein S is any number greater than or equal to zero.
(37) The method according to item (36), including a step of removing the smectite mineral by decantation using a neutral or alkaline solution before the addition of the inorganic acid.
(38) The method according to item (36), wherein the acidic solution contains hydrogen peroxide.
(39) The method according to Item (36), wherein W is an alkali metal or an alkaline earth metal.
(40) The method according to item (36), wherein the neutral or alkaline solution contains sodium pyrophosphate.
(41) The natural material of the raw material containing the inorganic mineral is a group consisting of diatomaceous earth, clayey diatomaceous earth, siliceous sedimentary rock, siliceous shale, mudstone, claystone, siltstone, marine sediment and lake marsh sediment. Item 36. The method according to Item 36, comprising at least one selected.
(42) The raw material natural material containing the inorganic mineral is:
Opal; and mica minerals or mica-based clay minerals, including at least one of illite, paragonite, chinwald mica, lithia mica, biotite, phlogopite, sea chlorite, and muscovite
The method of paragraph (41), further comprising:
(43) The method according to Item (37), wherein the smectite-based mineral includes an organic substance and montmorillonite.
(44) The method according to item (36), wherein the inorganic acid is sulfuric acid.
(45) A method according to item (36), wherein the firing temperature is 540 ° C. or higher.
(46) The method according to item (36), wherein the product obtained by reacting the silica source and the alumina source is air-dried and then calcined.
(47) Similar to proton-exchanged zeolite produced by the method according to item (36), wherein the number of oxygen atoms O in the above formula is (2n-0.5 (mp)) or more and less than 2n body.
(48) A method for producing a proton exchange type zeolite analog into which a transition metal is introduced, comprising a zeolite in which all or part of cations of an inorganic mineral are substituted with H + and having a tectosilicate skeleton, Less than:
Treating the inorganic mineral with an acidic solution;
A step of supporting a transition metal compound on a raw material obtained by removing smectite clay mineral from an inorganic mineral;
Adding an inorganic acid to an inorganic mineral carrying a transition metal compound, reacting the transition metal with a silica source and an alumina source to obtain a reaction product; and firing the reaction product;
Where
Proton exchange type zeolite analogues by introducing a transition metal is represented by the formula W p H m-p Z n O 2n · SH 2 O,
W is an alkali metal, an alkaline earth metal, or a transition metal selected from the group consisting of elements from Group IIIA to Group VIIA, Group VIII and IB;
Z is a transition metal selected from the group consisting of Group IIIA to VIIA, Group VIII and IB elements, or a typical metal element selected from the group consisting of Group IIIB and IVB elements;
m and n are each an integer of 1 or more,
p is an integer greater than or equal to 0 and less than m;
The method, wherein S is any number greater than or equal to zero.
(49) The method according to item (48), comprising a step of removing the smectite mineral by decantation using a neutral or alkaline solution before the addition of the inorganic acid.
(50) The method according to Item (48), wherein the acidic solution contains hydrogen peroxide.
(51) The method according to Item (48), wherein W is an alkali metal or an alkaline earth metal.
(52) A method according to item (49), wherein the neutral or alkaline solution contains sodium pyrophosphate.
(53) From the group consisting of the above-mentioned inorganic materials containing natural minerals consisting of diatomaceous earth, clayey diatomaceous earth, siliceous sedimentary rock, siliceous shale, mudstone, claystone, siltstone, marine sediment and lake marsh sediment Item 49. The method according to Item 48, comprising at least one selected.
(54) The raw material natural material containing the inorganic mineral is:
Opal; and mica minerals or mica-based clay minerals, including at least one of illite, paragonite, chinwald mica, lithia mica, biotite, phlogopite, sea chlorite, and muscovite
The method according to Item (53), further comprising:
(55) The method according to Item (49), wherein the smectite-based mineral includes an organic substance and montmorillonite.
(56) A method according to item (48), wherein the supporting step is vapor deposition of the transition metal compound by a CVD method.
(57) The transition metal compound is a halide, sulfate, acetate, carbonyl, nitrate or a mixture of transition metals selected from the group consisting of elements of Group IIIA to Group VIIA, Group VIII and IB The method according to item (48).
(58) A method according to item (57), wherein the transition metal compound is ZrCl 4 , TiCl 4 , FeCl 2 or a mixture thereof.
(59) A method according to item (48), wherein the supporting step is impregnation with the transition metal hydroxide gel.
(60) The method according to Item (48), further comprising a hydrolysis step after the carrying step.
(61) Similar to proton-exchanged zeolite produced by the method according to item (48), wherein the number of oxygen atoms O in the above formula is (2n-0.5 (mp)) or more and less than 2n body.
(62) A method for producing a proton exchange-type zeolite analog into which a transition metal is introduced, comprising a zeolite having a tectosilicate skeleton in which all or a part of cations of an inorganic mineral are substituted with H + , ,Less than:
A step of supporting a transition metal compound on a raw material obtained by removing smectite clay mineral from an inorganic mineral;
Adding an inorganic acid to an inorganic mineral carrying a transition metal compound and reacting the transition metal with a silica source and an alumina source; and firing the reaction product;
Where
Proton exchange type zeolite analogues by introducing a transition metal is represented by the formula W p H m-p Z n O 2n · SH 2 O,
W is an alkali metal, an alkaline earth metal, or a transition metal selected from the group consisting of elements from Group IIIA to Group VIIA, Group VIII and IB;
Z is a transition metal selected from the group consisting of Group IIIA to VIIA, Group VIII and IB elements, or a typical metal element selected from the group consisting of Group IIIB and IVB elements;
m and n are each an integer of 1 or more,
p is an integer greater than or equal to 0 and less than m;
The method, wherein S is any number greater than or equal to zero.
(63) Similar to proton-exchanged zeolite produced by the method according to item (62), wherein the number of oxygen atoms O in the above formula is (2n-0.5 (mp)) or more and less than 2n body.
(64) A method for synthesizing a sugar-containing substance, comprising a step of reacting a sugar donor and a sugar acceptor in the presence of a supercritical fluid to produce a sugar-containing substance.
(65) A method according to item (64), wherein the supercritical fluid is a fluid of carbon dioxide.
(66) A method according to item (64), wherein the reaction step is performed in the presence of an acid catalyst.
(67) The method according to Item (64), wherein the acid catalyst is an inorganic mineral treated with an acidic solution.
(68) A method according to item (67), wherein the acidic solution is sulfuric acid.
(69) The raw material natural materials containing the above inorganic minerals are from the group consisting of diatomaceous earth, clayey diatomaceous earth, siliceous sedimentary rock, siliceous shale, mudstone, claystone, siltstone, marine sediment and lake marine sediment. The method of paragraph (67), comprising at least one selected.
(70) The natural material of the raw material containing the inorganic mineral is as follows:
A mica mineral or a mica-based clay mineral, including at least one of opal;
The method of paragraph (69), further comprising:
(71) The acid catalyst is silver trifluoromethanesulfonate, trifluoromethanesulfonic acid trimethylsilyl, boron trifluoride-diethyl ether complex, SnCl 2 -AgClO 4, SnCl 2 -AgOTf, Cp 2 ZrCl 2 -AgClO 4, sulfated zirconia, The method according to item (66), selected from the group consisting of diatomaceous earth, sulfuric acid-treated diatomaceous earth, and sulfated titania-supported diatomaceous earth.
(72) The method according to Item (64), wherein the sugar-containing substance is a carbohydrate polymer or a glycoside.
(73) Formula (I);

(式中、Rは−OC(NH)CCl、−Cl、−Brまたは−Fであり、Rは−OH、−OR、−Nまたは−NHRであり、RおよびRは、互いに独立して、−OHまたは−ORであり、Rは−H、−CH、−CHOH、−CHOR、または−COORであり、Rは、互いに独立して、水酸基保護基、または水酸基を含む全ての反応性官能基が保護されている糖鎖であり、Rはアミノ基保護基であり、Rはカルボキシル基保護基である。)
の糖単位を含む群から選択される1種または2種以上の糖供与体と、
式(II);
Wherein R 1 is —OC (NH) CCl 3 , —Cl, —Br or —F, R 2 is —OH, —OR 6 , —N 3 or —NHR 7 , R 3 and R 4 is independently of each other —OH or —OR 6 , R 5 is —H, —CH 3 , —CH 2 OH, —CH 2 OR 6 , or —COOR 8 , and R 6 is Independently, it is a sugar chain in which a hydroxyl protecting group or all reactive functional groups containing a hydroxyl group are protected, R 7 is an amino group protecting group, and R 8 is a carboxyl group protecting group.)
One or more sugar donors selected from the group comprising saccharide units of:
Formula (II);

(式中、Rは−OR14であり、R10は−OR15、−Nまたは−NHR16であり、R11は−OR17であり、R12は−OR18であり、R13は−H、−CH、−CHOR19または−COOR20であり、R14およびR15は、互いに独立して、−H、水酸基保護基または水酸基を含むすべての反応性官能基が保護されている糖鎖であり、R16はアミノ基保護基であり、R17、R18およびR19は、それぞれ互いに独立して、−H、水酸基保護基または水酸基を含むすべての反応性官能基が保護されている糖鎖であり、R20はカルボキシル基保護基である。ただし、R14、R15、R17、R18およびR19のうち、少なくとも1つは−Hである。)
の糖単位を含む群から選択される1種または2種以上の糖受容体とを、
酸触媒および超臨界流体の共存下で反応させて糖質高分子を生成する工程を包含する、糖質高分子の合成方法。
(74)上記超臨界流体は、二酸化炭素の流体である、項(73)に記載の方法。
(75)上記酸触媒は、酸性溶液で処理した無機鉱物である、項(73)に記載の方法。
(76)式(III);
(Wherein R 9 is —OR 14 , R 10 is —OR 15 , —N 3 or —NHR 16 , R 11 is —OR 17 , R 12 is —OR 18 , R 13 Is —H, —CH 3 , —CH 2 OR 19 or —COOR 20 , and R 14 and R 15 are independently of each other protected by —H, a hydroxyl protecting group or all reactive functional groups containing a hydroxyl group. R 16 is an amino group protecting group, and R 17 , R 18 and R 19 are each independently, independently of each other, all reactive functional groups containing —H, a hydroxyl protecting group or a hydroxyl group. Is a protected sugar chain, and R 20 is a carboxyl protecting group, provided that at least one of R 14 , R 15 , R 17 , R 18 and R 19 is —H.)
One or more sugar receptors selected from the group comprising the following sugar units,
A method for synthesizing a saccharide polymer comprising a step of producing a saccharide polymer by reacting in the presence of an acid catalyst and a supercritical fluid.
(74) A method according to item (73), wherein the supercritical fluid is a fluid of carbon dioxide.
(75) A method according to item (73), wherein the acid catalyst is an inorganic mineral treated with an acidic solution.
(76) Formula (III);

(式中、R21は−OC(NH)CCl、−Cl、−Brまたは−Fであり、R22は−OH、−OR26、−Nまたは−NHR27であり、R23およびR24は、互いに独立して、−OHまたは−OR26であり、R25は−H、−CH、−CHOH、−CHOR26または−COOR28であり、R26は、互いに独立して、水酸基保護基、または水酸基を含む全ての反応性官能基が保護されている糖鎖であり、R27はアミノ基保護基であり、R28はカルボキシル基保護基である。ただし、R22、R23、R24またはR25のうち、少なくとも1つは水酸基(R25の場合には、−CHOH)であるものとする。)
の糖単位を含む群から選択される1種または2種以上の糖単位を、
酸触媒および超臨界流体の共存下で反応させて糖質高分子を生成する工程を包含する、糖質高分子の合成方法。
(77)上記超臨界流体は、二酸化炭素の流体である、項(76)に記載の方法。
(78)上記酸触媒は、酸性溶液で処理した無機鉱物である、項(76)に記載の方法。
(79)式(IV);
Wherein R 21 is —OC (NH) CCl 3 , —Cl, —Br or —F, R 22 is —OH, —OR 26 , —N 3 or —NHR 27 , and R 23 and R 24 is independently of each other —OH or —OR 26 , R 25 is —H, —CH 3 , —CH 2 OH, —CH 2 OR 26 or —COOR 28 , and R 26 is independently of each other. And a hydroxyl chain protecting group or a sugar chain in which all reactive functional groups containing a hydroxyl group are protected, R 27 is an amino group protecting group, and R 28 is a carboxyl group protecting group. At least one of 22 , R 23 , R 24 or R 25 is a hydroxyl group (in the case of R 25 , it is assumed to be —CH 2 OH).
One or more sugar units selected from the group comprising
A method for synthesizing a saccharide polymer comprising a step of producing a saccharide polymer by reacting in the presence of an acid catalyst and a supercritical fluid.
(77) The method according to Item (76), wherein the supercritical fluid is a fluid of carbon dioxide.
(78) The method according to Item (76), wherein the acid catalyst is an inorganic mineral treated with an acidic solution.
(79) Formula (IV);

(式中、R29は−OC(NH)CCl、−Cl、−Brまたは−Fであり、R30は−OR34、−Nまたは−NHR35であり、R31およびR32は−OR34であり、R33は−H、−CH、−CHOR34、または−COOR36であり、R34は、互いに独立して、水酸基保護基、または水酸基を含む全ての反応性官能基が保護されている糖鎖であり、R35はアミノ基保護基であり、R36はカルボキシル基保護基である。)の糖単位を含む群から選択される1種の糖供与体と、
ジアシルグリセロール、セラミド、ステロールおよび分子内に少なくとも一つの水酸基を有しているテルペン、並びに
式(V);
R−OH (V)
(式中、Rは直鎖状、分枝鎖状、側鎖を有しない環状または側鎖を有する環状の飽和脂肪族基であるか、或いは1または2以上の不飽和結合を含む上記飽和脂肪族基に対応する不飽和脂肪族基である。)
で示される脂質、飽和脂肪族アルコールおよび不飽和脂肪族アルコールを含む群から選択される1種の糖受容体とを、
酸触媒および超臨界流体の共存下で反応させて配糖体を生成する工程を包含する、配糖体の合成方法。
(80)上記超臨界流体は、二酸化炭素の流体である、項(79)に記載の方法。
(81)上記酸触媒は、酸性溶液で処理した無機鉱物である、項(79)に記載の方法。
(82)式(IV);
Wherein R 29 is —OC (NH) CCl 3 , —Cl, —Br or —F, R 30 is —OR 34 , —N 3 or —NHR 35 , and R 31 and R 32 are — OR 34 , R 33 is —H, —CH 3 , —CH 2 OR 34 , or —COOR 36 , and R 34 , independently of each other, is a hydroxyl protecting group or any reactive functional group containing a hydroxyl group. A sugar chain in which the group is protected, R 35 is an amino group protecting group, and R 36 is a carboxyl group protecting group).
Diacylglycerol, ceramide, sterol and a terpene having at least one hydroxyl group in the molecule, and formula (V);
R-OH (V)
(Wherein R is a straight chain, branched chain, a cyclic saturated aliphatic group having no side chain, or a cyclic saturated aliphatic group having a side chain, or containing one or more unsaturated bonds. An unsaturated aliphatic group corresponding to the group.)
A sugar receptor selected from the group comprising lipids, saturated fatty alcohols and unsaturated fatty alcohols,
A method for synthesizing a glycoside, comprising a step of producing a glycoside by reacting in the presence of an acid catalyst and a supercritical fluid.
(80) A method according to Item (79), wherein the supercritical fluid is a fluid of carbon dioxide.
(81) The method according to Item (79), wherein the acid catalyst is an inorganic mineral treated with an acidic solution.
(82) Formula (IV);

(式中、R29は−OC(NH)CCl、−Cl、−Brまたは−Fであり、R30は−OR34、−Nまたは−NHR35であり、R31およびR32は−OR34であり、R33は−H、−CH、−CHOR34、または−COOR36であり、R34は、互いに独立して、水酸基保護基、または水酸基を含む全ての反応性官能基が保護されている糖鎖であり、R35はアミノ基保護基であり、R36はカルボキシル基保護基である。)の糖単位を含む群から選択される1種の糖供与体と、
式(VI);
Wherein R 29 is —OC (NH) CCl 3 , —Cl, —Br or —F, R 30 is —OR 34 , —N 3 or —NHR 35 , and R 31 and R 32 are — OR 34 , R 33 is —H, —CH 3 , —CH 2 OR 34 , or —COOR 36 , and R 34 , independently of each other, is a hydroxyl protecting group or any reactive functional group containing a hydroxyl group. A sugar chain in which the group is protected, R 35 is an amino group protecting group, and R 36 is a carboxyl group protecting group).
Formula (VI);

(式中、R37は−Hまたは−CHであり、R38はアミノ基保護基、ペプチド鎖または糖鎖が結合したペプチド鎖であり、R39はカルボキシル基保護基、ぺプチド鎖または糖鎖が結合したペプチド鎖である。ただし、R38および/またはR39が糖鎖が結合したペプチド鎖である場合には、その糖鎖の水酸基を含むすべての反応性官能基は保護されているものとする。)
で示されるアミノ酸、ペプチド鎖および糖鎖が結合したペプチド鎖を含む群から選択される1種の糖受容体とを、
酸触媒および超臨界流体の共存下で反応させて配糖体を生成する工程を包含する、配糖体の合成方法。
(83)上記超臨界流体は、二酸化炭素の流体である、項(82)に記載の方法。
(84)上記酸触媒は、酸性溶液で処理した無機鉱物である、項(82)に記載の方法。
(85)式(IV);
(Wherein R 37 is —H or —CH 3 , R 38 is an amino group protecting group, a peptide chain to which a peptide chain or a sugar chain is bonded, and R 39 is a carboxyl group protecting group, a peptide chain or a sugar chain. A peptide chain to which a chain is bonded, provided that when R 38 and / or R 39 is a peptide chain to which a sugar chain is bonded, all reactive functional groups including the hydroxyl group of the sugar chain are protected. Suppose)
A sugar receptor selected from the group comprising amino acids, peptide chains and peptide chains to which sugar chains are bound,
A method for synthesizing a glycoside, comprising a step of producing a glycoside by reacting in the presence of an acid catalyst and a supercritical fluid.
(83) The method according to Item (82), wherein the supercritical fluid is a fluid of carbon dioxide.
(84) A method according to item (82), wherein the acid catalyst is an inorganic mineral treated with an acidic solution.
(85) Formula (IV);

(式中、R29は−OC(NH)CCl、−Cl、−Brまたは−Fであり、R30は−OR34、−Nまたは−NHR35であり、R31およびR32は−OR34であり、R33は−H、−CH、−CHOR34、または−COOR36であり、R34は、互いに独立して、水酸基保護基、または水酸基を含む全ての反応性官能基が保護されている糖鎖であり、R35はアミノ基保護基であり、R36はカルボキシル基保護基である。)の糖単位を含む群から選択されるいずれか1種の糖供与体と、
式(VII);
Wherein R 29 is —OC (NH) CCl 3 , —Cl, —Br or —F, R 30 is —OR 34 , —N 3 or —NHR 35 , and R 31 and R 32 are — OR 34 , R 33 is —H, —CH 3 , —CH 2 OR 34 , or —COOR 36 , and R 34 , independently of each other, is a hydroxyl protecting group or any reactive functional group containing a hydroxyl group. A sugar chain in which the group is protected, R 35 is an amino group protecting group, and R 36 is a carboxyl group protecting group). Any one sugar donor selected from the group comprising sugar units When,
Formula (VII);

(式中、R40は−OR45であり、R41は−OR46、−Nまたは−NHR47であり、R42は−OR48であり、R43は−OR49であり、R44は−H、−CH、−CHOR50または−COOR51であり、R45は、水酸基から水素原子がとれた、ジアシルグリセロール、セラミド、ステロール、テルペン、ペプチド鎖または糖鎖が結合したペプチド鎖であるか、或いは飽和脂肪族基または不飽和脂肪族基であり、R46は−H、水酸基保護基または水酸基を含む全ての反応性官能基が保護された糖鎖であり、R47はアミノ基保護基であり、R48、R49およびR50は、それぞれ互いに独立して、−H、水酸基保護基または水酸基を含む全ての反応性官能基が保護された糖鎖であり、R51はカルボキシル基保護基である。ただし、R46、R48、R49およびR50は、すべてが水酸基保護基である場合はないものとし、R46、R48、R49およびR50のうち、いずれか1つは−Hであるか、またはR46、R48、R49およびR50のいずれもが−Hではない場合には、上記糖鎖の一つは、未保護の水酸基を一つ有するものとする。)
の糖単位を含む群から選択される1種の糖受容体とを、
酸触媒および超臨界流体の共存下で反応させて配糖体を生成する工程を包含する、配糖体の合成方法。
(86)上記超臨界流体は、二酸化炭素の流体である、項(85)に記載の方法。
(87)上記酸触媒は、酸性溶液で処理した無機鉱物である、項(85)に記載の方法。
(88)グリコシル化反応における超臨界流体の使用。
(89)上記超臨界流体は、二酸化炭素の流体である、項(88)に記載の使用。
(90)グリコシル化反応における酸触媒の使用。
(91)上記酸触媒は、酸性溶液で処理した無機鉱物である、項(90)に記載の使用。
Wherein R 40 is —OR 45 , R 41 is —OR 46 , —N 3 or —NHR 47 , R 42 is —OR 48 , R 43 is —OR 49 , R 44 Is —H, —CH 3 , —CH 2 OR 50 or —COOR 51 , wherein R 45 is a peptide in which diacylglycerol, ceramide, sterol, terpene, peptide chain or sugar chain is bonded, in which a hydrogen atom is removed from a hydroxyl group R 46 is a sugar chain in which all reactive functional groups including -H, hydroxyl protecting group or hydroxyl group are protected, and R 47 is a saturated aliphatic group or unsaturated aliphatic group. an amino group protecting group, R 48, R 49 and R 50 is each independently of one another, -H, a sugar chain in which all of the reactive functional groups protected, including a hydroxyl protecting group or a hydroxyl group, R 51 A carboxyl group protecting group. However, R 46, R 48, R 49 and R 50 is all and no case is a hydroxyl-protecting group, among R 46, R 48, R 49 and R 50, any One is -H, or when none of R 46 , R 48 , R 49 and R 50 is -H, then one of the sugar chains has one unprotected hydroxyl group. Suppose)
A sugar receptor selected from the group comprising the sugar units of
A method for synthesizing a glycoside, comprising a step of producing a glycoside by reacting in the presence of an acid catalyst and a supercritical fluid.
(86) A method according to Item (85), wherein the supercritical fluid is a fluid of carbon dioxide.
(87) A method according to item (85), wherein the acid catalyst is an inorganic mineral treated with an acidic solution.
(88) Use of supercritical fluids in glycosylation reactions.
(89) The use according to item (88), wherein the supercritical fluid is a fluid of carbon dioxide.
(90) Use of an acid catalyst in a glycosylation reaction.
(91) The use according to item (90), wherein the acid catalyst is an inorganic mineral treated with an acidic solution.

図1は、理想式NaAlSi・HOで表される方沸石結晶の粉末X線回折線を示す図である。Figure 1 is a graph illustrating a powder X-ray diffraction lines of zeolite crystals person represented by the ideal formula NaAlSi 2 O 6 · H 2 O . 図2は、Na10MgAl16Si3296・25HOで表されるMg交換型ゼオライト類似体結晶の粉末X線回折線を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a powder X-ray diffraction line of an Mg-exchanged zeolite analog crystal represented by Na 10 Mg 3 Al 16 Si 32 O 96 · 25H 2 O. 図3は、本発明に従って製造された酸・アルカリ処理後のゼオライト類似体の粉末X線回折線の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a powder X-ray diffraction line of a zeolite analog after acid / alkali treatment produced according to the present invention. 図4は、酸・アルカリによる前処理後の北海道幾千世産珪藻土のX線粉末回折線を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing X-ray powder diffraction lines of diatomaceous earth from Chizen Hokkaido, pretreated with acid / alkali. 図5は、酸・アルカリによる前処理後の北海道留辺蘂産珪藻土のX線粉末回折線を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing X-ray powder diffraction lines of diatomaceous earth produced in Rukabe, Hokkaido, after pretreatment with acid / alkali. 図6は、酸・アルカリによる前処理後の青森県弘前産珪藻土のX線粉末回折線を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing X-ray powder diffraction lines of diatomaceous earth from Hirosaki, Aomori Prefecture after pretreatment with acid / alkali. 図7は、酸・アルカリによる前処理後の北海道東川産珪藻土のX線粉末回折線を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing X-ray powder diffraction lines of diatomaceous earth from Higashikawa, Hokkaido, after pretreatment with acid / alkali. 図8は、、分子軌道計算のモデルとした方沸石の結晶構造を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the crystal structure of zeolitic as a model for molecular orbital calculation. 図9は、北海道幾千世産珪藻土を硫酸および焼成処理して得られた、ルイス酸性を発現するゼオライト類似体のX線粉末回折線を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an X-ray powder diffraction line of a zeolite analog that expresses Lewis acidity, obtained by treating sulfuric acid and calcining diatomaceous earth produced in Chizen, Hokkaido. 図10は、北海道留辺蘂産珪藻土を硫酸および焼成処理して得られた、ルイス酸性を発現するゼオライト類似体のX線粉末回折線を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an X-ray powder diffraction line of a zeolite analog that expresses Lewis acidity, obtained by subjecting diatomaceous earth produced in Rukabe, Hokkaido, to sulfuric acid and baking treatment. 図11は、青森県弘前産珪藻土を硫酸および焼成処理して得られた、ルイス酸性を発現するゼオライト類似体のX線粉末回折線を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an X-ray powder diffraction line of a zeolite analog that expresses Lewis acidity, obtained by subjecting Hirosaki Aomori Prefecture diatomaceous earth to a sulfuric acid and baking treatment. 図12は、北海道東川産珪藻土を硫酸および焼成処理して得られた、ルイス酸性を発現するゼオライト類似体のX線粉末回折線を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an X-ray powder diffraction line of a zeolite analog that expresses Lewis acidity, obtained by subjecting Higashikawa Hokkaido diatomaceous earth to sulfuric acid and baking treatment. 図13は、北海道留辺蘂産珪藻土を原料としたZr骨格置換型ゼオライト類似体のX線回折線を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing X-ray diffraction lines of a Zr skeleton-substituted zeolite analog made from diatomaceous earth produced in Rukabe, Hokkaido. 図14は、Zr骨格置換型ゼオライト類似体含む粘土質珪藻土中の珪藻化石の断面についての透過型電子顕微鏡写真である。FIG. 14 is a transmission electron micrograph of a cross section of a diatom fossil in a clayey diatomaceous earth containing a Zr skeleton-substituted zeolite analog. 図15は、図14に示される珪藻化石の表面上の直径100nmの粒状集合体の元素分布を示す写真である。FIG. 15 is a photograph showing the element distribution of a granular aggregate having a diameter of 100 nm on the surface of the diatom fossil shown in FIG. 図16は、図14の粒状体の元素組成を分析した結果である。FIG. 16 shows the result of analyzing the elemental composition of the granular material of FIG. 図17は、図14とは別の粒状体の元素組成を分析した結果であるFIG. 17 shows the result of analyzing the elemental composition of a granular material different from FIG. 図18は、ベントナイトのX線粉末回折線を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing X-ray powder diffraction lines of bentonite. 図19は、処理後の素焼き状に固結したベントナイトのX線粉末回折線を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing an X-ray powder diffraction line of bentonite consolidated into an unglazed form after treatment. 図20は、二酸化ケイ素(沈降製、非晶質)のX線粉末回折線を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing an X-ray powder diffraction line of silicon dioxide (made by precipitation, amorphous). 図21は、非晶質シリカのX線粉末回折線を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing X-ray powder diffraction lines of amorphous silica. 図22は、北海道留辺蘂産珪藻土に焼成処理のみを施した粘土質珪藻土のX線粉末回折線を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing X-ray powder diffraction lines of clayey diatomite obtained by subjecting diatomaceous earth from Rukabe-nada, Hokkaido, only to a baking treatment. 図23は、原料から、プロトン型ゼオライト類似体または遷移金属を導入したプロトン型ゼオライト類似体を製造するための合成チャートを示す図である。FIG. 23 is a view showing a synthesis chart for producing a proton type zeolite analog or a proton type zeolite analog into which a transition metal is introduced from a raw material. 図24は、本発明のグリコシル化反応に用いる反応装置の構成例を説明するための図である。FIG. 24 is a diagram for explaining a configuration example of a reaction apparatus used for the glycosylation reaction of the present invention.


発明を実施するための最良の形態
以下に本発明を詳細に説明する。本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられることが理解されるべきである。

BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is described in detail below. It is to be understood that the terms used herein are commonly used in the art unless otherwise noted.

本明細書中において、「無機鉱物」とは、無機物を含み、かつほぼ均質で一定の化学的および物理的性質をもつ天然または人工の物質を意味し、有機物を含んでも含んでいなくてよい。   In the present specification, “inorganic mineral” means a natural or artificial substance containing an inorganic substance and having almost uniform and constant chemical and physical properties, and may or may not contain an organic substance. .

無機鉱物は、一般に結晶学的な分類がなされ、ケイ酸塩鉱物、元素鉱物、硫化鉱物、酸化鉱物、硝酸塩鉱物、炭酸塩鉱物、ホウ酸塩鉱物、硫酸塩鉱物、タングステン酸塩・モリブデン酸塩鉱物、リン酸塩・ヒ酸塩・バナジン酸塩鉱物等に、大別され得る。   Inorganic minerals are generally classified crystallographically, silicate minerals, elemental minerals, sulfide minerals, oxide minerals, nitrate minerals, carbonate minerals, borate minerals, sulfate minerals, tungstates and molybdates. It can be roughly classified into minerals, phosphates, arsenates, vanadate minerals, and the like.

本明細書において原料の基本となり得る好ましい無機鉱物として、珪素を含むケイ酸塩鉱物が挙げられる。このケイ酸塩鉱物は、一般に、ネソケイ酸塩グループ(例えば、カンラン石((Fe,Mg)[SiO])、ザクロ石など)、ソロケイ酸塩グループ(緑レン石(Ca(Al,Fe)Al[O|OH|SiOH|Si])など)、サイクロケイ酸塩グループ(緑柱石(AlBe[SiO18])など)、イノケイ酸塩グループ((Ca,Mg,Fe,Al,Ti)[(Si,Al)])、フィロケイ酸塩グループ(雲母、緑泥石、粘土鉱物など)、テクトケイ酸塩グループ(石英、長石、ゼオライトグループ、アルバイト、方沸石(Na(AlSiO)・HO)など)に分類される。 In this specification, a silicate mineral containing silicon can be given as a preferable inorganic mineral that can be the basis of the raw material. This silicate mineral is generally composed of a nesosilicate group (eg, olivine ((Fe, Mg) 2 [SiO 4 ]), garnet, etc.), a solosilicate group (chlorite (Ca 2 (Al, Fe) Al 2 [O | OH | SiOH | Si 2 O 7 ])), cyclosilicate group (such as beryl (Al 2 Be 3 [SiO 18 ])), inosilicate group ((Ca, Mg) , Fe, Al, Ti) 2 [(Si, Al) 2 O 6 ]), phyllosilicate group (mica, chlorite, clay mineral, etc.), tectosilicate group (quartz, feldspar, zeolite group, part-time, It is classified as zeolite (Na (AlSiO 6 ) · H 2 O).

本明細書中において、「粘土鉱物」とは、粘土を構成する主成分の無機物質を意味する。粘土鉱物の例として、カオリン鉱物、蛇紋石鉱物、パイロフィライト、滑石、モンモリロナイトを含むスメクタイトグループ、パーミキュウライト、イライトおよび白雲母を含む雲母類粘土鉱物、脆雲母、緑泥石が挙げられる。これらの粘土鉱物の内、未処理の粘土質珪藻土原岩に含まれる粘土鉱物は、モンモリロナイトを含むスメクタイトグループとイライトおよび白雲母を含む雲母類粘土鉱物であるが、本発明で用いた粘土質珪藻土は、予め酸・アルカリ処理による前処理を行うことで、モンモリロナイトを含むスメクタイト系粘土鉱物を除去した。本明細書中における「処理」とは、例えば、混合、溶解、懸濁または化学反応というような操作を意味するが、これらに限定されない。   In the present specification, “clay mineral” means an inorganic substance as a main component constituting clay. Examples of clay minerals include kaolin minerals, serpentine minerals, pyrophyllites, talc, smectite groups including montmorillonite, mica clay minerals including permiculite, illite and muscovite, brittle mica and chlorite. Among these clay minerals, the clay minerals contained in the untreated clayey diatomite are smectite groups including montmorillonite and mica clay minerals including illite and muscovite, but the clay diatomite used in the present invention is used. Removed the smectite clay mineral containing montmorillonite by pre-treatment with acid / alkali treatment in advance. “Treatment” in the present specification means an operation such as, for example, mixing, dissolution, suspension or chemical reaction, but is not limited thereto.

本明細書中において、「無機酸」とは、塩酸、硫酸、および硝酸等をさすが、これらに限定されない。無機酸の好ましい例として、硫酸、特に希硫酸が挙げられる。無機酸の濃度は特に限定されず、適宜変更され得る。   In the present specification, “inorganic acid” refers to hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and the like, but is not limited thereto. Preferable examples of the inorganic acid include sulfuric acid, particularly dilute sulfuric acid. The concentration of the inorganic acid is not particularly limited and can be changed as appropriate.

本発明によれば、ルイス酸として機能するプロトン型ゼオライト類似体または遷移金属を導入したプロトン型ゼオライト類似体を製造する際、上述の無機鉱物を含有する原料の天然物質として、好ましくは、珪藻土、粘土質珪藻土、珪質堆積岩、珪質頁岩、泥岩、粘土岩、シルト岩、海成堆積物および湖沼成堆積物の少なくとも一種の混合物が、使用され得る。また、本願発明の原料となり得る天然物質は、上記無機鉱物に加え、オパール(SiO・nHO)などの含水珪酸鉱物に代表される酸化鉱物;ならびにイライト、パラゴナイト、チンワルド雲母、リシア雲母、黒雲母、金雲母、海緑石、および白雲母の少なくとも一種を含む、雲母鉱物または雲母系粘土鉱物をさらに含むことが、特に好ましい。 According to the present invention, when producing a proton-type zeolite analog that functions as a Lewis acid or a proton-type zeolite analog into which a transition metal is introduced, preferably, diatomaceous earth, A mixture of at least one of clayey diatomite, siliceous sedimentary rock, siliceous shale, mudstone, claystone, siltstone, marine sediments and lake sediments may be used. In addition to the above inorganic minerals, natural substances that can be used as a raw material of the present invention include oxide minerals typified by hydrous silicate minerals such as opal (SiO 2 · nH 2 O); and illite, paragonite, chinwald mica, ricia mica, It is particularly preferable to further include a mica mineral or a mica-based clay mineral including at least one of biotite, phlogopite, sea chlorite, and muscovite.

以上に挙げた天然物質の各々は、例えば、新版地学辞典 地学団体研究会編 平凡社 1996年10月20日 初版第1刷発行、理科年表 国立天文台編 丸善 1999年 第72刷発行、および化学大辞典 化学大辞典編集委員会編
共立出版 1960年初版第1刷発行など、に定義される物質である。
Each of the natural substances listed above includes, for example, the new edition of the Geographical Dictionary, Geographical Society Study Group, Heibonsha, October 20, 1996. Large Dictionary The Kyoritsu Publishing Co., Ltd., edited by the Editorial Committee of the Chemical Dictionary, published in 1960, the first edition, and other substances.

従来の珪藻土の用途では、粘土鉱物を含む新第三紀珪藻土は低品質とされてきたが、本発明は、粘土鉱物を含む新第三紀珪藻土の新たな用途を提供する。例えば、北海道樺岡(稚内付近)、遠別・金駒内(遠別付近)、能取・呼人(網走付近)、幾千世(十勝郡浦幌町)、留辺蘂(常呂郡留辺蘂町)、青森県弘前(栩内川流域)から採掘できる新第三紀珪藻土は主成分であるオパールまたはα−クリストバル石化した非晶質シリカの他、不純物としてモンモリロナイト等のスメクタイト系粘土鉱物、イライトや白雲母等の雲母系粘土鉱物を不純物として含む、粘土質珪藻土である。   In conventional diatomaceous earth applications, Neogene diatomaceous earth containing clay minerals has been of low quality, but the present invention provides new applications for Neogene diatomaceous earth containing clay minerals. For example, Hokkaido Kashioka (near Wakkanai), Tobetsu / Kanakomanai (near Tobetsu), Notori / Yojin (near Abashiri), Ichizen (Urahoro-cho, Tokachi-gun), Torube-be (Tokoro-gun, Rubebe-cho) Mineral Tertiary diatomite that can be mined from the Sakaiuchi River basin is the main component of opal or α-cristobalized amorphous silica, smectite clay minerals such as montmorillonite as impurities, and mica systems such as illite and muscovite Clay diatomaceous earth containing clay minerals as impurities.

一般的に上質とされる第四紀珪藻土のAl含有量は、0.5〜2%であるが、北海道産の新第三紀珪藻土のAl含有量は、3〜10%である。珪藻土において粘土鉱物がAlを豊富に含む造岩鉱物であり、北海道産の新第三紀珪藻土は粘土質であることが特徴である。粘土質珪藻土として北海道産、青森産の他、石川県の能登半島一帯に分布する珪藻土が良く知られている。粘土質珪藻土中に含まれる粘土鉱物をアルミナ源として活用することで、シリカを主成分とする珪藻土に、アルミナ源として市販の工業製品であるアルミン酸ナトリウムを添加せずにゼオライト類似体を合成できる。これは天然系での方沸石の形成過程に準じた製造法であり、コスト減が計れるだけでなく、環境低負荷型の製造法である。 The Al 2 O 3 content of quaternary diatomite generally regarded as fine is 0.5 to 2%, but the Al 2 O 3 content of Neogene diatomaceous earth from Hokkaido is 3 to 10%. %. In diatomaceous earth, the clay mineral is a rock-forming mineral containing abundant Al 2 O 3 , and the Neogene diatomaceous earth from Hokkaido is characterized by clay. In addition to Hokkaido and Aomori, diatomaceous earth distributed throughout the Noto Peninsula in Ishikawa Prefecture is well known as clayey diatomaceous earth. By using clay minerals contained in clayey diatomaceous earth as an alumina source, zeolite analogues can be synthesized without adding commercially available sodium aluminate as an alumina source to diatomaceous earth mainly composed of silica. . This is a manufacturing method according to the natural zeolitic formation process, which not only can reduce costs, but also is a low environmental load manufacturing method.

粘土質珪藻土に含まれるAl含有量は最大でも10%であることから、珪藻土の主要成分である非晶質シリカの大部分はゼオライト類似体の合成に利用されない。それにも関わらず、ゼオライト類似体を含む粘土質珪藻土を固体酸触媒として利用した実験(参考例3)では、目的物を十分な収率で得ることができた。これは、ゼオライト類似体の合成に利用されずに残った非晶質シリカ、すなわち珪藻化石がゼオライト類似体の担持体として有効に機能したためである。一般に珪藻化石、珪藻細胞壁は多孔質であり、触媒単体として有効であることが知られている。実際に、ゼオライト類似体が珪藻殻の表面に担持されている状態は、実施例6に透過型電子顕微鏡画像(図14)として示した。 Since the content of Al 2 O 3 contained in the clay diatomaceous earth is 10% at the maximum, most of the amorphous silica, which is the main component of diatomaceous earth, is not used for the synthesis of zeolite analogues. Nevertheless, in an experiment (Reference Example 3) in which a clay diatomaceous earth containing a zeolite analog was used as a solid acid catalyst, the target product could be obtained in a sufficient yield. This is because the amorphous silica remaining without being used in the synthesis of the zeolite analog, that is, diatom fossil, effectively functioned as a support for the zeolite analog. In general, diatom fossils and diatom cell walls are porous and are known to be effective as a single catalyst. The state in which the zeolite analog is actually supported on the surface of the diatom shell is shown in Example 6 as a transmission electron microscope image (FIG. 14).

原料として、北海道産の新第三紀珪藻土を用いるのが好ましいが、青森産の新第三紀珪藻土を用いてもゼオライト類似体は得られる。さらに、上質とされる北海道産の第四紀珪藻土を原料に用いた場合にも、X線回折線のシグナルは弱いもののゼオライト類似体を得ることができるため、本発明の製造方法は珪藻土の種別に限定されない。   As a raw material, it is preferable to use a Neogene diatomaceous earth from Hokkaido, but a zeolite analog can be obtained by using a Neogene diatomaceous earth from Aomori. Furthermore, even when a high-quality Hokkaido quaternary diatomaceous earth is used as a raw material, a zeolite analog can be obtained although the signal of the X-ray diffraction line is weak, the production method of the present invention is a type of diatomaceous earth. It is not limited to.

本発明の、ルイス酸触媒として機能するプロトン型ゼオライト類似体または遷移金属を導入したプロトン型ゼオライト類似体の製造方法は、図23(原料から最終生成物を得るための合成チャート)を参照することによって、当業者は容易に理解することができる。図23に記載された事項は、例示および簡略化の目的で記載されたものに過ぎず、本発明は、これらに限定されない。本発明の製造方法は、以下のように説明される。なお、本明細書における「ゼオライト類似体」とは、上述のテクトケイ酸塩を基本骨格として有する構造体をさす。   Refer to FIG. 23 (synthesis chart for obtaining a final product from raw materials) for the method of producing a proton type zeolite analog that functions as a Lewis acid catalyst or a proton type zeolite analog into which a transition metal is introduced. Thus, those skilled in the art can easily understand. The items described in FIG. 23 are merely described for the purpose of illustration and simplification, and the present invention is not limited to these. The production method of the present invention will be described as follows. In the present specification, the “zeolite analog” refers to a structure having the above-mentioned tectosilicate as a basic skeleton.

本発明の1実施形態において、プロトン型ゼオライト類似体を製造するための原料となる中間体を得るために、前処理として、原料である無機鉱物を酸処理し(図23の工程1)、中性またはアルカリ性溶液中でデカンテーションを行い(図23の工程2)、スメクタイト系粘土鉱物を除去した原料(図23の中間体1)を得る。デカンテーションする工程は、必要に応じて行われる。   In one embodiment of the present invention, in order to obtain an intermediate that is a raw material for producing a proton-type zeolite analog, as a pretreatment, an inorganic mineral that is a raw material is acid-treated (step 1 in FIG. 23). Is decanted in a neutral or alkaline solution (step 2 in FIG. 23) to obtain a raw material from which the smectite clay mineral has been removed (intermediate 1 in FIG. 23). The decantation step is performed as necessary.

原料から中間体1を得るための好ましい実施形態は、以下に例示される。

本発明によれば、好ましくは、新第三系の北海道産粘土質珪藻土を原料とする(例えば、図23の原料)。乾燥した珪藻土原岩をハンマー等で破砕し、処理用の容器に入れ、必要に応じて、過酸化水素水、好ましくは、1〜30%、さらに好ましくは30%過酸化水素水を加え、洗浄する。1〜2時間放置した後、要すれば、さらに1〜36%、好ましくは30〜36%の塩酸溶液を加え、洗浄する(例えば、図23の工程1)。このとき、激しく発泡し、高温になるので注意する。沸騰が始まったら、水を入れ反応温度を60〜90℃、好ましくは80℃程度に制御する。溶液の色が黄色を呈し、発泡が収まったら冷水を加え破砕された珪藻土が沈殿するのを待つ。この酸処理によって、固結の弱い珪藻土、粘土質珪藻土、珪質堆積岩、珪質頁岩、泥岩、粘土岩、シルト岩、あるいは未固結の海成堆積物、湖沼成堆積物ならば、完全に泥状に破砕される。固結の強い珪藻土、粘土質珪藻土、珪質堆積岩、珪質頁岩、泥岩、粘土岩、シルト岩の場合、1mm以上の粒径の砕片が残ることがある。この場合、沈殿物を激しく攪拌した後に懸濁液のみを別の容器に移すことで泥状沈殿物を分離する。破砕されずに残った砕片は、再処理を行うことができる。
Preferred embodiments for obtaining intermediate 1 from raw materials are exemplified below.

According to the present invention, preferably, a Neogene Hokkaido clay diatomaceous earth is used as a raw material (for example, the raw material of FIG. 23). The dried diatomaceous earth rock is crushed with a hammer or the like, put into a processing container, and if necessary, hydrogen peroxide solution, preferably 1 to 30%, more preferably 30% hydrogen peroxide solution is added and washed. To do. After leaving for 1 to 2 hours, if necessary, an additional 1 to 36%, preferably 30 to 36% hydrochloric acid solution is added and washed (for example, step 1 in FIG. 23). At this time, be careful because it will foam violently and become hot. When boiling begins, water is added and the reaction temperature is controlled to 60 to 90 ° C, preferably about 80 ° C. When the color of the solution is yellow and the foam has settled, add cold water and wait for the crushed diatomaceous earth to settle. With this acid treatment, diatomaceous earth, clayey diatomaceous earth, siliceous sedimentary rock, siliceous shale, mudstone, claystone, siltstone, or unconsolidated marine sediment, lake marine sediment, It is crushed into mud. In the case of strongly consolidated diatomaceous earth, clayey diatomaceous earth, siliceous sedimentary rock, siliceous shale, mudstone, claystone, and siltstone, fragments of a particle size of 1 mm or more may remain. In this case, after the precipitate is vigorously stirred, only the suspension is transferred to another container to separate the muddy precipitate. The debris remaining without being crushed can be reprocessed.

完全に沈殿したら上澄み液を廃棄するデカンテーションを数回繰り返す。溶液のpHが6〜7、好ましくはpH7付近で、分散剤を含む溶液(例えば、0.01〜0.1%のピロリン酸ナトリウム溶液)によるデカンテーションを数回行う(例えば、図23の工程2)。この場合、上澄み液は浮遊した粘土鉱物により濁っているので、沈殿物を壊さないように慎重にデカンテーションを行う。この場合、1〜4時間、好ましくは、3時間毎にデカンテーションを行うことが好ましい。この後、水によるデカンテーションを数回繰り返し、沈殿物を真空乾燥機または電気炉等で100〜150℃で乾燥すると、粉末状の乾燥した粘土質珪藻土が得られる。北海道産の珪藻土を用いた場合には、通常、原料重量の10〜40%に相当する粉末状の乾燥した粘土質珪藻土が得られる。   When completely precipitated, repeat the decantation several times to discard the supernatant. Decantation is performed several times with a solution containing a dispersant (for example, 0.01 to 0.1% sodium pyrophosphate solution) at a pH of 6 to 7, preferably around pH 7 (for example, the process of FIG. 23). 2). In this case, the supernatant is turbid due to suspended clay minerals, so decant carefully to avoid breaking the sediment. In this case, it is preferable to perform decantation every 1 to 4 hours, preferably every 3 hours. Thereafter, decantation with water is repeated several times, and the precipitate is dried at 100 to 150 ° C. with a vacuum dryer or an electric furnace to obtain a powdery dry clay diatomaceous earth. When diatomaceous earth from Hokkaido is used, a powdery dry clay-like diatomaceous earth corresponding to 10 to 40% of the raw material weight is usually obtained.

以上により、スメクタイト系粘土鉱物などの不純物を除去した原料(例えば、図23の中間体1)を得ることができる。不純物が除去できたかどうかの確認は、例えば、X線粉末回折による分析によって行うことができる。   By the above, the raw material (for example, the intermediate body 1 of FIG. 23) from which impurities, such as a smectite clay mineral, were removed can be obtained. Whether or not the impurities have been removed can be confirmed by, for example, analysis by X-ray powder diffraction.

本発明に従って製造された酸・アルカリ処理後のゼオライト類似体の粉末X線回折線の一例を、図3に示す。図3は、参考例2の図2のMg交換型ゼオライト類似体に同様の粉末X線回折線を示し、5.87〜5.93Åの原子間距離を示す結晶面と、3.52〜3.54Åの原子間距離を示す結晶面と、2.93〜2.95Åの原子間距離を示す結晶面を有する。   An example of the powder X-ray diffraction line of the zeolite analogue after acid / alkali treatment produced according to the present invention is shown in FIG. FIG. 3 shows a similar powder X-ray diffraction line to the Mg-exchanged zeolite analog of FIG. 2 of Reference Example 2, showing a crystal plane showing an interatomic distance of 5.87 to 5.93 と, and 3.52 to 3 A crystal plane showing an interatomic distance of .54 cm and a crystal plane showing an interatomic distance of 2.93 to 2.95 kg.

なお、図3において、IKは北海道幾千世産珪藻土を原料として用いたゼオライト類似体の粉末X線回折線であり、RBは原料として北海道留辺蘂産珪藻土を用いたゼオライト類似体の粉末X線回折線であり、HRは青森県弘前酸珪藻土を原料として用いたゼオライト類似体の粉末X線回折線であり、HGは北海道東川産珪藻土を原料として用いたゼオライト類似体の粉末X線回折線である。また、A1はゼオライト類似体の211結晶面であり、A2は400または410結晶面であり、A3は332または422結晶面であり、Qは石英の結晶面であり、Fは長石類の結晶面であり、Cはクリストバライトの結晶面である。   In addition, in FIG. 3, IK is a powder X-ray diffraction line of a zeolite analog using diatomaceous earth from Chizen Hokkaido, as a raw material, and RB is a powder X-ray diffraction of a zeolite analog using diatomaceous earth from Rukabe, Hokkaido as a raw material. HR is a powder X-ray diffraction line of zeolite analogue using Hirosaki acid diatomaceous earth as a raw material, and HG is a powder X-ray diffraction line of zeolite analogue using diatomite from Higashikawa, Hokkaido as a raw material. . A1 is the 211 crystal face of the zeolite analog, A2 is the 400 or 410 crystal face, A3 is the 332 or 422 crystal face, Q is the crystal face of quartz, and F is the crystal face of feldspar. And C is the crystal face of cristobalite.

本発明の1実施形態において、上述のスメクタイト系粘土鉱物を除去した原料(図23の中間体1)に、無機酸を添加し、シリカ源、アルミナ源を反応させて反応生成物を得(図23の工程3)、これを乾燥し(図23の工程4)、次いで焼成する(図23の工程5)ことにより、ルイス酸として機能するプロトン型ゼオライト類似体(図23の最終生成物)を得る。乾燥は、必要に応じて行われる。   In one embodiment of the present invention, an inorganic acid is added to the raw material from which the smectite clay mineral is removed (intermediate 1 in FIG. 23), and a silica source and an alumina source are reacted to obtain a reaction product (FIG. 23 step 3), this is dried (step 4 in FIG. 23) and then calcined (step 5 in FIG. 23) to obtain a proton type zeolite analog (final product in FIG. 23) functioning as a Lewis acid. obtain. Drying is performed as necessary.

中間体1から最終生成物1を得るための好ましい実施形態は、以下のように例示される。   A preferred embodiment for obtaining the final product 1 from the intermediate 1 is illustrated as follows.

乾燥粉末状の粘土質珪藻土を容量50mlのマイヤーに移し、無機酸を加える(例えば、図23の工程3)。ここで、無機酸の好ましい例として、1規定の硫酸(珪藻土1gに対し3.8mlに相当)が挙げられるが、無機酸の種類および濃度は特に限定されず、適宜変更可能である。無機酸の添加後、室温で一昼夜乾燥する(例えば、図23の工程4)。乾燥は、エアーポンプでマイヤー中に乾燥空気を導入することで行う。この乾燥は、必要に応じて行われる。硫酸溶液の蒸発に伴い重量が減少するため、重量変化がなくなるまで乾燥を継続するのが好ましい。乾燥した後に、数時間焼成する(例えば、図23の工程5)ことで、ルイス酸性を発現するゼオライト類似体(例えば、図23の最終生成物1)が珪藻土中に得られる。ここで、方沸石の生成温度の上限が450℃であり(例えば、Ghobarkar,H.ら、Effect of temperature on hydrothermal synthesis of analcime and vis_ite、Material Science and Engineering 1999年 B60巻 第163〜167頁参照)、常圧条件では540℃までがゼオライトの安定領域である(例えば、Peter,T.,Luth,W.C.ら、The melting of analcite solid solutions in the system NaAlSiO−NaAlSi−HO、The Amenrican Mineralogist 1966年 51巻、第736〜753頁参照)が知られている。従って、本発明のように、結晶構造に歪みを持たせてルイス酸活性を生じさせるには、少なくとも上述の温度以上の焼成温度が必要であると考えられる。本発明において使用される焼成温度は、500℃以上、好ましくは540℃以上であり、さらに好ましくは、650℃付近である。ゼオライト類似体の結晶が得られたことは、X線粉末回折による分析によって確認する。 The dry powdery clay diatomaceous earth is transferred to Meyer with a capacity of 50 ml, and an inorganic acid is added (for example, step 3 in FIG. 23). Here, as a preferable example of the inorganic acid, 1N sulfuric acid (corresponding to 3.8 ml with respect to 1 g of diatomaceous earth) can be mentioned, but the kind and concentration of the inorganic acid are not particularly limited and can be appropriately changed. After the inorganic acid is added, it is dried overnight at room temperature (for example, step 4 in FIG. 23). Drying is performed by introducing dry air into Meyer with an air pump. This drying is performed as necessary. Since the weight decreases as the sulfuric acid solution evaporates, it is preferable to continue drying until there is no change in weight. After drying, calcination for several hours (for example, step 5 in FIG. 23) yields a zeolite analog that exhibits Lewis acidity (for example, the final product 1 in FIG. 23) in diatomaceous earth. Here, the upper limit of the formation temperature of zeolitic is 450 ° C. (see, for example, Ghobarkar, H. et al., Effect of temperature on thermal synthesis of visci- te and vis_ite, pages 16-3, 19th, 19th, 1999) Under normal pressure conditions, the stable region of zeolite is up to 540 ° C. (for example, Peter, T., Luth, WC, et al., The melting of analyst solid solutions in the NaAlSiO 4 -NaAlSi 3 O 8 -H 2 O, The American Mineralology, 1966, Vol. 51, pages 736-753) It is. Therefore, as in the present invention, it is considered that a firing temperature at least equal to or higher than the above-described temperature is necessary to cause distortion in the crystal structure and to generate Lewis acid activity. The firing temperature used in the present invention is 500 ° C. or higher, preferably 540 ° C. or higher, more preferably around 650 ° C. The fact that crystals of the zeolite analogue were obtained is confirmed by analysis by X-ray powder diffraction.

これに対し、モンモリロナイトを豊富に含むベントナイトに硫酸溶液を添加し、650℃で焼成すると、パラゴナイトが生成する(比較例1参照)。本発明ではモンモリロナイトを除去した粘土質珪藻土を用いることで、実施例1〜4に示すように、ゼオライト類似体以外の鉱物の生成を抑えることができる。すなわち、これらの珪藻土から硫酸添加、650℃焼成後に生成した鉱物はゼオライト類似体のみである。また、ゼオライト類似体からHO分子が脱離したゼオライト類似体にルイス酸性が発現するかどうかは、例えば、分子軌道計算法により確認することができる。 In contrast, when a sulfuric acid solution is added to bentonite rich in montmorillonite and baked at 650 ° C., paragonite is generated (see Comparative Example 1). In the present invention, by using the clay diatomite from which montmorillonite has been removed, the production of minerals other than the zeolite analog can be suppressed as shown in Examples 1 to 4. That is, the mineral produced after adding sulfuric acid from these diatomaceous earths and firing at 650 ° C. is only a zeolite analog. In addition, whether or not Lewis acidity develops in a zeolite analog from which H 2 O molecules are eliminated from the zeolite analog can be confirmed by, for example, a molecular orbital calculation method.

ここで、カチオンの全てまたは一部がHに置換されたプロトン型ゼオライト類似体は、一般に以下の(式1):
m−p2n・SHO (式1)
で表すことができる(ここで、Wは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはIIIA族〜VIIA族、VIII族およびIBの元素からなる群から選択される遷移金属であり、Hは、水素原子であり、Zは、Al+Siであり、かつSi/Al比は、1以上の整数であり、mおよびnは、それぞれ1以上の整数であり、pは、0以上でかつmより小さい整数であり、Sは、0以上の任意の数である)。このプロトン型ゼオライト類似体が加熱されると、沸石水が脱離するため、以下の(式2)の構造をとる。
Here, the proton type zeolite analog in which all or part of the cation is substituted with H + is generally represented by the following (formula 1):
W p H m-p Z n O 2n · SH 2 O ( Equation 1)
Where W is an alkali metal, alkaline earth metal, or a transition metal selected from the group consisting of elements from Group IIIA to Group VIIA, Group VIII and IB, and H is a hydrogen atom Z is Al + Si, and the Si / Al ratio is an integer of 1 or more, m and n are each an integer of 1 or more, and p is an integer of 0 or more and less than m. , S is an arbitrary number of 0 or more). When this proton-type zeolite analog is heated, the zeolite water is desorbed, and thus takes the structure of the following (formula 2).

m−p2n (式2)
H原子とO原子が2:1の比で水分子として脱離することでゼオライト類似体にルイス酸活性が表されると計算されるため、(式1)から完全にHが失われた場合には、以下の(式3)として表すことができる。
W ph m-p Z n O 2n (Formula 2)
When H is completely lost from (Equation 1) because it is calculated that the Lewis acid activity is expressed in the zeolite analog by desorbing H and O atoms as water molecules in a ratio of 2: 1 Can be expressed as the following (formula 3).

2n−0.5(m−p) (式3)
以上により、(式1)のプロトン型ゼオライト類似体がルイス酸化される場合、酸素原子Oの個数は、(2n−0.5(m−p))以上でかつ2n未満と定義することができる。
Z n O 2n-0.5 (m -p) ( Equation 3)
From the above, when the proton-type zeolite analog of (Formula 1) is subjected to Lewis oxidation, the number of oxygen atoms O can be defined as (2n-0.5 (mp)) or more and less than 2n. .

次いで、ZrOでTO四面体を置き換えた骨格置換型ゼオライト類似体の製造法を以下に示す。 Next, a method for producing a skeleton-substituted zeolite analog in which the TO 4 tetrahedron is replaced with ZrO 4 is shown below.

本発明の1実施形態において、上述のように、スメクタイト系粘土鉱物を除去した原料(中間体1)に遷移金属化合物を担持し(図23の工程6)、この生成物を加水分解し(図23の工程7)、遷移金属を担持した中間体1(図23の工程2)を得る。加水分解は、必要に応じて行われる。   In one embodiment of the present invention, as described above, a transition metal compound is supported on the raw material (intermediate 1) from which the smectite clay mineral has been removed (step 6 in FIG. 23), and this product is hydrolyzed (FIG. 23, Step 7), and Intermediate 1 carrying a transition metal (Step 2 in FIG. 23) is obtained. Hydrolysis is performed as necessary.

中間体1から中間体2を得るための好ましい実施形態は、以下のように例示される。   A preferred embodiment for obtaining intermediate 2 from intermediate 1 is illustrated as follows.

乾燥粉末状の粘土質珪藻土(例えば、図23の工程6)を容器に充填し、400℃で気化させたZrClを容器に送り、CVD法(化学蒸着法)により、微粒子状のZrClを粘土質珪藻土の表面に蒸着させる。CVD法により生成した微粒子は、珪藻化石表面の粘土鉱物に均質に吸着するため、TO四面体を置き換えた骨格置換型ゼオライト類似体を効率よく製造できる。このように、中間体1に遷移金属化合物を担持する方法として、上述のCVD法のほかに、乾燥粉末状の粘土質珪藻土を遷移金属の水酸化物ゲルに含浸する方法も有効である。この遷移金属の水酸化物の好ましい例として、Ti(OH)またはZr(OH)が挙げられる。 A dry powdery clay diatomaceous earth (for example, step 6 in FIG. 23) is filled in a container, ZrCl 4 vaporized at 400 ° C. is sent to the container, and fine ZrCl 4 is formed by CVD (chemical vapor deposition). Vapor deposition on the surface of clay diatomaceous earth. Fine particles produced by the CVD method are homogeneously adsorbed on the clay mineral on the surface of the diatom fossil, so that a skeleton-substituted zeolite analog in which the TO 4 tetrahedron is replaced can be efficiently produced. As described above, in addition to the above-described CVD method, a method of impregnating a transition metal hydroxide gel with a dry powdery clay diatomaceous earth is also effective as a method for supporting the transition metal compound on the intermediate 1. Preferred examples of the transition metal hydroxide include Ti (OH) 4 or Zr (OH) 4 .

本発明の1実施形態において、上述の遷移金属を担持した中間体1(図23の中間体2)に、無機酸を添加し、遷移金属とシリカ源、アルミナ源を反応させ反応生成物を得(図23の工程8)、この生成物を乾燥し(図23の工程9)、次いで焼成する(図23の工程10)ことにより、ルイス酸として機能する遷移金属を導入したプロトン型ゼオライト類似体(図23の最終生成物2)が得られる。   In one embodiment of the present invention, an inorganic acid is added to the above-described transition metal-supported intermediate 1 (intermediate 2 in FIG. 23), and a reaction product is obtained by reacting the transition metal with a silica source and an alumina source. (Step 8 in FIG. 23), the product is dried (Step 9 in FIG. 23), and then calcined (Step 10 in FIG. 23) to introduce a proton-type zeolite analog into which a transition metal functioning as a Lewis acid is introduced. (Final product 2 in FIG. 23) is obtained.

中間体2から最終生成物2を得るための好ましい実施形態は、以下のように例示される。   A preferred embodiment for obtaining the final product 2 from the intermediate 2 is illustrated as follows.

上述のZrClの蒸着後、容器に空気を送り、微粒子状のZrClを加水分解し粘土質珪藻土表面にZrClO・8HOを生成する(例えば、図23の工程7)。ZrClの加水分解後、ZrClO・8HOの粘土質珪藻土への担持量が重量増加を測定することで計算され、珪藻土1gあたりの担持量を見積もる。容器から、ZrClO・8HOを担持した粘土質珪藻土(例えば、図23の中間体2)を取り出し、ビーカーに移した後にアンモニア水(好ましくは、28%アンモニア水)を加えZr(OH)を得る。沈殿物をデカンテーション(5回)により洗浄し、電気炉等で一昼夜100〜150℃で乾燥する。乾燥後に無機酸を加える(例えば、図23の工程8)。無機酸の種類および濃度は特に限定されないが、1規定の硫酸(珪藻土1gに対し3.8mlに相当)が特に、好ましい。無機酸を加え、室温で一昼夜乾燥(例えば、図23の工程9)した後に、500℃以上、好ましくは540℃以上であり、さらに好ましくは、650℃付近で、1〜5時間、好ましくは3時間焼成し(例えば、図23の工程10)、ZrOでゼオライト類似体のTO四面体を置き換えたZr骨格置換型ゼオライト類似体が得られる。このZr骨格置換型ゼオライト類似体が得られることを、X線粉末回折分析により、確認する。また、Zrを導入したゼオライト類似体からHO分子が脱離したゼオライト類似体にルイス酸性が発現するかどうかは、分子軌道計算法により確認する。 After the above-described deposition of ZrCl 4 , air is sent to the container to hydrolyze the particulate ZrCl 4 to generate ZrCl 2 O · 8H 2 O on the surface of the clay diatomaceous earth (for example, step 7 in FIG. 23). After hydrolysis of ZrCl 4, loading of the clay diatomaceous earth ZrCl 2 O · 8H 2 O is calculated by measuring the weight gain, estimate the supported amount per diatomite 1g. From the container, clay diatomaceous earth carrying ZrCl 2 O · 8H 2 O (e.g., Intermediate 2 in FIG. 23) was taken out, (preferably, 28% aqueous ammonia) aqueous ammonia was transferred to a beaker adding Zr (OH ) Get 4 . The precipitate is washed by decantation (5 times) and dried at 100 to 150 ° C. overnight in an electric furnace or the like. An inorganic acid is added after drying (for example, step 8 in FIG. 23). The kind and concentration of the inorganic acid are not particularly limited, but 1N sulfuric acid (equivalent to 3.8 ml per 1 g of diatomaceous earth) is particularly preferable. After adding an inorganic acid and drying overnight at room temperature (for example, step 9 in FIG. 23), the temperature is 500 ° C. or higher, preferably 540 ° C. or higher, more preferably around 650 ° C. for 1 to 5 hours, preferably 3 A time-calcined (for example, step 10 in FIG. 23), a Zr skeleton-substituted zeolite analog in which the TO 4 tetrahedron of the zeolite analog is replaced with ZrO 4 is obtained. It is confirmed by X-ray powder diffraction analysis that this Zr framework substitution type zeolite analog is obtained. In addition, whether or not Lewis acidity is developed in a zeolite analog from which H 2 O molecules are eliminated from a Zr-introduced zeolite analog is confirmed by a molecular orbital calculation method.

Zrを導入していないプロトン型ゼオライトと同様に、プロトンの全てまたは一部がHに置換されたプロトン型ゼオライト類似体を、上記(式1)で表した場合(ここで、W、m、n、pおよびSは、上記(式1)と同意義であり、Zは、IIIA族〜VIIA族、VIII族およびIBの元素からなる群から選択される遷移金属、またはIIIB族およびIVB族の元素からなる群から選択される典型金属元素である)、ルイス酸化されたプロトン型ゼオライト類似体における酸素原子Oの個数は、(2n−0.5(m−p))以上でかつ2n未満と定義することができる。 Similar to the proton type zeolite into which Zr is not introduced, the proton type zeolite analog in which all or a part of protons are substituted with H + is represented by the above (formula 1) (where, W, m, n, p and S are as defined above (Formula 1), and Z is a transition metal selected from the group consisting of elements from Group IIIA to Group VIIA, Group VIII and IB, or Group IIIB and Group IVB The number of oxygen atoms O in the Lewis-oxidized proton-type zeolite analog is not less than (2n−0.5 (mp)) and less than 2n, which is a typical metal element selected from the group consisting of elements. Can be defined.

本発明の別の実施形態において、糖供与体と、糖受容体とを、触媒および超臨界流体の存在下で反応させることを特徴とするグリコシル化反応、すなわち糖質高分子または配糖体の合成方法が提供される。   In another embodiment of the present invention, a glycosylation reaction characterized by reacting a sugar donor and a sugar acceptor in the presence of a catalyst and a supercritical fluid, ie, a carbohydrate macromolecule or glycoside A synthetic method is provided.

本明細書において、「糖含有物質」とは、単糖または糖鎖とこれら以外の物質とを含む物質をいう。このような糖含有物質は、生体内に多く見出され、例えば、生体中に含有される多糖類、糖質高分子の他、分解された多糖、糖タンパク質、プロテオグリカン、グリコサミノグリカン、糖脂質などの複合生体分子または配糖体、およびそれらの複合生体分子から分解または誘導された糖鎖など広範囲なものが挙げられるがそれらに限定されない。   In the present specification, the “sugar-containing substance” refers to a substance containing a monosaccharide or a sugar chain and a substance other than these. Many such sugar-containing substances are found in the living body. For example, in addition to polysaccharides and carbohydrate polymers contained in the living body, degraded polysaccharides, glycoproteins, proteoglycans, glycosaminoglycans, sugars Examples include, but are not limited to, complex biomolecules or glycosides such as lipids, and sugar chains that are decomposed or derived from these complex biomolecules.

本明細書において、「糖質高分子」とは、単位糖(単糖および/またはその誘導体)が1つ以上連なってできた化合物をいう。単位糖が2つ以上連なる場合は、各々の単位糖同士の間は、通常、グリコシド結合による脱水縮合によって結合する。このような糖鎖としては、例えば、生体中に含有される多糖類(グルコース、ガラクトース、マンノース、フコース、キシロース、N−アセチルグルコサミン、N−アセチルガラクトサミン、シアル酸ならびにそれらの複合体および誘導体)の他、分解された多糖、糖タンパク質、プロテオグリカン、グリコサミノグリカン、糖脂質などの複合生体分子から分解または誘導された糖鎖など広範囲なものが挙げられるがそれらに限定されない。糖質高分子は、本明細書では、「糖鎖」、「多糖(ポリサッカリド)」、「糖質」、「炭水化物」と互換可能に使用され得る。また、特に言及しない場合、本明細書において「糖鎖」は、糖鎖および糖鎖含有物質の両方を包含することがある。   In the present specification, the “carbohydrate polymer” refers to a compound formed by connecting one or more unit sugars (monosaccharide and / or a derivative thereof). When two or more unit sugars are connected, the unit sugars are usually bonded by dehydration condensation using a glycosidic bond. Examples of such sugar chains include polysaccharides contained in the living body (glucose, galactose, mannose, fucose, xylose, N-acetylglucosamine, N-acetylgalactosamine, sialic acid, and complexes and derivatives thereof). Other examples include, but are not limited to, a wide range of sugar chains that are decomposed or derived from complex biomolecules such as degraded polysaccharides, glycoproteins, proteoglycans, glycosaminoglycans, and glycolipids. In the present specification, a carbohydrate polymer may be used interchangeably with “sugar chain”, “polysaccharide”, “saccharide”, and “carbohydrate”. Further, unless otherwise specified, the “sugar chain” in the present specification may include both sugar chains and sugar chain-containing substances.

本明細書において、「配糖体」とは、糖のヘミアセタールまたはヘミケタール性水酸基の水素原子が、アルキル基またはアリール基等の官能基によって置換された化合物のことであり、糖と反応させる化合物としては、例えばアルコール、脂質、ペプチド鎖が挙げられる。   In the present specification, the “glycoside” is a compound in which a hydrogen atom of a hemiacetal or hemiketal hydroxyl group of a sugar is substituted with a functional group such as an alkyl group or an aryl group, and reacts with a sugar. Examples thereof include alcohol, lipid, and peptide chain.

本明細書において、「単糖」とは、これより簡単な分子に加水分解されず、少なくとも1つの水酸基および少なくとも1つのアルデヒド基またはケトン基を含む、ポリヒドロキシアルデヒドまたはポリヒドロキシケトンならびにその誘導体をいう。通常単糖は、一般式C2nで表されるがそれらに限定されず、フコース(デオキシヘキソース)、N−アセチルグルコサミンなども含まれる。ここで、上の式において、n=2、3、4、5、6、7、8、9および10であるものを、それぞれジオース、トリオース、テトロース、ペントース、ヘキソース、ヘプトース、オクトース、ノノースおよびデコースという。一般に鎖式多価アルコールのアルデヒドまたはケトンに相当するもので、前者をアルドース,後者をケトースという。本明細書において特に言及するときは、単糖の誘導体は、置換されていない単糖上の一つ以上の水酸基が別の置換基に置換され、結果生じる物質をいう。そのような単糖の誘導体としては、カルボキシル基を有する糖(例えば、C−1位が酸化されてカルボン酸となったアルドン酸(例えば、D−グルコースが酸化されたD−グルコン酸)、末端のC原子がカルボン酸となったウロン酸(D−グルコースが酸化されたD−グルクロン酸)、アミノ基またはアミノ基の誘導体(例えば、アセチル化されたアミノ基)を有する糖(例えば、N−アセチル−D−グルコサミン、N−アセチル−D−ガラクトサミンなど)、アミノ基およびカルボキシル基を両方とも有する糖(例えば、N−アセチルノイラミン酸(シアル酸)、N−アセチルムラミン酸など)、デオキシ化された糖(例えば、2−デオキシ−D−リボース)、硫酸基を含む硫酸化糖、リン酸基を含むリン酸化糖などがあるがそれらに限定されない。本明細書では、単糖という場合は、上記誘導体も包含する。あるいは、ヘミアセタール構造を形成した糖において、アルコールと反応してアセタール構造のグリコシドもまた、単糖の範囲内にある。 As used herein, “monosaccharide” refers to polyhydroxyaldehyde or polyhydroxyketone and derivatives thereof that are not hydrolyzed into simpler molecules and contain at least one hydroxyl group and at least one aldehyde group or ketone group. Say. Usually monosaccharides, the general formula C n H 2n O is represented by n is not limited to, fucose (deoxyhexose), also include such N- acetylglucosamine. Where n = 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 and 10 in the above formula, diose, triose, tetrose, pentose, hexose, heptose, octose, nonose and decourse, respectively That's it. Generally, it corresponds to an aldehyde or ketone of a chain polyhydric alcohol. The former is called aldose and the latter is called ketose. When specifically mentioned herein, a monosaccharide derivative refers to a substance that results from the substitution of one or more hydroxyl groups on an unsubstituted monosaccharide with another substituent. Examples of such monosaccharide derivatives include sugars having a carboxyl group (for example, aldonic acid in which C-1 position is oxidized to carboxylic acid (for example, D-gluconic acid in which D-glucose is oxidized), terminal Uronic acid in which C atom of carboxylic acid becomes carboxylic acid (D-glucuronic acid in which D-glucose is oxidized), sugar having amino group or amino group derivative (for example, acetylated amino group) (for example, N- Acetyl-D-glucosamine, N-acetyl-D-galactosamine, etc.), sugars having both amino groups and carboxyl groups (for example, N-acetylneuraminic acid (sialic acid), N-acetylmuramic acid, etc.), deoxy Such as, but not limited to, glycated sugars (eg, 2-deoxy-D-ribose), sulfated sugars containing sulfate groups, phosphorylated sugars containing phosphate groups, etc. In the present specification, the term “monosaccharide” includes the above-mentioned derivatives, or, in a sugar having a hemiacetal structure, a glycoside having an acetal structure by reacting with an alcohol is also within the range of the monosaccharide. .

本明細書において「糖ペプチド」および「糖タンパク質」は、互換可能に使用され、少なくとも1つの糖鎖を含むペプチドおよびタンパク質をいう。通常、糖タンパク質は、高等生物において機能を発揮するために必要な糖鎖を有している。糖鎖とペプチドまたはタンパク質との間は直接結合されていてもよく、スペーサー(例えば、ポリメチレン基などの任意の二価の基)を介して間接的に結合されていてもよい。そのような糖タンパク質しては、例えば、酵素、ホルモン、サイトカイン、抗体、ワクチン、レセプター、血清タンパク質などが挙げられるがそれらに限定されない。   As used herein, “glycopeptide” and “glycoprotein” are used interchangeably and refer to peptides and proteins comprising at least one sugar chain. Usually, glycoproteins have sugar chains necessary for exerting functions in higher organisms. The sugar chain and the peptide or protein may be directly bonded, or may be indirectly bonded via a spacer (for example, any divalent group such as a polymethylene group). Examples of such glycoproteins include, but are not limited to, enzymes, hormones, cytokines, antibodies, vaccines, receptors, serum proteins, and the like.

インスリンなどのペプチドは周知のものを使用することができる。例示としてインスリンとしては、ヒトインスリン、ブタインスリン、ウシインスリンなどを挙げることができるが、これらに限定されない。インスリンにはA鎖、B鎖のN末端のアミノ基、およびリジン残基の側鎖アミノ基が存在する。種により、リジン残基の違いが存在することが知られているが、どのようなものでも使用することができる。   A well-known thing can be used for peptides, such as insulin. Illustrative examples of insulin include, but are not limited to, human insulin, porcine insulin, bovine insulin, and the like. Insulin has an A chain, an N-terminal amino group of the B chain, and a side chain amino group of a lysine residue. It is known that there are differences in lysine residues depending on the species, but anything can be used.

本明細書において、「超臨界流体」とは、ある物質固有の気液の臨界温度を超えた非凝縮性流体として定義される。超臨界流体は、気体と液体の両方の特性、すなわち溶媒として、液体に近い高い溶解性と気体に近い高い拡散性とを具備している。具体的には、水、二酸化炭素、アルコール等による超臨界流体が知られている。   In the present specification, a “supercritical fluid” is defined as a non-condensable fluid that exceeds the critical temperature of a substance-specific gas-liquid. The supercritical fluid has both gas and liquid characteristics, that is, as a solvent, it has high solubility close to liquid and high diffusivity close to gas. Specifically, a supercritical fluid using water, carbon dioxide, alcohol or the like is known.

本発明のグリコシル化反応、すなわち糖質高分子または配糖体の合成方法に適用される溶媒は、好ましくは、二酸化炭素の超臨界流体とするのがよい。   The solvent applied to the glycosylation reaction of the present invention, that is, the method for synthesizing a carbohydrate polymer or glycoside, is preferably a supercritical fluid of carbon dioxide.

二酸化炭素は、有機溶媒として一般的に使用されるヘキサンと、ほぼ同じ極性を有しているので、特に保護基を含む糖供与体および/または糖受容体を使用する場合には、これらが溶解し易く、反応効率がよい。   Since carbon dioxide has almost the same polarity as hexane, which is generally used as an organic solvent, these are dissolved particularly when a sugar donor and / or sugar acceptor containing a protecting group is used. It is easy to do and reaction efficiency is good.

また、二酸化炭素の超臨界流体を使用すれば、反応工程終了後に気体として容易に除去できるので、生成物質である例えば糖質高分子または配糖体の分離および回収が極めて容易となる。従って、反応溶媒による環境に対する負荷を減少させることができる。また、二酸化炭素の超臨界流体は、安全性や操作性に優れている。   Further, if a supercritical fluid of carbon dioxide is used, it can be easily removed as a gas after the completion of the reaction process, so that separation and recovery of a product substance such as a carbohydrate polymer or a glycoside becomes extremely easy. Therefore, the burden on the environment due to the reaction solvent can be reduced. In addition, the supercritical fluid of carbon dioxide is excellent in safety and operability.

本発明のグリコシル化反応に適用される触媒は、本発明の目的を損なわない範囲で特に限定されない。使用可能な触媒としては、AgOTf(トリフルオロメタンスルホン酸銀)、TMSOTf(トリフルオロメタン酸トリメチルシリル)、BF・OEt(三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体)、SnCl−AgClO、SnCl−AgOTf、CpZrCl−AgClO(CpZrCl:ジルコノセンジクロリド)、硫酸化ジルコニア(ZrO/SO)、珪藻土、硫酸処理珪藻土、SO 2−/TiO/珪藻土(硫酸化チタニア担持珪藻土)等が挙げられるが、好ましくは、反応終了後に触媒の分離が容易な固体酸触媒、すなわちAgOTf、硫酸化ジルコニア(ZrO/SO)、珪藻土、硫酸処理珪藻土、SO 2−/TiO/珪藻土とするのがよい。さらに好ましくは、触媒のリサイクルが可能であって、環境に対する負荷が少なく、かつ触媒活性に優れる硫酸処理珪藻土とするのがよい。 The catalyst applied to the glycosylation reaction of the present invention is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired. Usable catalysts include AgOTf (silver trifluoromethanesulfonate), TMSOTf (trimethylsilyl trifluoromethaneate), BF 3 · OEt 2 (boron trifluoride diethyl ether complex), SnCl 2 -AgClO 4 , SnCl 2 -AgOTf, Cp 2 ZrCl 2 -AgClO 4 (Cp 2 ZrCl 2 : zirconocene dichloride), sulfated zirconia (ZrO 2 / SO 4 ), diatomaceous earth, sulfated diatomaceous earth, SO 4 2− / TiO 2 / diatomaceous earth (sulfated titania-supported diatomaceous earth) Preferably, a solid acid catalyst that can be easily separated after completion of the reaction, that is, AgOTf, sulfated zirconia (ZrO 2 / SO 4 ), diatomaceous earth, sulfated diatomaceous earth, SO 4 2− / TiO 2 / It is better to use diatomaceous earth. More preferably, it is preferable to use a sulfated diatomaceous earth that can recycle the catalyst, has a low environmental load, and has excellent catalytic activity.

本発明のグリコシル化反応において、糖供与体は1位に−OC(NH)CCl、−Cl、−BrまたはFの脱離基を有すれば特に限定されるものではない。 In the glycosylation reaction of the present invention, the sugar donor is not particularly limited as long as it has a —OC (NH) CCl 3 , —Cl, —Br or F leaving group at the 1-position.

糖質高分子を合成する場合には、好ましくは、例えば下記の式(I)の糖単位を含む群から選択される1種または2種以上とするのがよい。
When synthesizing a carbohydrate polymer, it is preferable to use one or more selected from the group containing a saccharide unit of the following formula (I), for example.

(式中、Rは−OC(NH)CCl、−Cl、−Brまたは−Fであり、Rは−OH、−OR、−NまたはNHRであり、RおよびRは、互いに独立して、−OHまたはORであり、Rは−H、−CH、−CHOH、−CHOR、またはCOORであり、Rは、互いに独立して、水酸基保護基、または水酸基を含む全ての反応性官能基が保護されている糖鎖であり、Rはアミノ基保護基であり、Rはカルボキシル基保護基である)。 Wherein R 1 is —OC (NH) CCl 3 , —Cl, —Br or —F, R 2 is —OH, —OR 6 , —N 3 or NHR 7 , R 3 and R 4 Are independently —OH or OR 6 , R 5 is —H, —CH 3 , —CH 2 OH, —CH 2 OR 6 , or COOR 8 , and R 6 is independently of each other , A hydroxyl protecting group, or a sugar chain in which all reactive functional groups containing a hydroxyl group are protected, R 7 is an amino group protecting group, and R 8 is a carboxyl group protecting group).

ここで、生成する糖質高分子に、特定の構造が求められる場合には、式中のRからRに、反応性の水酸基を含まないように、適宜の保護基を導入して、反応を行えばよい。また、生成する糖質高分子がランダムな構造および/または複数種類の糖単位を含んでよい場合には、1または2個以上の反応性水酸基を有する1種または2種以上の糖単位を、適宜混合して反応させることもできる。 Here, when a specific structure is required for the saccharide polymer to be produced, an appropriate protecting group is introduced so that a reactive hydroxyl group is not contained in R 2 to R 5 in the formula, A reaction may be performed. In the case where the saccharide polymer to be produced may contain a random structure and / or a plurality of types of saccharide units, one or two or more types of saccharide units having one or two or more reactive hydroxyl groups, It can also be made to react by mixing suitably.

本発明において、糖鎖を構成する単糖の数は、超臨界流体への溶解性および実用上の利用性を考慮すると、化合物全体の単糖の数が20個以下となるように調整するのがよい。   In the present invention, the number of monosaccharides constituting the sugar chain is adjusted so that the total number of monosaccharides in the compound is 20 or less in consideration of solubility in a supercritical fluid and practical utility. Is good.

糖鎖を構成する単糖の具体的な例としては、グルコース、ガラクトース、マンノース、タロース、イドース、グロース、アロース、アルトロース、キシロース、リキソース、アラビノース、リボース、フコース、ラムノース等のアルドース、フコース、ラムノース等のデオキシ糖、グルクロン酸、ガラクツロン酸、マンヌロン酸、イズロン酸、グルロン酸等のウロン酸、グルコサミン、ガラクトサミン、ムラミン酸等のアミノ糖が挙げられる。またこれらの糖鎖の有する反応性官能基としては、水酸基、アミノ基、およびカルボキシル基が挙げられる。ここで、糖鎖は、同一種類の単糖から構成されていても、2種類以上の単糖から構成されていてもよい。   Specific examples of monosaccharides constituting the sugar chain include glucose, galactose, mannose, talose, idose, growth, allose, altrose, xylose, lyxose, arabinose, ribose, fucose, rhamnose and other aldoses, fucose, and rhamnose. Deoxy sugars such as glucuronic acid, galacturonic acid, mannuronic acid, iduronic acid, and uronic acid such as guluronic acid, and amino sugars such as glucosamine, galactosamine, and muramic acid. Moreover, as a reactive functional group which these sugar chains have, a hydroxyl group, an amino group, and a carboxyl group are mentioned. Here, the sugar chain may be composed of the same type of monosaccharide or may be composed of two or more types of monosaccharide.

本発明の合成方法において、糖鎖の有する水酸基、アミノ基およびカルボキシル基についても、水酸基保護基、アミノ基保護基およびカルボキシル基保護基によりそれぞれ適宜保護して反応工程を実施するのがよい。   In the synthesis method of the present invention, the hydroxyl group, amino group, and carboxyl group of the sugar chain may be appropriately protected with a hydroxyl group protecting group, an amino group protecting group, and a carboxyl group protecting group, respectively, and the reaction step may be carried out.

ここで、水酸基保護基、アミノ基保護基およびカルボキシル基保護基については、当業者に周知の保護基を周知の方法により所望の位置に導入すればよい。具体的には、水酸基保護基としては、例えば、アセチル基、ベンゾイル基、モノクロロアセチル基、スルホン酸エステル基等を含むアシル系保護基、ベンジル基、メトキシベンジル基、トリチル基、トリフェニルメチル基、アリル基、シリルエーテル基等を含むエーテル系保護基が挙げられる。この水酸基保護基が、同一分子中に2個以上存在する場合には、これらは同一の水酸基保護基であっても、互いに異なる水酸基保護基であってもよい。アミノ基保護基としては、例えば、アセチル基、メチル基、カルバメイト基、ナフチル基、チオカルバメイト基、トリハロゲンアセチル基等が挙げられる。このアミノ保護基が、同一分子中に2個以上存在する場合には、これらは同一のアミノ保護基であっても、互いに異なるアミノ保護基であってもよい。カルボキシル基保護基としては、例えば、アルキル基、シリル基、チオアルキル基、アリール基等が挙げられる。このカルボキシル基保護基が、同一分子中に2個以上存在する場合には、これらは同一のカルボキシル基保護基であっても、互いに異なるカルボキシル基保護基であってもよい。   Here, as for the hydroxyl group protecting group, amino group protecting group and carboxyl group protecting group, a protecting group well known to those skilled in the art may be introduced at a desired position by a well known method. Specifically, as the hydroxyl protecting group, for example, an acyl protecting group including an acetyl group, a benzoyl group, a monochloroacetyl group, a sulfonic acid ester group, a benzyl group, a methoxybenzyl group, a trityl group, a triphenylmethyl group, Examples include ether-based protecting groups including allyl groups and silyl ether groups. When two or more hydroxyl protecting groups are present in the same molecule, they may be the same hydroxyl protecting groups or different hydroxyl protecting groups. Examples of the amino group protecting group include acetyl group, methyl group, carbamate group, naphthyl group, thiocarbamate group, trihalogen acetyl group and the like. When two or more amino protecting groups are present in the same molecule, they may be the same amino protecting group or different amino protecting groups. Examples of the carboxyl protecting group include an alkyl group, a silyl group, a thioalkyl group, and an aryl group. When two or more carboxyl group protecting groups are present in the same molecule, these may be the same carboxyl group protecting groups or different carboxyl group protecting groups.

また、本発明のグリコシル化反応においては、糖受容体は、分子内に少なくとも一つの水酸基を有する化合物であれば、特に限定されない。   In the glycosylation reaction of the present invention, the sugar acceptor is not particularly limited as long as it is a compound having at least one hydroxyl group in the molecule.

糖質高分子を目的の生成物とする場合には、糖受容体は、好ましくは、例えば下記の式(II)の糖単位を含む群から選択される1種または2種以上の化合物とするのがよい。
When a carbohydrate polymer is used as a target product, the sugar receptor is preferably one or more compounds selected from the group containing a saccharide unit of the following formula (II), for example. It is good.

(式中、Rは−OR14であり、R10は−OR15、−NまたはNHR16であり、R11は−OR17であり、R12は−OR18であり、R13は−H、−CH、−CHOR19またはCOOR20であり、R14およびR15は、互いに独立して、−H、水酸基保護基または水酸基を含むすべての反応性官能基が保護されている糖鎖であり、R16はアミノ基保護基であり、R17、R18およびR19は、それぞれ互いに独立して、−H、水酸基保護基または水酸基を含むすべての反応性官能基が保護されている糖鎖であり、R20はカルボキシル基保護基である。ただし、R14、R15、R17、R18およびR19のうち、少なくとも1つは−Hであるものとする。)。 Wherein R 9 is —OR 14 , R 10 is —OR 15 , —N 3 or NHR 16 , R 11 is —OR 17 , R 12 is —OR 18 , and R 13 is -H, -CH 3, a -CH 2 oR 19 or COOR 20, R 14 and R 15 independently of one another, -H, and all of the reactive functional group containing a hydroxyl-protecting group or a hydroxy group is protected R 16 is an amino group protecting group, and R 17 , R 18 and R 19 are each independently protected by —H, a hydroxyl protecting group or all reactive functional groups including a hydroxyl group. R 20 is a carboxyl protecting group, provided that at least one of R 14 , R 15 , R 17 , R 18 and R 19 is —H.) .

分子内に2つ以上の水酸基を有すると、目的とする水酸基以外にも糖供与体が結合してしまい、反応の選択性が低下してしまうので、生成する糖質高分子に特定の構造が求められる場合には、好ましくは適宜選択された1つの水酸基を有するようにするのがよい。   If there are two or more hydroxyl groups in the molecule, sugar donors will be bound in addition to the target hydroxyl group, and the selectivity of the reaction will be reduced. When required, it is preferable to have one hydroxyl group appropriately selected.

また、本発明のグリコシル化反応においては、糖供与体が糖受容体を兼ねる場合にも適用可能である。具体的には、下記の式(III)の糖単位を含む群から選択される1種または2種以上の糖単位を、触媒および溶媒としての超臨界流体の存在下に、反応させる。
The glycosylation reaction of the present invention is also applicable when a sugar donor also serves as a sugar acceptor. Specifically, one or more saccharide units selected from the group containing the saccharide unit of the following formula (III) are reacted in the presence of a catalyst and a supercritical fluid as a solvent.

(式中、R21は−OC(NH)CCl、−Cl、−BrまたはFであり、R22は−OH、−OR26、−NまたはNHR27であり、R23およびR24は、互いに独立して、−OHまたはOR26であり、R25は−H、−CH、−CHOH、−CHOR26またはCOOR28であり、R26は、互いに独立して、水酸基保護基、または水酸基を含む全ての反応性官能基が保護されている糖鎖であり、R27はアミノ基保護基であり、R28はカルボキシル基保護基である。ただし、R22、R23、R24またはR25のうち、少なくとも1つは水酸基(R25の場合には、−CHOH)であるものとする。)。 Wherein R 21 is —OC (NH) CCl 3 , —Cl, —Br or F, R 22 is —OH, —OR 26 , —N 3 or NHR 27 , and R 23 and R 24 are , Independently of one another, —OH or OR 26 , R 25 is —H, —CH 3 , —CH 2 OH, —CH 2 OR 26 or COOR 28 , and R 26 , independently of one another, is a hydroxyl group Protecting group or sugar chain in which all reactive functional groups including hydroxyl group are protected, R 27 is an amino group protecting group, and R 28 is a carboxyl group protecting group, provided that R 22 , R 23 , R 24 or R 25 , at least one is a hydroxyl group (in the case of R 25 , it is assumed to be —CH 2 OH).

この場合には、式(III)の糖単位は、1つまたは2つ以上の反応性水酸基を含むので、この反応性水酸基と、他の分子の脱離基とが反応して、グリコシル化反応が起こり、糖質高分子が合成される。   In this case, since the saccharide unit of the formula (III) contains one or more reactive hydroxyl groups, the reactive hydroxyl group reacts with a leaving group of another molecule, thereby causing a glycosylation reaction. Occurs and a carbohydrate polymer is synthesized.

また、本発明のグリコシル化反応において、特に配糖体を目的の生成物とする場合には、糖供与体として、好ましくは、下記式(IV)で定義される糖単位を含む群から選択される1種を使用するのがよい。
In the glycosylation reaction of the present invention, particularly when a glycoside is used as a target product, the sugar donor is preferably selected from the group containing a saccharide unit defined by the following formula (IV). It is recommended to use one kind.

(式中、R29は−OC(NH)CCl、−Cl、−BrまたはFであり、R30は−OR34、−NまたはNHR35であり、R31およびR32は−OR34であり、R33は−H、−CH、−CHOR34、またはCOOR36であり、R34は、互いに独立して、水酸基保護基、または水酸基を含む全ての反応性官能基が保護されている糖鎖であり、R35はアミノ基保護基であり、R36はカルボキシル基保護基である。)。 Wherein R 29 is —OC (NH) CCl 3 , —Cl, —Br or F, R 30 is —OR 34 , —N 3 or NHR 35 , and R 31 and R 32 are —OR 34. R 33 is —H, —CH 3 , —CH 2 OR 34 , or COOR 36 , and R 34 is independently of each other protected by a hydroxyl protecting group or all reactive functional groups containing a hydroxyl group. R 35 is an amino group protecting group, and R 36 is a carboxyl group protecting group).

この場合には、糖受容体は、好ましくはジアシルグリセロール、セラミド、ステロールまたは分子内に少なくとも一つの水酸基を有しているテルペン等の脂質、および下記の式(V)で示される飽和脂肪族アルコールまたは不飽和脂肪族アルコールとするのがよい。   In this case, the sugar acceptor is preferably a diacylglycerol, a ceramide, a sterol or a lipid such as a terpene having at least one hydroxyl group in the molecule, and a saturated aliphatic alcohol represented by the following formula (V) Alternatively, an unsaturated fatty alcohol is preferred.

R−OH (V)
(式中、Rは直鎖状、分枝鎖状、側鎖を有しない環状または側鎖を有する環状の飽和脂肪族基であるか、或いは1または2以上の不飽和結合を含む前記飽和脂肪族基に対応する不飽和脂肪族基である)。
R-OH (V)
(In the formula, R is a linear, branched, cyclic having no side chain or a cyclic saturated aliphatic group having a side chain, or containing one or more unsaturated bonds. Unsaturated aliphatic group corresponding to the group).

ここで、ステロールとしては、コレステロール、β−エルゴステロール、シトステロール、コレスタノール、スチグマステロール、エピコプロスタノール、コプロスタノール等の一価アルコールの他、エストリオール、エストラジオール等の多価アルコールが挙げられる。さらに、分子内に、水酸基以外の反応性官能基、すなわちカルボニル基、カルボキシル基、およびアルデヒド基を有する場合には、当業者に周知の保護基を周知の方法により所望の位置に導入した後に反応に供することが望ましく、カルボニル基を有するステロールとして、プレドニソン、アンドロステロン、エストロン、テストステロン、プレドニソロン等が、カルボキシル基を有するステロールとして、コール酸、コラン酸、デオキシコール酸、リトコール酸等が、また、アルデヒド基を有するステロールとして、アルドステロン、ストロファンチジン等が挙げられる。保護基としては、カルボニル基についてはジメチルアセタール基、ジエチルアセタール基、ジベンジルアセタール基、ジアセチルアセタール基、1,3−ジオキサンアセタール基、S,S’−ジメチルアセタール基等が、カルボキシル基については、ベンジルエステル基、トリクロロエステル基、シクロヘキシルエステル等が、またアルデヒド基についてはジメチルアセタール基、ジエチルアセタール基、ジベンジルアセタール基、ジアセチルアセタール基等が挙げられる。   Here, examples of the sterol include monohydric alcohols such as cholesterol, β-ergosterol, sitosterol, cholestanol, stigmasterol, epicoprostanol, and coprostanol, and polyhydric alcohols such as estriol and estradiol. Furthermore, in the case where the molecule has a reactive functional group other than a hydroxyl group, that is, a carbonyl group, a carboxyl group, and an aldehyde group, the reaction is carried out after introducing a protecting group well known to those skilled in the art to a desired position by a well known method. As sterols having a carbonyl group, prednisone, androsterone, estrone, testosterone, prednisolone and the like, and as sterols having a carboxyl group, cholic acid, cholanic acid, deoxycholic acid, lithocholic acid and the like, Examples of sterols having an aldehyde group include aldosterone and strophantidine. As the protecting group, for carbonyl group, dimethyl acetal group, diethyl acetal group, dibenzyl acetal group, diacetyl acetal group, 1,3-dioxane acetal group, S, S′-dimethyl acetal group, etc., and for carboxyl group, Benzyl ester group, trichloro ester group, cyclohexyl ester, etc., and aldehyde group include dimethyl acetal group, diethyl acetal group, dibenzyl acetal group, diacetyl acetal group and the like.

テルペンは、イソプレン単位が2つ以上、鎖状、または環状に連なった化合物であり、そのイソプレン単位の数により、モノテルペン(イソプレン単位が2個)、セスキテルペン(3個)、ジテルペン(4個)、セスタテルペン(5個)、トリテルペン(6個)、テトラテルペン(8個)に分類される。本発明においては、いずれのテルペンも反応に供することが可能であるが、当然のことながら、分子内に少なくとも一つの水酸基を持っていることが必須である。   A terpene is a compound in which two or more isoprene units are linked in a chain or cyclic manner, and depending on the number of isoprene units, monoterpenes (two isoprene units), sesquiterpenes (three), diterpenes (four) ), Sesterterpenes (5), triterpenes (6), and tetraterpenes (8). In the present invention, any terpene can be used for the reaction, but it is of course essential to have at least one hydroxyl group in the molecule.

上記要件を満たすテルペンとしては、例えばネロール、(+)−リナロオール、(+)−イソメントール、γ―テルピネオール、(−)−メントール、(+)−ボルネオール、(−)−イソボルネオール等のモノテルペン、ファルネソール、(+)−ネロリドール、グアイオール等のセスキテルペン、フィトール、イソフィトール、ゲラニルゲラニオール等のジテルペン、アンブレイン、α−オノセリン、アグノステロール、オイホール、ラノステロール等のトリテルペンが挙げられる。さらに、テルペン分子内に水酸基以外の反応性官能基、例えばカルボキシル基、カルボニル基を有する場合には、当業者に周知の保護基を周知の方法により所望の位置に導入した後に反応に供することが望ましい。   Examples of terpenes satisfying the above requirements include monoterpenes such as nerol, (+)-linalool, (+)-isomenthol, γ-terpineol, (−)-menthol, (+)-borneol, (−)-isoborneol. , Sesquiterpenes such as farnesol, (+)-nerolidol and guaiool, diterpenes such as phytol, isophytol and geranylgeraniol, and triterpenes such as ambrain, α-onoserine, agnosterol, euphor and lanosterol. Furthermore, when the terpene molecule has a reactive functional group other than a hydroxyl group, such as a carboxyl group or a carbonyl group, a protective group well known to those skilled in the art can be introduced into a desired position by a well-known method and then subjected to the reaction. desirable.

また、アルコールとしては、式(V)で定義のとおり、直鎖状、分枝鎖状、側鎖を有しない環状または側鎖を有する環状の飽和および不飽和脂肪族アルコールを用いることができ、好ましくは、1価のアルコールとするのがよい。さらに、溶媒である超臨界流体への溶解性等を考慮して、好ましくは炭素数を1個から30個までとするのがよいが、さらに好ましくは炭素数を1個から10個までとするのがよい。   Further, as the alcohol, as defined in the formula (V), linear, branched, cyclic having no side chain or cyclic saturated and unsaturated aliphatic alcohol having a side chain can be used. Preferably, monohydric alcohol is used. Further, considering the solubility in a supercritical fluid as a solvent, the number of carbons is preferably 1 to 30 and more preferably 1 to 10 carbons. It is good.

本発明のグリコシル化反応に好ましいアルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、1−ペンタノール、1−ヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、1−ノナノール、1−デカノール等の直鎖状飽和アルコール、アリルアルコール(2−プロペン−1−オール)、2−ペンテン−1−オール、2−プロピン−1−オール等の直鎖状不飽和アルコール、t−ブチルアルコール、3−エチル−3−ペンタノール、3−メチル−2−ペンタノール、5−メチル−2−ヘキサノール、シクロヘキサンメタノール、シクロオクタンメタノール等の分枝鎖状飽和アルコール、4−n−プロピル−1−ヘプテン−4−オール、2−メチル−1−ペンテン−3−オール、3−エチル−5−ヘキセン−3−オール等の分枝鎖状不飽和アルコール、シクロブタノール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、シクロヘプタノール、シクロオクタノール等の側鎖を有しない環状飽和アルコール、2−シクロヘキセノール等の側鎖を有しない環状不飽和アルコール、2−メチルシクロヘキサノール、3−メチルシクロヘキサノール、1−メチルシクロヘプタノール、1−エチルシクロヘキサノール等の側鎖を有する環状飽和アルコール、また3−メチル−2−シクロヘキセン−1−オール等の側鎖を有する環状の不飽和アルコールを挙げることができる。   Preferred alcohols for the glycosylation reaction of the present invention include, for example, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, Linear saturated alcohols such as 1-nonanol and 1-decanol, linear unsaturated alcohols such as allyl alcohol (2-propen-1-ol), 2-penten-1-ol and 2-propyn-1-ol Branched saturated alcohols such as t-butyl alcohol, 3-ethyl-3-pentanol, 3-methyl-2-pentanol, 5-methyl-2-hexanol, cyclohexanemethanol, cyclooctanemethanol, 4-n -Propyl-1-hepten-4-ol, 2-methyl-1-pentene-3 Branched unsaturated alcohols such as all, 3-ethyl-5-hexen-3-ol, cyclic saturated alcohols having no side chain such as cyclobutanol, cyclopentanol, cyclohexanol, cycloheptanol, cyclooctanol, Cyclic unsaturated alcohols having no side chain such as 2-cyclohexenol, cyclic saturated alcohols having a side chain such as 2-methylcyclohexanol, 3-methylcyclohexanol, 1-methylcycloheptanol, 1-ethylcyclohexanol In addition, cyclic unsaturated alcohols having a side chain such as 3-methyl-2-cyclohexen-1-ol can be mentioned.

本発明のグリコシル化反応において、さらには糖受容体を、下記の式(VI)で示されるアミノ酸およびポリペプチドを含む群から選択される1種の化合物とするのがよい。
In the glycosylation reaction of the present invention, the sugar receptor is preferably a compound selected from the group comprising amino acids and polypeptides represented by the following formula (VI).

(式中、R37は−HまたはCHであり、R38はアミノ基保護基、ペプチド鎖または糖鎖が結合したペプチド鎖であり、R39はカルボキシル基保護基、ぺプチド鎖または糖鎖が結合したペプチド鎖である。ただし、R38および/またはR39が糖鎖が結合したペプチド鎖である場合には、その糖鎖の水酸基を含むすべての反応性官能基は保護されているものとする。)。 (In the formula, R 37 is —H or CH 3 , R 38 is an amino group protecting group, a peptide chain to which a peptide chain or a sugar chain is bonded, and R 39 is a carboxyl group protecting group, a peptide chain or a sugar chain. In the case where R 38 and / or R 39 is a peptide chain to which a sugar chain is bonded, all reactive functional groups including the hydroxyl group of the sugar chain are protected. And).

ここでいうペプチド鎖とは、2個以上のアミノ酸残基がペプチド結合により連なった化合物の他、1個のアミノ酸残基で構成される場合も含み、このペプチド鎖のN末端のアミノ基およびC末端のカルボキシル基は保護されていることが望ましい。アミノ酸残基の数が多くなると超臨界流体への溶解性と化合物の安定性が低下するので、化合物全体としてのアミノ酸残基の数は、5以下であることが望ましい。   The peptide chain referred to here includes not only a compound in which two or more amino acid residues are linked by peptide bonds, but also a case where it is composed of one amino acid residue. It is desirable that the terminal carboxyl group be protected. As the number of amino acid residues increases, the solubility in the supercritical fluid and the stability of the compound decrease, so the number of amino acid residues as a whole compound is desirably 5 or less.

カルボキシル基保護基としては、メチルエステル基、エチルエステル基、ベンジルエステル基、t−ブチルエステル基等が挙げられる。またアミノ基保護基としては、ベンジルオキシカルボニル基、p−トルエンスルフォニル基、t−ブチルオキシカルボニル基、p−メトキシベンジルオキシカルボニル基、t−アミルオキシカルボニニル基、イソボルニルオキシカルボニル基、トリフェニルメチル基、9−フルオレニルメチルオキシカルボニル基、5−ベンズイソキサゾリルメチレンオキシカルボニル基等が挙げられる。   Examples of the carboxyl protecting group include a methyl ester group, an ethyl ester group, a benzyl ester group, a t-butyl ester group, and the like. Examples of amino group protecting groups include benzyloxycarbonyl group, p-toluenesulfonyl group, t-butyloxycarbonyl group, p-methoxybenzyloxycarbonyl group, t-amyloxycarboninyl group, isobornyloxycarbonyl group, Examples thereof include a phenylmethyl group, a 9-fluorenylmethyloxycarbonyl group, and a 5-benzisoxazolylmethyleneoxycarbonyl group.

また、ペプチド鎖中の反応性官能基には、上記アミノ基、カルボキシル基の他、水酸基、チオール基、グアニジノ基、イミダゾール基が含まれ、これらはいずれも公知の方法により保護されている必要がある。例えば、水酸基の保護基としては、ベンジル基、t−ブチル基等が挙げられる。またチオール基の保護基としては、ベンジル基、メトキシベンジル基、メチルベンジル基、トリチル基、アセトアミドメチル基、カルボメトキシスルフェニル基、ベンジルオキシメチル基、フェロセニルメチル基、ジメチルホスフィノチオイル基等が挙げられる。   In addition to the amino group and carboxyl group, the reactive functional group in the peptide chain includes a hydroxyl group, a thiol group, a guanidino group, and an imidazole group, all of which must be protected by a known method. is there. For example, examples of the hydroxyl-protecting group include a benzyl group and a t-butyl group. In addition, as a protecting group for thiol group, benzyl group, methoxybenzyl group, methylbenzyl group, trityl group, acetamidomethyl group, carbomethoxysulfenyl group, benzyloxymethyl group, ferrocenylmethyl group, dimethylphosphinothioyl group Etc.

さらにペプチド鎖が糖鎖を有する場合は、この糖鎖はペプチド鎖中のアラニンまたはスレオニン中の水酸基とO−グリコシド結合したものを用いることが好ましい。この糖鎖には、上述のとおり、多数の種類が想定されるが、生成する配糖体に特定の構造が求められる場合には、ペプチド鎖との結合に使われていない糖鎖中の他の水酸基、アミノ基、およびカルボキシル基を保護したものを用いることが重要である。   Further, when the peptide chain has a sugar chain, it is preferable to use a sugar chain in which an alanine in the peptide chain or a hydroxyl group in threonine and an O-glycoside bond are used. As described above, many types of sugar chains are assumed. However, when a specific structure is required for the glycoside to be produced, other sugar chains that are not used for binding to peptide chains are used. It is important to use those in which the hydroxyl group, amino group, and carboxyl group are protected.

また、例えば上述したようなステロール、アミノ酸、ポリペプチドおよび糖鎖が結合しているペプチド鎖は、いずれも同じような溶解度を有しているので、いずれも本発明のグリコシル化反応に適用して好適である。   In addition, for example, since sterols, amino acids, polypeptides, and peptide chains to which sugar chains are bound as described above all have the same solubility, all are applied to the glycosylation reaction of the present invention. Is preferred.

例えば、糖受容体が溶媒としての超臨界流体に溶解しにくい場合には、糖受容体を溶解させる量の添加物質を、本発明の目的を損なわない範囲で、さらに加えて反応させるのがよい。   For example, when the sugar acceptor is difficult to dissolve in the supercritical fluid as a solvent, an additional substance that dissolves the sugar acceptor may be added and reacted within a range that does not impair the object of the present invention. .

この場合には、このましい添加物質としては、例えばクロロホルム、ジエチルエーテル、アセトニトリル、ジクロロメタン等が挙げられる。これらには従来有機溶媒として使用されている物質も含まれるが、本発明のグリコシル化反応によれば、糖受容体が超臨界溶媒に溶解する最低限の量でよいので、これらが添加物質として使用される量は、従来溶媒として使用される量よりも顕著に減少させることができる。具体的には例えば1/10程度の量にすることができる。   In this case, examples of preferable additives include chloroform, diethyl ether, acetonitrile, and dichloromethane. These include substances that are conventionally used as organic solvents. However, according to the glycosylation reaction of the present invention, the minimum amount that the sugar acceptor dissolves in the supercritical solvent is sufficient, so these are added substances. The amount used can be significantly reduced over the amount conventionally used as a solvent. Specifically, for example, the amount can be about 1/10.

また、配糖体を合成する場合であって、配糖体中の糖部分にさらに糖を伸長させる場合には、下記の式(VII)の糖単位を含む群から選択される1種の糖受容体を用いればよい。
In addition, when synthesizing a glycoside and further extending the sugar to the sugar moiety in the glycoside, one kind of sugar selected from the group containing a sugar unit of the following formula (VII) A receptor may be used.

(式中、R40は−OR45であり、R41は−OR46、−Nまたは−NHR47であり、R42は−OR48であり、R43は−OR49であり、R44は−H、−CH、−CHOR50または−COOR51であり、R45は、水酸基から水素原子がとれた、ジアシルグリセロール、セラミド、ステロール、テルペン、ペプチド鎖または糖鎖が結合したペプチド鎖であるか、或いは飽和脂肪族基または不飽和脂肪族基であり、R46は−H、水酸基保護基または水酸基を含む全ての反応性官能基が保護された糖鎖であり、R47はアミノ基保護基であり、R48、R49およびR50は、それぞれ互いに独立して、−H、水酸基保護基または水酸基を含む全ての反応性官能基が保護された糖鎖であり、R51はカルボキシル基保護基である。ただし、R46、R48、R49およびR50は、すべてが水酸基保護基である場合はないものとし、R46、R48、R49およびR50のうち、いずれか1つは−Hであるか、またはR46、R48、R49およびR50のいずれもが−Hではない場合には、糖鎖の一つは、未保護の水酸基を一つ有するものとする。)。 Wherein R 40 is —OR 45 , R 41 is —OR 46 , —N 3 or —NHR 47 , R 42 is —OR 48 , R 43 is —OR 49 , R 44 Is —H, —CH 3 , —CH 2 OR 50 or —COOR 51 , wherein R 45 is a peptide in which diacylglycerol, ceramide, sterol, terpene, peptide chain or sugar chain is bonded, in which a hydrogen atom is removed from a hydroxyl group R 46 is a sugar chain in which all reactive functional groups including -H, hydroxyl protecting group or hydroxyl group are protected, and R 47 is a saturated aliphatic group or unsaturated aliphatic group. an amino group protecting group, R 48, R 49 and R 50 is each independently of one another, -H, a sugar chain in which all of the reactive functional groups protected, including a hydroxyl protecting group or a hydroxyl group, R 51 A carboxyl group protecting group. However, R 46, R 48, R 49 and R 50 is all and no case is a hydroxyl-protecting group, among R 46, R 48, R 49 and R 50, any Or one of them is -H, or when R 46 , R 48 , R 49 and R 50 are not -H, one of the sugar chains has one unprotected hydroxyl group And).

ここで、飽和または不飽和脂肪族基とは、上述の式(IV)のRにおいて定義したとおりであって、直鎖状、分枝鎖状、側鎖を有しない環状または側鎖を有する環状の飽和脂肪族基であるか、或いは1または2以上の不飽和結合を含む前記飽和脂肪族基に対応する不飽和脂肪族基とするのがよい。このとき溶媒である超臨界流体への溶解性等を考慮して、好ましくは炭素数が1個から30個まで、さらに好ましくは1個から10個までとするのがよい。   Here, the saturated or unsaturated aliphatic group is as defined in R of the above formula (IV), and is linear, branched, cyclic without side chain or cyclic with side chain Or a saturated aliphatic group corresponding to the saturated aliphatic group containing one or more unsaturated bonds. At this time, considering the solubility in a supercritical fluid as a solvent, the carbon number is preferably 1 to 30 and more preferably 1 to 10.

また、ペプチド鎖とは、上述の式(V)で定義したとおりである。また、上述のとおり、糖受容体が溶媒としての超臨界流体に溶解しにくい場合には、糖受容体を溶解させる量の添加物質を、本発明の目的を損なわない範囲で、さらに加えて反応させるのがよい。   The peptide chain is as defined in the above formula (V). Further, as described above, when the sugar receptor is difficult to dissolve in the supercritical fluid as a solvent, an additional substance that dissolves the sugar receptor is further added within the range that does not impair the object of the present invention. It is good to let them.

反応生成物から除去された気体状のCOは、例えばコンプレッサ等を用いて、ボンベに再充填して再利用することができる。また、炭酸ナトリウム(NaCO)を用いて、COを捕集することで回収し、再利用してもよい。 The gaseous CO 2 removed from the reaction product can be reused by refilling the cylinder, for example, using a compressor or the like. Further, with sodium carbonate (Na 2 CO 3), was recovered by collecting the CO 2, may be reused.

このように、本発明のグリコシル化反応は、反応溶媒として超臨界流体を用いるので、特に溶媒の除去工程が極めて簡易である。従って、工業的な生産にはより効果的である。また、従来使用されている含ハロゲン化合物等を使用しないかまたはその使用量を顕著に減少させることができるので、環境に対する負荷を減少させることができる。   Thus, since the glycosylation reaction of the present invention uses a supercritical fluid as a reaction solvent, the solvent removal step is particularly simple. Therefore, it is more effective for industrial production. Moreover, since the halogen-containing compound etc. which are conventionally used are not used or the usage-amount can be reduced notably, the load with respect to an environment can be reduced.

本発明のグリコシル化反応に適用される反応装置は、従来の反応装置と同様の装置を使用することができる。   As the reaction apparatus applied to the glycosylation reaction of the present invention, an apparatus similar to a conventional reaction apparatus can be used.

以下、図を参照して、本発明のグリコシル化反応の実施に適用してこのましい反応装置の概略的な構成につき簡単に説明する。なお、各図は発明を理解できる程度に各構成の配置関係を概略的に示してあるに過ぎず、したがって本発明を図示例に限定するものではない。   Hereinafter, with reference to the drawings, a schematic configuration of this preferred reaction apparatus applied to the implementation of the glycosylation reaction of the present invention will be briefly described. Each drawing merely schematically shows the arrangement relationship of each component to such an extent that the invention can be understood. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated example.

図24は、本発明のグリコシル化反応に適用してこのましい反応装置の構成要素の配置関係について概略的に説明するためのブロック図である。   FIG. 24 is a block diagram for schematically explaining the arrangement relationship of the components of this preferred reactor applied to the glycosylation reaction of the present invention.

本発明の合成方法に適用して好ましい反応装置は、所望の溶媒を供給する高圧ボンベ10と、この高圧ボンベ10に、例えば耐圧ホースにより接続されていて溶媒を加圧して供給するための加圧ポンプ20と、この加圧ポンプ20に接続されている少なくとも25Mpa(メガパスカル)まで耐圧である反応容器30とを具えている。反応容器30は、反応温度を調節するための恒温槽内に設置されている。加圧ポンプ20と反応容器30との間には容器開閉バルブ42が設けられている。容器開閉バルブ42と反応容器30との間にはリークバルブ44が設けられている。加圧ポンプ20と容器開閉バルブ42の間には、反応容器30に供給される溶媒の圧力を監視するための圧力調節計52が設けられている。また、容器開閉バルブ42とリークバルブ44との間には、反応容器30内の圧力状態を監視するための容器圧力計54が設けられている。   A preferable reaction apparatus applied to the synthesis method of the present invention includes a high-pressure cylinder 10 for supplying a desired solvent, and a pressurization for supplying the solvent under pressure by being connected to the high-pressure cylinder 10 by, for example, a pressure hose. A pump 20 and a reaction vessel 30 having a pressure resistance of at least 25 MPa (megapascal) connected to the pressurizing pump 20 are provided. The reaction vessel 30 is installed in a thermostat for adjusting the reaction temperature. A container opening / closing valve 42 is provided between the pressurizing pump 20 and the reaction container 30. A leak valve 44 is provided between the container opening / closing valve 42 and the reaction container 30. A pressure controller 52 for monitoring the pressure of the solvent supplied to the reaction vessel 30 is provided between the pressurization pump 20 and the vessel opening / closing valve 42. A vessel pressure gauge 54 for monitoring the pressure state in the reaction vessel 30 is provided between the vessel opening / closing valve 42 and the leak valve 44.

溶媒の反応容器30内への供給工程につき説明する。容器開閉バルブ42を閉じた状態で、高圧ボンベ10から溶媒を供給する。供給された溶媒を加圧ポンプ20により所定の圧力に加圧する。この圧力を、圧力調節計52により監視して、所定の圧力になるように調節する。次いで、容器開閉バルブ42を開いて溶媒を反応容器内30内に導入する。反応容器30内の圧力が選択された溶媒が超臨界流体となる圧力となるように、容器圧力計54により監視しつつこれらの操作を繰り返す。このようにして、反応容器30内の圧力を所定の圧力となるように設定する。なお、反応温度の調節は図示されていない恒温槽により行われる。   The step of supplying the solvent into the reaction vessel 30 will be described. With the container opening / closing valve 42 closed, the solvent is supplied from the high pressure cylinder 10. The supplied solvent is pressurized to a predetermined pressure by the pressure pump 20. This pressure is monitored by the pressure controller 52 and adjusted to a predetermined pressure. Next, the container opening / closing valve 42 is opened to introduce the solvent into the reaction container 30. These operations are repeated while monitoring with the vessel pressure gauge 54 so that the pressure in the reaction vessel 30 becomes a pressure at which the selected solvent becomes a supercritical fluid. In this way, the pressure in the reaction vessel 30 is set to be a predetermined pressure. The reaction temperature is adjusted by a thermostat not shown.

具体的には、溶媒として二酸化炭素の超臨界流体を用いた場合には、温度31℃以上、圧力7.5Mpa(メガパスカル)以上の条件下で、超臨界流体として存在して、溶媒としての機能を発揮する。加える圧力は、装置の強度等を考慮して、25Mpa以下とするのがよい。また、反応温度は、150℃より高い温度では、反応に使用される糖類が炭化してしまうので150℃以下とするのがよい。   Specifically, when a supercritical fluid of carbon dioxide is used as a solvent, it exists as a supercritical fluid under the conditions of a temperature of 31 ° C. or higher and a pressure of 7.5 Mpa (megapascal) or higher. Demonstrate the function. The pressure to be applied is preferably 25 MPa or less in consideration of the strength of the apparatus. Moreover, since the saccharide | sugar used for reaction will carbonize at reaction temperature higher than 150 degreeC, it is good to set it as 150 degrees C or less.

次いで、反応終了後の溶媒の除去工程につき説明する。反応容器30を恒温槽から取り出して、常温まで放冷する。この操作により、反応容器30内で超臨界状態であった溶媒が気相の状態に転移する。次いでリークバルブ44を開いて気相状の溶媒を反応容器30内から放出させる。このとき、容器圧力計54により反応容器30内の圧力を監視しつつ、溶媒の除去を行うのがよい。また、リークバルブ44に例えばコンプレッサ等を介して別の高圧ボンベを接続して、この高圧ボンベにリークバルブ44から放出される気体状の溶媒を捕集して回収し、再充填して再利用することもできる。   Next, the process for removing the solvent after completion of the reaction will be described. The reaction container 30 is taken out from the thermostat and allowed to cool to room temperature. By this operation, the solvent that was in a supercritical state in the reaction vessel 30 is transferred to a gas phase state. Next, the leak valve 44 is opened to release the gas phase solvent from the reaction vessel 30. At this time, it is preferable to remove the solvent while monitoring the pressure in the reaction vessel 30 with the vessel pressure gauge 54. Further, another high-pressure cylinder is connected to the leak valve 44 through, for example, a compressor, and the gaseous solvent discharged from the leak valve 44 is collected and collected in the high-pressure cylinder, and is refilled and reused. You can also

生成物は、クロマトグラフィ等の従来一般的な方法により精製されるが、この精製工程については、本発明の要旨ではないのでその詳細な説明は省略する。   The product is purified by a conventional general method such as chromatography, but since this purification step is not the gist of the present invention, detailed description thereof is omitted.

以下、実施例により、本発明の構成をより詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, although an example explains the composition of the present invention in detail, the present invention is not limited to this.

実施例中の得られたゼオライト類似体の評価は、下記の方法により行った。   The obtained zeolite analogs in the examples were evaluated by the following methods.

(1)粉末X線回折分析
本発明のゼオライト類似体の生成、およびゼオライト類似体内への遷移金属(例えば、Zr)の導入を確認するために、以下のように粉末X線回折分析を行った。分析に用いた装置は、MacScience MXP3HFであり、粉末試料をガラスホルダーにマウントし、40°〜2°2θCuKαによりX線照射した。測定は40kv/20mA、DS1.00deg、SS1.00deg、RS0.15mm、specimen rotated at 360deg/sec、3800points(2.01°to40°in0.01°steps)の条件で行った。
(1) Powder X-ray diffraction analysis In order to confirm the formation of the zeolite analog of the present invention and the introduction of a transition metal (for example, Zr) into the zeolite analog, powder X-ray diffraction analysis was performed as follows. . The apparatus used for the analysis was MacScience MXP3HF, and the powder sample was mounted on a glass holder and irradiated with X-rays at 40 ° to 2 ° 2θCuKα. The measurement was performed under the conditions of 40 kv / 20 mA, DS 1.00 deg, SS 1.00 deg, RS 0.15 mm, specific rotated at 360 deg / sec, 3800 points (2.01 ° to 40 ° in 0.01 ° steps).

(2)分子軌道計算
ゼオライト類似体およびにZr骨格置換型ゼオライト類似体のそれぞれから、HO分子を脱離することによりルイス酸性が発現することを、分子軌道計算法によって確認した。分子軌道計算に用いた装置は、Compaq社製Alpha
server,ES45システム、およびBestsystems社製PC並列クラスタシステム,HPC2000_APPROである。クラスターモデルに対して、周知のエネルギー勾配法(例えば、Christopher J.Cramer、Essentials of Computational Chemistry,Theories and Models、John Wiley & Sons,LTD Baffins Lane,Chichester,West Sussex,PO19 1UD,England、Copyright 2002参照)によって全ての結合距離を最適化した。
(2) Molecular orbital calculation It was confirmed by molecular orbital calculation method that Lewis acidity was developed by desorbing H 2 O molecules from each of the zeolite analog and the Zr skeleton-substituted zeolite analog. The apparatus used for molecular orbital calculation is Alpha manufactured by Compaq.
server, ES45 system, and PC parallel cluster system manufactured by Bestsystems, HPC2000_APPRO. Well-known energy gradient methods (eg, Christopher J. Cramer, Essentials of Computational Chemistry, Theories and Models, John Wiley & Sons, United States ) To optimize all bond distances.

(3)微細構造観察
Hitachi FB−2100集束イオンビーム加工観察装置により、遷移金属を導入したゼオライト類似体を含む粘土質珪藻土中の珪藻化石薄膜を形成し、その断面を、Hitachi HD−2000超薄膜評価装置の透過型電子顕微鏡および走査型電子顕微鏡を用いて、観察した。
(3) Microstructure observation Using a Hitachi FB-2100 focused ion beam processing observation apparatus, a diatom fossil thin film in a clay diatomaceous earth containing a zeolite analog into which a transition metal was introduced was formed, and the cross section of the diatom fossil thin film was obtained. Observation was performed using a transmission electron microscope and a scanning electron microscope of the evaluation apparatus.

(4)元素分布分析
上記(3)微細構造観察で使用したものと同じ珪藻化石表面の粒状集合体の元素分布を、Hitachi HD−2000超薄膜評価装置のEDX(エネルギー分散法)により分析した。
(4) Element distribution analysis The element distribution of the granular aggregate on the diatom fossil surface same as that used in the above (3) microstructure observation was analyzed by EDX (energy dispersion method) of Hitachi HD-2000 ultra-thin film evaluation apparatus.

(5)元素組成および定量分析
上記(3)微細構造観察で使用したものと同じ珪藻化石表面の粒状集合体の微量領域において、その元素組成および定量分析を、Hitachi FB−2100超薄膜評価装置のEDX装置を用いて行った。
(5) Elemental composition and quantitative analysis In the trace region of the granular aggregate on the surface of the same diatom fossil used in the above (3) microstructure observation, the elemental composition and quantitative analysis were performed using the Hitachi FB-2100 ultrathin film evaluation apparatus. This was performed using an EDX apparatus.

(6)NMR測定
本発明において製造したルイス酸触媒およびその他種々の触媒を使用して得られた配糖体について、H−NMR測定(装置:日本電子データム(JEOL)
JNM−LA400 FT NMR SYSTEM(400MHz)を行った。
(6) NMR measurement About the glycoside obtained using the Lewis acid catalyst and other various catalysts produced in the present invention, 1 H-NMR measurement (apparatus: JEOL)
JNM-LA400 FT NMR SYSTEM (400 MHz) was performed.

H−NMR値は、測定温度:27℃において、重クロロホルムCDCl溶媒中テトラメチルシランを内部標準として測定した。δ値は、ppmで、結合定数(J)はHzで表記した。データ中、sは一重線、dは二重線、mは多重線を意味する。
(参考例1)理想式NaAlSi ・H Oで表される方沸石結晶の粉末X線回折
理想式NaAlSi・HOで表される方沸石結晶について、粉末X線回折分析を行った。この粉末X線回折線を、図1に示す。図1において、数字は理想式NaAlSi・HOの組成の方沸石結晶面を示すミラー指数を表し、括弧内は結晶構造中の原子同士の距離を示す原子間距離である。複数のピークが観測されたが、ミラー指数211、400、332の結晶面のピーク強度が特に顕著であった。これら3つの結晶面の原子間距離が方沸石の同定に特に重要である。

(参考例2)Na 10 Mg Al 16 Si 32 96 ・25H Oで表されるMg交換型ゼオライト類似体結晶の粉末X線回折
これまで知られている天然鉱物の中で、カチオンとしてNaの他にMgを含むゼオライト類似体結晶について、粉末X線回折を行った。この粉末X線回折線を図2に示す。図2において、数字は方沸石の中のカチオンが、部分的にNaからMgに交換されたMg交換型ゼオライト類似体Na10MgAl16Si3296・25HOの組成の方沸石結晶面を示すミラー指数を表し、括弧内は結晶構造中の原子同士の距離を示す原子間距離である。参考例1の理想式NaAlSi・HOで表される方沸石結晶に比べ、ミラー指数211、400(410)の原子間距離が0.1〜0.3Å伸張した。この結果から、ゼオライト類似体ではカチオンの種類が部分的にNaからMgに変わることで、これらの結晶面の原子間距離が変化することがわかる。

(実施例1)北海道幾千世産珪藻土を原料としたゼオライト類似体の製造とX線粉末回折線による分析
1.1 北海道幾千世産珪藻土(原料)の酸・アルカリによる前処理
原料の北海道幾千世産の粘土質珪藻土を、以下のように、酸・アルカリ溶液により前処理し、不純物を除去した。幾千世産珪藻土は北海道十勝郡浦幌町字幾千世から産出する粘土質珪藻土であり、上部中新統(530〜1120万年前)の海洋堆積物である幾千世層と直別層から採掘され、海産珪藻の細胞壁を主成分とする。具体的には、珪藻土原岩18gをハンマーで破砕し、30%過酸化水素水(100ml)および36%塩酸溶液(100ml)で水熱処理を行った後に、0.1%のピロリン酸ナトリウム溶液を加えたデカンテーションを2回行い、不純物を除去した。

1.2 酸・アルカリによる前処理後の珪藻土の鉱物組成分析
上記1.1に示した前処理後の北海道幾千世産珪藻土の鉱物組成を、X線粉末回折を用いて分析した(図4)。図4において、M1はイライト−トリオクトヘドラル(002)、白雲母−2M(002)であり、白雲母−3T(003)、M2はイライト−2M(110、11−1)、白雲母−3T(100)であり、Q1は石英(021)であり、R1はクリストバライト(101)、灰長石(−201)であり、R2はアルバイト(111)、灰長石(111)であり、Q2は石英(101)であり、R3はアルバイト(040、002)、灰長石(040、002)であり、M3は白雲母−2M(−312、021、116、310)、白雲母−3T(111、112)であり、Q3は石英(110)であり、Q4は石英(102)である。図4の結果は、この粘土質珪藻土は、雲母類粘土鉱物としてイライトと白雲母を含有するが、モンモリオナイトなどのスメクタイト系粘土鉱物を含まないことを示した。
1 H-NMR values were measured at a measurement temperature of 27 ° C. using tetramethylsilane in deuterated chloroform CDCl 3 solvent as an internal standard. The δ value was expressed in ppm, and the coupling constant (J) was expressed in Hz. In the data, s means a single line, d means a double line, and m means a multiple line.
For (Reference Example 1) ideal formula NaAlSi 2 O 6 · H 2 O Write powder X-ray diffraction ideal type zeolite crystal represented by NaAlSi 2 O 6 · H 2 person represented by O zeolite crystal, powder X-ray diffraction Analysis was carried out. This powder X-ray diffraction line is shown in FIG. In Figure 1, numerals represent Miller indices indicating the zeolite crystal surface towards the composition of the ideal formula NaAlSi 2 O 6 · H 2 O , is in parentheses is the interatomic distance indicating the distance between the atoms in the crystal structure. A plurality of peaks were observed, but the peak intensities of crystal planes with Miller indices 211, 400, and 332 were particularly remarkable. The interatomic distance between these three crystal planes is particularly important for the identification of zeolite.

(Reference Example 2) Powder X-ray diffraction of Mg-exchanged zeolite analogue crystal represented by Na 10 Mg 3 Al 16 Si 32 O 96 · 25H 2 O Among natural minerals known so far, Na as a cation In addition to the zeolite analog crystals containing Mg, powder X-ray diffraction was performed. This powder X-ray diffraction line is shown in FIG. 2, numerals cation in analcime, partially Mg-exchange type zeolite analogs have been replaced by Na to Mg Na 10 Mg 3 Al 16 Si 32 O 96 · 25H 2 zeolite crystals towards the O composition The Miller index indicating a plane is shown, and the parenthesized values are interatomic distances indicating the distances between atoms in the crystal structure. As someone zeolite crystal represented by the ideal formula NaAlSi 2 O 6 · H 2 O in Example 1, the interatomic distance of the Miller index 211,400 (410) is stretched 0.1~0.3A. From this result, it can be seen that, in the zeolite analog, the interatomic distance between these crystal faces changes when the kind of cation is partially changed from Na to Mg.

(Example 1) Manufacture of zeolite analogues using diatomaceous earth from Chizen Hokkaido, Japan and analysis by X-ray powder diffraction lines
1.1 Pretreatment of Hokkaido Chizensei diatomaceous earth (raw material) with acid / alkali The raw material of Chizensei Hokkaido clay diatomaceous earth was pretreated with acid / alkali solution to remove impurities as follows. . Ichisei diatomaceous earth is a clayey diatomaceous earth from Ichizensei, Urahoro-cho, Tokachi-gun, Hokkaido. It is a distinctive layer from the Michisei Formation, which is an upper Miocene marine sediment (530-11.2 million years ago). It is mined from the main component of the cell wall of marine diatoms. Specifically, 18 g of diatomite rock was crushed with a hammer, hydrothermally treated with 30% hydrogen peroxide solution (100 ml) and 36% hydrochloric acid solution (100 ml), and then 0.1% sodium pyrophosphate solution was added. The added decantation was performed twice to remove impurities.

1.2 Mineral composition analysis of diatomaceous earth after pretreatment with acid / alkali The mineral composition of diatomaceous earth from Ichizen Hokkaido after the pretreatment shown in 1.1 above was analyzed using X-ray powder diffraction (FIG. 4). ). In FIG. 4, M1 is illite-trioctohedral (002) and muscovite-2M 2 (002), muscovite-3T (003), M2 is illite-2M 2 (110, 11-1), muscovite. -3T (100), Q1 is quartz (021), R1 is cristobalite (101), anorthite (-201), R2 is albite (111), anorthite (111), Q2 is Quartz (101), R3 is part-time job (040,002), anorthite (040,002), M3 is muscovite-2M 2 (-312,021,116,310), muscovite-3T (111 112), Q3 is quartz (110), and Q4 is quartz (102). The results of FIG. 4 showed that this clayey diatomaceous earth contains illite and muscovite as mica clay minerals but does not contain smectite clay minerals such as montmorillonite.

このように、不純物を除去し、イライトや白雲母などの雲母類粘土鉱物を含む粘土質珪藻土を、次のゼオライト類似体を製造するための原料として使用した。

1.3 北海道幾千世産珪藻土を原料としたゼオライト類似体の製造
上記1.2のデカンテーション後の沈殿物を真空乾燥機により乾燥し、乾燥粉末状の前処理済みの粘土質珪藻土を得た。
Thus, the impurities were removed, and clayey diatomaceous earth containing mica clay minerals such as illite and muscovite was used as a raw material for producing the next zeolite analogue.

1.3 Manufacture of zeolite analogues using diatomite from Ichisei, Hokkaido The precipitate after decantation in 1.2 above is dried with a vacuum dryer to obtain a dry powdery pretreated clay-like diatomite It was.

この乾燥粉末状の粘土質珪藻土1.3gに1規定の硫酸5.0mlを加え、室温で一昼夜風乾した後に650℃で3時間焼成し、ルイス酸性を発現するゼオライト類似体を珪藻土中に得た。

1.4 北海道幾千世産珪藻土を原料としたゼオライト類似体のX線粉末回折分析
上記1.3で得た北海道幾千世産粘土質珪藻土をX線粉末回折により分析した(図9)。図9において、A1は沸石類似体(211)、Q1は石英(021)であり、R1はクリストバライト(101)、灰長石(−201)であり、R2はアルバイト(111)、灰長石(111)であり、A2は沸石類似体(410または400)であり、Q2は石英(101)であり、R3はアルバイト(040、002)、灰長石(040、002)であり、A3は沸石類似体(422または332)であり、A4は沸石類似体(431)であり、Q3は石英(110)であり、Q4は石英(102)である。以上の結果より、上記1.3で得た粘土質珪藻土をゼオライト類似体と同定した。
To 1.3 g of this dry powdery clay diatomaceous earth, 5.0 ml of 1N sulfuric acid was added, air-dried at room temperature overnight, and then calcined at 650 ° C. for 3 hours to obtain a zeolite analog exhibiting Lewis acidity in diatomaceous earth. .

1.4 X-Ray Powder Diffraction Analysis of Zeolite Analogues Made of Hokkaido Chizensei Diatomaceous Earth The raw material of Hokkaido Chizensei clay diatomaceous earth obtained in 1.3 above was analyzed by X-ray powder diffraction (FIG. 9). In FIG. 9, A1 is a zeolite analog (211), Q1 is quartz (021), R1 is cristobalite (101), anorthite (-201), R2 is albite (111), anorthite (111) A2 is a zeolite analog (410 or 400), Q2 is quartz (101), R3 is albite (040,002), anorthite (040,002), and A3 is a zeolite analog ( 422 or 332), A4 is a zeolite analog (431), Q3 is quartz (110), and Q4 is quartz (102). From the above results, the clayey diatomaceous earth obtained in 1.3 was identified as a zeolite analog.

原料として雲母類粘土鉱物を含む粘土質珪藻土を使用したにも関わらず、硫酸溶液を添加し、650℃で焼成した後の粘土質珪藻土からは雲母類粘土鉱物が消失した。このことから、雲母類粘土鉱物がゼオライト類似体の生成に関与していると推測した。

(実施例2)北海道留辺蘂産珪藻土を原料としたゼオライト類似体の製造とX線粉末回折線による分析
2.1 北海道留辺蘂産珪藻土(原料)の酸・アルカリによる前処理
原料の北海道留辺蘂産の粘土質珪藻土を、以下のように、酸・アルカリ溶液により前処理し、不純物を除去した。留辺蕊産珪藻土は北海道常呂郡留辺蘂町から産出する粘土質珪藻土であり、鮮新統(180〜530万年前)の湖沼堆積物である小松沢層から採掘され、淡水珪藻を主成分とする。具体的には珪藻土原岩40gをハンマーで破砕し、30%過酸化水素水(120ml)および36%塩酸溶液(80ml)で水熱処理を行った後に、0.1%のピロリン酸ナトリウム溶液を加えたデカンテーションを2回行い、不純物を除去した。

2.2 酸・アルカリによる前処理後の珪藻土の鉱物組成分析
上記2.1に示した前処理後の北海道留辺蘂産珪藻土の鉱物組成を、X線粉末回折を用いて分析した(図5)。図5において、M2はイライト−2M(110、11−1)、白雲母−3T(100)であり、Q1は石英(021)であり、R1はクリストバライト(101)、灰長石(−201)であり、R2はアルバイト(111)、灰長石(111)であり、Q2は石英(101)であり、R3はアルバイト(040、002)、灰長石(040、002)であり、M3は白雲母−2M(−312、021、116、310)、白雲母−3T(111、112)であり、Q3は石英(110)であり、Q4は石英(102)である。図5の結果は、この粘土質珪藻土が、雲母類粘土鉱物としてイライトと白雲母を若干含有するが、モンモリオナイトなどのスメクタイト系粘土鉱物を含まないことを示した。
Although the clay diatomaceous earth containing mica clay mineral was used as a raw material, the mica clay mineral disappeared from the clay diatomaceous earth after adding the sulfuric acid solution and firing at 650 ° C. From this, it was speculated that mica clay minerals are involved in the formation of zeolite analogues.

(Example 2) Manufacture of zeolite analogues using diatomite from Rukabe, Hokkaido, and analysis by X-ray powder diffraction lines
2.1 Pretreatment of Hokkaido Rubeshibe diatomaceous earth (raw material) with acid / alkali The raw clayy diatomite from Hokkaido Rubebeji was pretreated with an acid / alkali solution to remove impurities as follows. Rukabe diatomaceous earth is a clay diatomaceous earth from Rukabe-cho, Tokoro-gun, Hokkaido, mined from the Komatsuzawa Formation, which is a Pliocene (1.8 to 5.3 million years ago) lake sediment, and is mainly composed of freshwater diatoms. Specifically, 40 g of diatomite rock was crushed with a hammer, hydrothermally treated with 30% hydrogen peroxide (120 ml) and 36% hydrochloric acid solution (80 ml), and then 0.1% sodium pyrophosphate solution was added. The decantation was performed twice to remove impurities.

2.2 Mineral composition analysis of diatomaceous earth after pretreatment with acid / alkali The mineral composition of diatomaceous earth produced in Rukabe, Hokkaido, after the pretreatment shown in 2.1 above was analyzed using X-ray powder diffraction (FIG. 5). In FIG. 5, M2 is illite-2M 2 (110, 11-1), muscovite-3T (100), Q1 is quartz (021), R1 is cristobalite (101), anorthite (−201). R2 is part-time (111) and anorthite (111), Q2 is quartz (101), R3 is part-time (040,002), anorthite (040,002), and M3 is muscovite. -2M 2 (-312, 021, 116, 310), muscovite-3T (111, 112), Q3 is quartz (110), and Q4 is quartz (102). The result of FIG. 5 showed that this clayey diatomaceous earth contained some illite and muscovite as mica clay minerals but not smectite clay minerals such as montmorillonite.

このように、不純物を除去し、イライトや白雲母などの雲母類粘土鉱物を含む粘土質珪藻土を、次のゼオライト類似体を製造するための原料として使用した。

2.3 北海道留辺蘂産珪藻土を原料としたゼオライト類似体の製造
上記2.2のデカンテーション後の沈殿物を真空乾燥機により乾燥し、乾燥粉末状の前処理済みの粘土質珪藻土を得た。
Thus, the impurities were removed, and clayey diatomaceous earth containing mica clay minerals such as illite and muscovite was used as a raw material for producing the next zeolite analogue.

2.3 Manufacture of zeolite analogue using diatomaceous earth produced in Rukabe, Hokkaido The precipitate after decantation described in 2.2 above was dried with a vacuum dryer to obtain a dry powdery pretreated clay diatomaceous earth.

この乾燥粉末状の粘土質珪藻土1.3gに1規定の硫酸5.0mlを加え、室温で一昼夜風乾した後に650℃で3時間焼成し、ルイス酸性を発現するゼオライト類似体を珪藻土中に得た。

2.4 北海道留辺蘂産珪藻土を原料としたゼオライト類似体のX線粉末回折分析
上記2.3で得た北海道留辺蘂産珪藻土をX線粉末回折により分析した(図10)。図10において、A1は沸石類似体(211)、Q1は石英(021)であり、R1はクリストバライト(101)、灰長石(−201)であり、R2はアルバイト(111)、灰長石(111)であり、A2は沸石類似体(410または400)であり、Q2は石英(101)であり、R3はアルバイト(040、002)、灰長石(040、002)であり、A3は沸石類似体(422または332)であり、A4は沸石類似体(431)であり、Q3は石英(110)であり、Q4は石英(102)である。以上の結果より、上記2.3で得た粘土質珪藻土をゼオライト類似体と同定した。

(実施例3)青森県弘前産珪藻土を原料としたゼオライト類似体の製造とX線粉末回折線による分析
3.1 青森県弘前産珪藻土(原料)の酸・アルカリによる前処理
原料の青森県弘前産の粘土質珪藻土を、以下のように、酸・アルカリ溶液により前処理し、不純物を除去した。弘前産珪藻土は青森県弘前市栩内川流域から産出する粘土質珪藻土であり、上部〜中部中新統(530〜1640万年前)の海洋堆積物である。具体的には、珪藻土原岩54gをハンマーで破砕し、30%過酸化水素水(150ml)および36%塩酸溶液(74ml)で水熱処理を行った後に、0.1%のピロりん酸ナトリウム溶液を加えたデカンテーションを2回行い、不純物を除去した。

3.2 酸・アルカリによる前処理後の珪藻土の鉱物組成分析
上記3.1に示した前処理後の青森県弘前産珪藻土の鉱物組成を、X線粉末回折を用いて分析した(図6)。図6において、M1はイライト−トリオクトヘドラル(002)、白雲母−2M(002)、白雲母−3T(003)、M2はイライト−2M(110、11−1)、白雲母−3T(100)であり、Q1は石英(021)であり、R1はクリストバライト(101)、灰長石(−201)であり、R2はアルバイト(111)、灰長石(111)であり、Q2は石英(101)であり、R3はアルバイト(040、002)、灰長石(040、002)であり、Q4は石英(102)である。図6の結果は、この粘土質珪藻土が、雲母類粘土鉱物としてイライトと白雲母を若干含有するが、モンモリオナイトなどのスメクタイト系粘土鉱物を含まないことを示した。
To 1.3 g of this dry powdery clay diatomaceous earth, 5.0 ml of 1N sulfuric acid was added, air-dried at room temperature overnight, and then calcined at 650 ° C. for 3 hours to obtain a zeolite analog exhibiting Lewis acidity in diatomaceous earth. .

2.4 X-Ray Powder Diffraction Analysis of Zeolite Analogues Made from Hokkaido Rubeshibei Diatomaceous Earth The raw material of Hokkaido Rubeshibei diatomite obtained in 2.3 above was analyzed by X-ray powder diffraction (FIG. 10). In FIG. 10, A1 is a zeolite analog (211), Q1 is quartz (021), R1 is cristobalite (101), anorthite (-201), R2 is albite (111), anorthite (111) A2 is a zeolite analog (410 or 400), Q2 is quartz (101), R3 is albite (040,002), anorthite (040,002), and A3 is a zeolite analog ( 422 or 332), A4 is a zeolite analog (431), Q3 is quartz (110), and Q4 is quartz (102). From the above results, the clay diatomaceous earth obtained in 2.3 was identified as a zeolite analog.

(Example 3) Manufacture of zeolite analogue using Hirosaki Hirosaki Aomori Prefecture as raw material and analysis by X-ray powder diffraction line
3.1 Pretreatment of Hirosaki Aomori diatomaceous earth (raw material) with acid / alkali The raw clay diatomaceous earth from Hirosaki Aomori Prefecture was pretreated with an acid / alkali solution to remove impurities as follows. Hirosaki diatomaceous earth is a clay diatomaceous earth produced from the basin of the Hirouchi River, Hirosaki City, Aomori Prefecture, and is an ocean sediment from the upper to middle Miocene (530 to 16.4 million years ago). Specifically, 54 g of diatomaceous earth rock was crushed with a hammer, hydrothermally treated with 30% hydrogen peroxide (150 ml) and 36% hydrochloric acid solution (74 ml), and then 0.1% sodium pyrophosphate solution The decantation was added twice to remove impurities.

3.2 Mineral composition analysis of diatomaceous earth after pretreatment with acid / alkali The mineral composition of diatomaceous earth from Hirosaki Aomori after the pretreatment shown in 3.1 above was analyzed using X-ray powder diffraction (FIG. 6). . In FIG. 6, M1 is illite-trioctohedral (002), muscovite-2M 2 (002), muscovite-3T (003), and M2 is illite-2M 2 (110, 11-1), muscovite-3T. (100), Q1 is quartz (021), R1 is cristobalite (101), anorthite (-201), R2 is albite (111), anorthite (111), and Q2 is quartz ( 101), R3 is a part-time job (040, 002), anorthite (040, 002), and Q4 is quartz (102). The result of FIG. 6 showed that this clayey diatomaceous earth contained some illite and muscovite as mica clay minerals but no smectite clay minerals such as montmorillonite.

このように、不純物を除去し、イライトや白雲母などの雲母類粘土鉱物を含む粘土質珪藻土を、次のゼオライト類似体を製造するための原料として使用した。

3.3 青森県弘前産珪藻土を原料としたゼオライト類似体の製造
上記3.2のデカンテーション後の沈殿物を真空乾燥機により乾燥し、乾燥粉末状の前処理済みの粘土質珪藻土を得た。
Thus, the impurities were removed, and clayey diatomaceous earth containing mica clay minerals such as illite and muscovite was used as a raw material for producing the next zeolite analogue.

3.3 Manufacture of zeolite analogue using diatomite from Hirosaki, Aomori Prefecture The precipitate after decantation in 3.2 above was dried with a vacuum dryer to obtain a dry powdery pre-treated clay diatomite .

この乾燥粉末状の粘土質珪藻土1.3gに1規定の硫酸5.0mlを加え、室温で一昼夜風乾した後に650℃で3時間焼成し、ルイス酸性を発現するゼオライト類似体を珪藻土中に得た。

3.4 青森県弘前産珪藻土を原料としたゼオライト類似体のX線粉末回折分析
上記3.3で得た青森県弘前産珪藻土をX線粉末回折により分析した(図11)。図11において、A1は沸石類似体(211)、Q1は石英(021)であり、R1はクリストバライト(101)、灰長石(−201)であり、R2はアルバイト(111)、灰長石(111)であり、A2は沸石類似体(410または400)であり、Q2は石英(101)であり、R3はアルバイト(040、002)、灰長石(040、002)であり、A3は沸石類似体(422または332)であり、Q4は石英(102)である。以上の結果より、上記3.3で得た粘土質珪藻土をゼオライト類似体と同定した。しかしながら、ゼオライト類似体のピーク強度は北海道産の新第三紀珪藻土よりも弱かった。

(実施例4)北海道東川産珪藻土を原料としたゼオライト類似体の製造とX線粉末回折線による分析
4.1 北海道東川産珪藻土(原料)の酸・アルカリによる前処理
原料の北海道東川産の珪藻土を、以下のように、酸・アルカリ溶液により前処理し、不純物を除去した。東川産珪藻土は北海道上川郡東川町の大雪山麓から産出する良質の珪藻土であり、第四紀層(0〜180万年前)の湖沼堆積物であり、淡水珪藻の細胞壁を主成分とする。北海道東川産珪藻土は、北海道幾千世産珪藻土、北海道留辺蘂産珪藻土、青森県弘前産珪藻土とは異なりアルミナ含有量が2%以下の良質な第四紀珪藻土である。具体的には珪藻土原岩15gをハンマーで破砕し、30%過酸化水素水(200ml)および36%塩酸溶液(100ml)で水熱処理を行った後に、0.1%のピロりん酸ナトリウム溶液を加えたデカンテーションを5回行い、不純物を除去した。

4.2 酸・アルカリによる前処理後の北海道東川産珪藻土の鉱物組成を、X線粉末回折を用いて分析した(図7)。図7において、M2はイライト−2M(110、11−1)、白雲母−3T(100)であり、Q1は石英(021)であり、Q2は石英(101)であり、R3はアルバイト(040、002)、灰長石(040、002)である。図7の結果は、この珪藻土が雲母類粘土鉱物としてイライトと白雲母とを微量に含有するが、モンモリロナイトなどのスメクタイト系粘土鉱物は含まないことを示した。
To 1.3 g of this dry powdery clay diatomaceous earth, 5.0 ml of 1N sulfuric acid was added, air-dried at room temperature overnight, and then calcined at 650 ° C. for 3 hours to obtain a zeolite analog exhibiting Lewis acidity in diatomaceous earth. .

3.4 X-Ray Powder Diffraction Analysis of Zeolite Analogue Using Hirosaki Aomori Prefecture Diatomite as a Raw Material The diatomite produced in Hirosaki Aomori Prefecture obtained in 3.3 above was analyzed by X-ray powder diffraction (FIG. 11). In FIG. 11, A1 is a zeolite analog (211), Q1 is quartz (021), R1 is cristobalite (101), anorthite (-201), R2 is albite (111), anorthite (111) A2 is a zeolite analog (410 or 400), Q2 is quartz (101), R3 is albite (040,002), anorthite (040,002), and A3 is a zeolite analog ( 422 or 332) and Q4 is quartz (102). From the above results, the clay diatomaceous earth obtained in 3.3 was identified as a zeolite analog. However, the peak intensity of zeolite analogues was weaker than that of Neogene diatomaceous earth from Hokkaido.

(Example 4) Production of zeolite analogue using diatomaceous earth from Higashikawa, Hokkaido and analysis by X-ray powder diffraction line
4.1 Pretreatment of Hokkaido Higashikawa Diatomaceous Earth (Raw Material) with Acid / Alkali The raw material of Hokkaido Higashikawa Diatomaceous Earth was pretreated with an acid / alkaline solution to remove impurities as follows. Higashikawa diatomite is a high-quality diatomite from the foot of Mt. Daisetsu in Higashikawa-cho, Kamikawa-gun, Hokkaido. The diatomite from Higashikawa, Hokkaido, is a high-quality quaternary diatomite with an alumina content of 2% or less, unlike diatomite from Ichisei in Hokkaido, diatomite from Rukabe, Hokkaido, and Hirosaki from Aomori Prefecture. Specifically, 15 g of diatomaceous earth rock was crushed with a hammer, hydrothermally treated with 30% hydrogen peroxide (200 ml) and 36% hydrochloric acid solution (100 ml), and then 0.1% sodium pyrophosphate solution was added. The added decantation was performed 5 times to remove impurities.

4.2 The mineral composition of diatomaceous earth from Higashikawa, Hokkaido after pretreatment with acid / alkali was analyzed using X-ray powder diffraction (FIG. 7). In FIG. 7, M2 is illite-2M 2 (110, 11-1), muscovite-3T (100), Q1 is quartz (021), Q2 is quartz (101), and R3 is part-time ( 040, 002) and anorthite (040, 002). The result of FIG. 7 showed that this diatomaceous earth contains a small amount of illite and muscovite as mica clay minerals, but does not contain smectite clay minerals such as montmorillonite.

このように、不純物を除去し、イライトや白雲母などの雲母類粘土鉱物を含む粘土質珪藻土を、次のゼオライト類似体を製造するための原料として使用した。

4.3 北海道東川産珪藻土を原料としたゼオライト類似体の製造
上記4.2のデカンテーション後の沈殿物を真空乾燥機により乾燥し、乾燥粉末状の前処理済みの粘土質珪藻土を得た。
Thus, the impurities were removed, and clayey diatomaceous earth containing mica clay minerals such as illite and muscovite was used as a raw material for producing the next zeolite analogue.

4.3 Manufacture of zeolite analogue using diatomite from Higashikawa, Hokkaido The precipitate after decantation in 4.2 above was dried with a vacuum dryer to obtain a dry powdery pretreated clay diatomite.

この乾燥粉末状の粘土質珪藻土1.3gに1規定の硫酸10.0mlを加え(北海道東川産珪藻土は極めて吸湿性が高く、1規定の硫酸5.0mlでは試料全体に行き渡らず、10ml添加した)、室温で一昼夜風乾した後に650℃で3時間焼成し、ルイス酸性を発現するゼオライト類似体を珪藻土中に得た。

4.4 北海道東川産珪藻土を原料としたゼオライト類似体のX線粉末回折分析
上記4.3で得た北海道東川産珪藻土をX線粉末回折により分析した(図12)。図12において、A1は沸石類似体(211)、Q1は石英(021)であり、R1はクリストバライト(101)、灰長石(−201)であり、A2は沸石類似体(410または400)であり、Q2は石英(101)であり、R3はアルバイト(040、002)、灰長石(040、002)であり、A3は沸石類似体(422または332)であり、A4は沸石類似体(431)である。以上の結果より、上記4.3で得た粘土質珪藻土を沸石類似体と同定した。しかしながら、ゼオライト類似体のピーク強度は北海道産の新第三紀珪藻土よりも弱かった。

(実施例5)ゼオライト類似体の分子軌道計算
実施例1〜4における焼成処理により、HO分子が脱離したゼオライト類似体にルイス酸性が発現することを、分子軌道計算法により、確認した。
1 ml of 1N sulfuric acid was added to 1.3 g of this dry powdery clay diatomaceous earth (Hokkaido Higashikawa diatomaceous earth is extremely hygroscopic and 10 ml of 5.0 ml of 1N sulfuric acid did not reach the entire sample. ), Air-dried at room temperature for a whole day and then calcined at 650 ° C. for 3 hours to obtain a zeolite analog exhibiting Lewis acidity in diatomaceous earth.

4.4 X-Ray Powder Diffraction Analysis of Zeolite Analogues from Hokkaido Higashikawa Diatomaceous Earth The Higashikawa Hokkaido diatomaceous earth obtained in 4.3 above was analyzed by X-ray powder diffraction (FIG. 12). In FIG. 12, A1 is a zeolite analog (211), Q1 is quartz (021), R1 is cristobalite (101), anorthite (−201), and A2 is a zeolite analog (410 or 400). , Q2 is quartz (101), R3 is part-time (040, 002), anorthite (040, 002), A3 is a zeolite analog (422 or 332), and A4 is a zeolite analog (431). It is. From the above results, the clayey diatomite obtained in 4.3 was identified as a zeolite analog. However, the peak intensity of zeolite analogues was weaker than that of Neogene diatomaceous earth from Hokkaido.

(Example 5) Molecular orbital calculation of zeolite analog It was confirmed by molecular orbital calculation method that Lewis acidity was developed in the zeolite analog from which H 2 O molecules were eliminated by the firing treatment in Examples 1 to 4. .

図8に、分子軌道計算のモデルとした方沸石の結晶構造を示す。図8の2つの方沸石モデルのうち、左は4員環モデル(Si12)を示し、右は6員環モデル(Si1812)を示す。図8のクラスターモデルに対して、全ての結合距離をエネルギー勾配法によって最適化し、さらに、HOが脱離したモデルとしてSi−Si間のOが2個の電子をもって欠落したモデルを構築した(左は4員環モデル(Si11 2+)を示し、右は6員環モデル(Si1712 2+)を示す)。O2−はプロトン2つとともにHOを構成する。さらに、ルイス酸として機能しうるかをみるために、このモデルに電子対を付加した(左は、4員環モデル(Si11)を示し、右は6員環モデル(Si1712)を示す)計算を行い、安定化エネルギーを予測した。4員環、6員環両モデルに対して、電子対を受け取って安定化するエネルギーは、450kcal/mol以上を示し、通常の化学反応でのエネルギースケールをはるかに超えていた。これらの要因から、HOが脱離したゼオライト類似体は、強力なルイス酸性を備え得ることを確認した。

(実施例6)北海道留辺蘂産珪藻土を原料としたZr骨格置換型ゼオライト類似体の製造とX線粉末回折線による分析
6.1 北海道留辺蘂産珪藻土(原料)の酸・アルカリによる前処理
実施例2の上記2.1に記載の方法と同様の方法で、原料の北海道留辺蘂産の粘土質珪藻土を酸・アルカリ溶液により前処理し、真空乾燥機により乾燥することで、乾燥粉末状の前処理済みの粘土質珪藻土を得た。前処理後の北海道留辺蘂産珪藻土の鉱物組成を、X線粉末回折を用いて分析した結果、実施例2の上記2.2と同様の回折線が得られ(この回折線は、省略)、この回折線は、得られた粘土質珪藻土は雲母類粘土鉱物としてイライトと白雲母を若干含有するが、モンモリオナイトなどのスメクタイト系粘土鉱物を含まないことを示した。

6.2 北海道留辺蘂産珪藻土を原料としたZr骨格置換型ゼオライト類似体の製造
粒径が0.150〜0.850mmの酸・アルカリ処理済みの粘土質珪藻土2.6gをカルシウム管に充填し、400℃で気化させたZrClをカルシウム管に送り、CVD法(化学蒸着法)により、微粒子状のZrClを粘土質珪藻土の表面に蒸着させた。容器に空気を送り、微粒子状のZrClを加水分解し粘土質珪藻土表面にZrClO・8HOを生成した。ZrClの加水分解後、ZrClO・8HOの粘土質珪藻土への担持量を、重量増加測定から計算し、珪藻土1gあたりの担持量を0.34mMと見積もった。カルシウム管から、ZrClO・8HOを担持した粘土質珪藻土を取り出し、ビーカーに移した後に28%アンモニア水30mlを加えZr(OH)を得た。沈殿物をデカンテーション(5回)により洗浄し、電気炉で一昼夜100〜150℃で乾燥した。乾燥後に1規定の硫酸(珪藻土1gに対し3.8ml)を加え、室温で一昼夜風乾した後に650℃で3時間焼成した。

6.3 北海道留辺蘂産珪藻土を原料としたZr骨格置換型ゼオライト類似体のX線回折分析
上記6.2で得た北海道留辺蘂産珪藻土をX線回折分析により分析した(図13)。図13において、A1は沸石類似体(211)、M1はイライト−トリオクトヘドラル(002)、白雲母−2M(002)、白雲母−3T(003)、Q1は石英(021)であり、R1はクリストバライト(101)、灰長石(−201)であり、R2はアルバイト(111)、灰長石(111)であり、A2は沸石類似体(410または400)であり、Q2は石英(101)であり、R3はアルバイト(040、002)、灰長石(040、002)であり、A3は沸石類似体(422または332)であり、A4は沸石類似体(431)であり、Q3は石英(110)であり、Q4は石英(102)である。以上の結果より、上記6.2で得た粘土質珪藻土をゼオライト類似体と同定した。
FIG. 8 shows the crystal structure of zeolitic as a model for molecular orbital calculation. Of the two zeolitic models in FIG. 8, the left shows a four-membered ring model (Si 4 O 12 H 8 ), and the right shows a six-membered ring model (Si 6 O 18 H 12 ). With respect to the cluster model of FIG. 8, all bond distances were optimized by the energy gradient method, and a model in which O between Si and Si was missing with two electrons was constructed as a model in which H 2 O was desorbed. (Left shows a 4-membered ring model (Si 4 O 11 H 8 2+ ), right shows a 6-membered ring model (Si 6 O 17 H 12 2+ )). O 2− forms H 2 O together with two protons. Further, in order to see whether it can function as a Lewis acid, an electron pair was added to this model (the left shows a 4-membered ring model (Si 4 O 11 H 8 ), and the right shows a 6-membered ring model (Si 6 O). 17 H 12 ) was calculated) and the stabilization energy was predicted. For both the 4-membered and 6-membered ring models, the energy to receive and stabilize the electron pair was 450 kcal / mol or more, far exceeding the energy scale in ordinary chemical reactions. From these factors, it was confirmed that the zeolite analog from which H 2 O was eliminated can have strong Lewis acidity.

(Example 6) Manufacture of Zr skeleton-substituted zeolite analogues using diatomite from Rukabe, Hokkaido, and analysis by X-ray powder diffraction lines
6.1 Pretreatment of diatomaceous earth (raw material) produced in Rukabe, Hokkaido with acid and alkali In the same manner as described in 2.1 in Example 2, the clay diatomaceous earth produced in Rukabe, Hokkaido, was treated with an acid / alkaline solution. Pretreated and dried with a vacuum dryer to obtain a dry powdery pretreated clay diatomaceous earth. As a result of analyzing the mineral composition of the diatomaceous earth produced in Rukabe, Hokkaido, using pre-treatment using X-ray powder diffraction, a diffraction line similar to 2.2 described above in Example 2 was obtained (this diffraction line is omitted). Diffraction lines showed that the obtained clay diatomaceous earth contained some illite and muscovite as mica clay minerals but no smectite clay minerals such as montmorillonite.

6.2 Manufacture of Zr skeleton substitution type zeolite analogues using diatomite from Rukabe, Hokkaido Prefecture 2.6 g of acid / alkali treated clay diatomite having a particle size of 0.150 to 0.850 mm is filled in a calcium tube, ZrCl 4 vaporized at 400 ° C. was sent to a calcium tube, and particulate ZrCl 4 was deposited on the surface of clay diatomaceous earth by a CVD method (chemical vapor deposition method). Air was sent to the container to hydrolyze the particulate ZrCl 4 to produce ZrCl 2 O · 8H 2 O on the surface of the clay diatomaceous earth. After hydrolysis of ZrCl 4, the supporting amount of the clay diatomaceous earth ZrCl 2 O · 8H 2 O, was calculated from the weight gain measurements, a loading amount per diatomite 1g was estimated to 0.34 mM. Calcium tube, removed clay diatomaceous earth carrying ZrCl 2 O · 8H 2 O, to obtain a Zr (OH) 4 was added 28% aqueous ammonia 30ml after transferred to a beaker. The precipitate was washed by decantation (5 times) and dried at 100 to 150 ° C. overnight in an electric furnace. After drying, 1N sulfuric acid (3.8 ml with respect to 1 g of diatomaceous earth) was added, air-dried at room temperature overnight, and then calcined at 650 ° C. for 3 hours.

6.3 X-ray diffraction analysis of Zr skeleton-substituted zeolite analogues using diatomaceous earth from Rukabe, Hokkaido, as a raw material The diatomaceous earth from Rukabe, Hokkaido, obtained in 6.2 above was analyzed by X-ray diffraction analysis (FIG. 13). In FIG. 13, A1 is a zeolite analog (211), M1 is illite-trioctohedral (002), muscovite-2M 2 (002), muscovite-3T (003), Q1 is quartz (021), R1 is cristobalite (101) and anorthite (−201), R2 is albite (111) and anorthite (111), A2 is an zeolite analog (410 or 400), and Q2 is quartz (101). R3 is part-time (040,002), anorthite (040,002), A3 is a zeolite analog (422 or 332), A4 is a zeolite analog (431), and Q3 is quartz ( 110) and Q4 is quartz (102). From the above results, the clayey diatomaceous earth obtained in 6.2 above was identified as a zeolite analog.

実施例2の2.4に示した北海道留辺蘂産珪藻土から製造されたゼオライト類似体(つまり、Zrを導入していない)のX線粉末回折線(図10)のピークは5.8010〜6.047Å(幅:0.237Å)であり、(410または400)のピークは3.492〜3.568Å(幅0.076Å)であった。 The peak of the X-ray powder diffraction line (FIG. 10) of the zeolite analog (that is, not introducing Zr) produced from diatomaceous earth produced in Rukabe, Hokkaido, shown in 2.4 of Example 2 is 5.8010-6. The peak of (410 or 400) was 3.492 to 3.568 Å (width 0.076 Å).

これに対して、図13のZrを導入したゼオライト類似体(211)のピークは5.814〜6.215Å(幅:0.401Å)であり、(410または400)のピークは3.496〜3.613Å(幅0.117Å)であった。すなわち、Zrを導入することでゼオライト類似体の結晶面における原子間距離が、最大で0.17Å(211)伸張したことを示した。   On the other hand, the peak of the Zr-introduced zeolite analog (211) in FIG. 13 is 5.814 to 6.215Å (width: 0.401Å), and the peak of (410 or 400) is 3.496 to It was 3.613 mm (width 0.117 mm). That is, by introducing Zr, it was shown that the interatomic distance in the crystal plane of the zeolite analog was extended by a maximum of 0.17 cm (211).

この原子間距離の変化はゼオライト類似体の結晶格子中に四面体構造のZrが挿入されたためである。ここで、MO(M=Si,Al,Zr)四面体構造のM−O距離を以下の表1に示す。ここで、MO(M=Si,Al,Zr)のエネルギー勾配法による構造最適化には、制限つきハートリーフォック法を用い3−21G*基底を用いた。M=Alについては1価の負イオンとして計算した。

表1.MO(M=Si,Al,Zr)四面体構造のM−O距離
This change in interatomic distance is due to the insertion of tetrahedral Zr into the crystal lattice of the zeolite analog. Here, the MO distance of the MO 4 H 4 (M = Si, Al, Zr) tetrahedral structure is shown in Table 1 below. Here, for the structure optimization by the energy gradient method of MO 4 H 4 (M = Si, Al, Zr), a 3-21G * basis was used using a restricted Hartree Fock method. M = Al was calculated as a monovalent negative ion.

Table 1. MO 4 H 4 (M = Si, Al, Zr) tetrahedral structure MO distance

表1より、ZrOの四面体構造がAlOおよびSiOの四面体構造よりも大きく、ゼオライト類似体にZrが挿入されるとX線粉末回折線により測定される原子間距離が伸張することが明らかである。分子軌道計算法によるシミュレーションの結果では、Zrを導入することでゼオライト類似体(211)のピークが0.039Å伸張することが予測できていた。実際の分析結果と比較すると因子2の範囲でよく説明できている。Zr−Si、Zr−AlはZrが少量であることを考えると、Si−Siに比べて圧倒的に少数である。よって、計算で出てきた極端な距離の幅は観測される際にはより小さくなることは明白である。 From Table 1, the tetrahedral structure of ZrO 4 is larger than the tetrahedral structure of AlO 4 and SiO 4 , and when Zr is inserted into the zeolite analog, the interatomic distance measured by the X-ray powder diffraction line is extended. Is clear. As a result of the simulation by the molecular orbital calculation method, it was predicted that the peak of the zeolite analog (211) would be extended by 0.039 mm by introducing Zr. Compared with the actual analysis results, it is well explained in the range of factor 2. Zr—Si and Zr—Al are overwhelmingly less than Si—Si, considering that Zr is small. Thus, it is clear that the range of extreme distances that came out in the calculations is smaller when observed.

以上の解析結果から、上記5.2の方法により、北海道留辺蘂産珪藻土(原料)からZrOでTO四面体を置き換えた骨格置換型ゼオライト類似体が得られることを明らかとなった。

6.4 北海道留辺蘂産珪藻土を原料としたZr骨格置換型ゼオライト類似体の超薄膜評価装置による分析
上記6.2において製造されたZr骨格置換型ゼオライト類似体含む粘土質珪藻土中をHitachi HD−2000超薄膜評価装置の透過型電子顕微鏡およびEDX(エネルギー分散法)により分析した。
From the above analysis results, it became clear that the framework-substituted zeolite analog obtained by replacing the TO 4 tetrahedron with ZrO 4 from diatomaceous earth (raw material) produced in Rukabe, Hokkaido, can be obtained by the above method 5.2 .

6.4 Hitachi HD-2000 clay cytoplasm kieselguhr containing Zr backbone substituted type zeolite analogs produced in the analysis above 6.2 by ultra-thin film evaluation device Hokkaido Rubeshibe produced diatomaceous earth as a raw material was Zr backbone substituted type zeolite analogues The analysis was performed using a transmission electron microscope and EDX (energy dispersion method) of an ultrathin film evaluation apparatus.

粘土質珪藻土中の珪藻化石の断面を作成し、透過型電子顕微鏡分析により微細構造を観察した(図14)。図14において、珪藻化石断面は、留辺蘂産珪藻土中のAuracoseira属の珪藻細胞壁であり、Hitachi FB−2100集束イオンビーム加工観察装置により薄膜を形成した。図14により、珪藻化石の表面に直径100nmの粒状集合体が生成していることを確認した。図14はまた、粒状集合体が球形であり、不定形ゲル状物質がその粒状集合体の間を充填していることを示した。   A cross section of a diatom fossil in clay diatomaceous earth was prepared, and the microstructure was observed by transmission electron microscope analysis (FIG. 14). In FIG. 14, the cross section of the diatom fossil is a diatom cell wall belonging to the genus Auracoseira in the diatomaceous earth produced in Rukabe, and a thin film was formed by a Hitachi FB-2100 focused ion beam processing observation apparatus. From FIG. 14, it was confirmed that a granular aggregate having a diameter of 100 nm was generated on the surface of the diatom fossil. FIG. 14 also showed that the granular aggregates were spherical and the amorphous gel-like material filled between the granular aggregates.

留辺蘂産粘土質珪藻土の走査型電子顕微鏡による観察によれば、珪藻化石の表面には粒状集合体は認められなかった。したがって、珪藻化石の表面の粒状集合体が、実施例2のZrが挿入されたゼオライト類似体であると推定した。   According to the observation of the clay-like diatomite from Rukabe Pass by scanning electron microscope, no granular aggregates were observed on the surface of the diatom fossil. Therefore, it was estimated that the granular aggregate on the surface of the diatom fossil was a zeolite analog in which Zr of Example 2 was inserted.

図15の粒状集合体の元素分布をHitachi HD−2000超薄膜評価装置のEDX(エネルギー分散法)により分析した。図15において、SEMは走査型電子顕微鏡であり、図14の右側画像と同一の領域である。Si−K、Al−K、Zr−Kは各々の原子中のK殻から得られた画像であり、分析した領域は走査型電子顕微鏡画像と同一である。図15より、粒状集合体がSiの他、AlおよびZrを含むことを確認した。   The elemental distribution of the granular aggregate of FIG. 15 was analyzed by EDX (energy dispersion method) of a Hitachi HD-2000 ultra-thin film evaluation apparatus. In FIG. 15, SEM is a scanning electron microscope and is the same area | region as the right side image of FIG. Si-K, Al-K, and Zr-K are images obtained from the K shell in each atom, and the analyzed region is identical to the scanning electron microscope image. From FIG. 15, it was confirmed that the granular aggregate contains Al and Zr in addition to Si.

超薄膜評価装置は微小領域の元素組成および定量分析ができるため、個々の粒状体の元素組成を分析した(図16)。図16において、元素組成はHitachi FB−2100超薄膜評価装置のEDX装置で分析されたものであり、図14内の粒状集合体の元素組成である。ただし、Wは試料のデポジットに用いた金属であり、Moは試料台を構成する金属である。   Since the ultra-thin film evaluation apparatus can perform the elemental composition and quantitative analysis of a minute region, the elemental composition of each granular material was analyzed (FIG. 16). In FIG. 16, the elemental composition was analyzed by the EDX apparatus of the Hitachi FB-2100 ultrathin film evaluation apparatus, and is the elemental composition of the granular aggregate in FIG. However, W is the metal used for depositing the sample, and Mo is the metal constituting the sample stage.

さらに図14と同じサンプル内の別の粒状集合体について、図16と同様に、元素組成を分析した。   Further, the elemental composition of another granular aggregate in the same sample as in FIG. 14 was analyzed in the same manner as in FIG.

これら同じサンプル中の個別の粒状集合体から、C、O、Na、Al、Zr、Si、K、Feを同定し、O以外の主要元素であるAl、Zr、Siの元素比は、図16では3:43:4であり、図17においては1:8:1であった。   From individual granular aggregates in these same samples, C, O, Na, Al, Zr, Si, K, and Fe were identified, and the element ratios of Al, Zr, and Si as main elements other than O are shown in FIG. Then, it was 3: 43: 4, and in FIG. 17, it was 1: 8: 1.

図16と図17のAl、Zr、Siの元素比に違いがみられることは、粒状集合体が単一組成の結晶体ではなく、固溶体を形成していることを示す。固溶体とは複数の物質が溶け合った固相のことであり、混晶とも呼ばれる。置換型と進入型があり、鉱物の多くは置換型で一方の成分が他の成分を置換して溶け合う。粒状集合体の周辺領域は理想式SiO・nHOで表されるオパールで充填されており、実施例6のX線粉末回折線(MacScience MXP3HF)により同定されているゼオライト類似体とオパールが固溶体を形成していると考えられる。SiO四面体はゼオライト類似体とオパールとの共通の構造である。 A difference in the element ratios of Al, Zr, and Si in FIGS. 16 and 17 indicates that the granular aggregate is not a single composition crystal but forms a solid solution. A solid solution is a solid phase in which a plurality of substances are dissolved, and is also called a mixed crystal. There are substitution type and intrusion type, and most of minerals are substitution type, and one component substitutes the other component and melts. The peripheral area of the granular aggregate is filled with an opal represented by the ideal formula SiO 2 · nH 2 O, and the zeolite analog and the opal identified by the X-ray powder diffraction line of Example 6 (MacScience MXP3HF) It is thought that a solid solution is formed. The SiO 4 tetrahedron is a common structure of zeolite analogues and opals.

天然方沸石のTO四面体を構成するAlとSiの元素比は1:2である。この内、粘土質珪藻土中で、不足するAlをZrが置換した場合、粒状集合体の理想式は図16ではXZrAlSi1442・7HO+29(SiO・nHO)であり、図17ではXZrAlSi12・2HO+4(SiO・nHO)で表される。式中、Xはアルカリ金属である。すなわち、理想式XZrAlSi12・2HO、またはXZrAlSi1442・7HOとして表されるZr骨格置換型ゼオライト類似体と、理想式SiOで表される二酸化珪素が固溶体を形成する。 The element ratio of Al and Si constituting the TO 4 tetrahedron of natural calcite is 1: 2. Among them, when Zr substitutes for deficient Al in clay diatomaceous earth, the ideal formula of the granular aggregate is X 7 Zr 4 Al 3 Si 14 O 42 · 7H 2 O + 29 (SiO 2 · nH 2 O in FIG. ), and represented by X 2 ZrAlSi 4 O 12 · 2H 2 O + 4 in FIG. 17 (SiO 2 · nH 2 O ). In the formula, X is an alkali metal. That is, the Zr skeleton-substituted zeolite analog represented by the ideal formula X 2 ZrAlSi 4 O 12 · 2H 2 O or X 7 Zr 4 Al 3 Si 14 O 42 · 7H 2 O and the ideal formula SiO 2 Silicon dioxide forms a solid solution.

Xが全てプロトン化されている場合には、理想式HZrAlSi12・2HO+4(SiO・nHO)またはHZrAlSi1442・7HO+29(SiO・nHO)であり、焼成による脱水で理想式ZrAlSi11+4(SiO・nHO)またはZrAlSi1428+29(SiO・nHO)となる。しかしながら、粒状集合体からはアルカリ金属として、NaとKも検出されており、Zr骨格置換型ゼオライト類似体の全てがプロトン化されているわけではない。 If X is all protonated, ideal formula H 2 ZrAlSi 4 O 12 · 2H 2 O + 4 (SiO 2 · nH 2 O) , or H 7 Zr 4 Al 3 Si 14 O 42 · 7H 2 O + 29 (SiO 2 NH 2 O), and dehydration by firing results in the ideal formula ZrAlSi 4 O 11 +4 (SiO 2 · nH 2 O) or Zr 4 Al 3 Si 14 O 28 +29 (SiO 2 · nH 2 O). However, Na and K are also detected as alkali metals from the granular aggregate, and not all Zr skeleton-substituted zeolite analogues are protonated.

図17のEDX分析から算出された粒状集合体の元素組成比を、以下の表2に示す。

表2.図17のEDX分析から算出された粒状集合体の元素組成比


The elemental composition ratio of the granular aggregate calculated from the EDX analysis of FIG. 17 is shown in Table 2 below.

Table 2. Element composition ratio of granular aggregate calculated from EDX analysis of FIG.


表2において、図17の元素分析により見いだされた元素の内、不純物であるC、W、Moを除外した。重量%およびatom%は、原子中のK殻から得られたシグナルを元に算出した。   In Table 2, impurities C, W, and Mo were excluded from the elements found by the elemental analysis of FIG. The weight% and atom% were calculated based on the signal obtained from the K shell in the atom.

ゼオライト類似体において、1価の陽イオン数は、TO四面体中のAl量と同数になるが、図17のゼオライト類似体ではZrがAlを置換している。したがって、ZrとAlを合わせた7.46atom%と同量の陽イオンが必要である。しかしながら、ゼオライト類似体から検出されたKおよびNaの総量は1.63atom%であるため、表中の元素組成では陽イオン数が不足する。この陽イオン数の不足分は、FeとEDX分析では検出できなかったプロトンの効果である。すなわち、ゼオライト類似体では陽イオンの一部がプロトンに置換されている。

(実施例7)Zr骨格置換型ゼオライト類似体の分子軌道計算
実施例6の6.2における焼成処理により、Zrを導入したゼオライト類似体からHO分子が脱離したゼオライト類似体にルイス酸性が発現するかどうかについて、分子軌道計算法により、確認した。
In the zeolite analog, the number of monovalent cations is the same as the amount of Al in the TO 4 tetrahedron, but Zr substitutes Al in the zeolite analog of FIG. Therefore, the same amount of cation as 7.46 atom% in which Zr and Al are combined is required. However, since the total amount of K and Na detected from the zeolite analog is 1.63 atom%, the number of cations is insufficient in the elemental composition in the table. This deficiency in the number of cations is the effect of protons that could not be detected by Fe and EDX analysis. That is, in the zeolite analog, a part of the cation is replaced with a proton.

Example 7 Molecular Orbital Calculation of Zr Skeleton-Substituted Zeolite Analogue The Lewis acidity of the zeolite analog from which H 2 O molecules were desorbed from the Zr-introduced zeolite analog by the firing treatment in 6.2 of Example 6 Whether or not is expressed was confirmed by molecular orbital calculation method.

実施例5で上述した2つのモデルに対して、それぞれ、Siを1つのAlとZrに置換したモデル(左は4員環モデル(AlZrSi11 2+)を示し、右は6員環モデル(AlZrSi1712 2+)を示す)を用いて、実施例5と同様に電子対を受け取って安定化するエネルギーを分子軌道法によって計算した。安定化エネルギーは約280kcal/molで通常の化学反応の領域をはるかに越えていたが、安定化の度合いはZrを含まないものより小さかった。すなわち、電子対を受け取って得られる安定化の要因によってルイス酸性が発現し、その強度はZrを導入していないゼオライト類似体に比較して弱いと考えられる。 For two model described above in Example 5, respectively, Si and one Al - and substituted model (left Zr represents a 4-membered ring model (AlZrSi 2 O 11 H 8 2+ ), right 6-membered Using a ring model (showing AlZrSi 4 O 17 H 12 2+ ), the energy for receiving and stabilizing electron pairs was calculated by the molecular orbital method in the same manner as in Example 5. The stabilization energy was about 280 kcal / mol, far exceeding the range of normal chemical reaction, but the degree of stabilization was less than that without Zr. That is, Lewis acidity appears due to the stabilization factor obtained by receiving the electron pair, and its strength is considered to be weaker than that of the zeolite analog not introduced with Zr.

しかしながら、参考例3に示すようにZr骨格置換型ゼオライト類似体であっても、これをルイス酸触媒として用いた実験では十分な収率で目的物を得ることができた。

ここで、最も一般的な粘土鉱物であるモンモリロナイトと、珪藻土の主成分である無定形シリカを原料とした場合の、硫酸添加・650℃焼成の結果を比較例1および2に示す。
However, as shown in Reference Example 3, even if it was a Zr skeleton-substituted zeolite analogue, the target product could be obtained in a sufficient yield in experiments using this as a Lewis acid catalyst.

Here, Comparative Examples 1 and 2 show the results of sulfuric acid addition and baking at 650 ° C. when montmorillonite, which is the most common clay mineral, and amorphous silica, which is the main component of diatomaceous earth, are used as raw materials.

北海道留辺蘂産珪藻土を原料とし、酸・アルカリ溶液による前処理後に、650℃焼成のみを行った場合のX線粉末回折線(MacScience MXP3HF)の結果を比較例3に示す。   Comparative Example 3 shows the results of X-ray powder diffraction lines (MacScience MXP3HF) obtained by using only 650 ° C. firing after pretreatment with acid / alkaline solution using diatomaceous earth produced in Rukabe, Hokkaido.

さらに、留辺蘂産珪藻土から製造したゼオライト類似体およびZr骨格置換型ゼオライト類似体をルイス酸触媒として利用した例を実施例8に示す。   Furthermore, Example 8 shows an example in which a zeolite analog produced from Rukabe-an diatomaceous earth and a Zr skeleton-substituted zeolite analog are used as a Lewis acid catalyst.

(比較例1)ベントナイトを原料とした硫酸添加・650℃焼成の結果
乾燥粉末状のベントナイト1.3gに1規定の硫酸5.0mlを加え、室温で一昼夜風乾した後に650℃で3時間焼成することで、パラゴナイトをベントナイト中に得た。一般式NaAl(SiAl)O10(OH、F)で表されるパラゴナイトはディオクタヘドラル型雲母である。焼成後のベントナイトは素焼き状に固結し、固体触媒に適した粉末形態は得られなかった。
(Comparative Example 1) Addition of sulfuric acid from bentonite as a raw material and calcination at 650 ° C. As a result, 5.0 g of 1N sulfuric acid was added to 1.3 g of dry powdered bentonite, air-dried overnight at room temperature, and then baked at 650 ° C. for 3 hours. Thus, paragonite was obtained in bentonite. Paragonite represented by the general formula NaAl 2 (Si 3 Al) O 10 (OH, F) 4 is dioctahedral mica. The bentonite after calcination consolidated into an unglazed form, and a powder form suitable for a solid catalyst could not be obtained.

ベントナイトの主成分は理想式Na0.33(HO)(Al、Mg)[(OH)|Si10]で表されるモンモリロナイトであり、水中で膨潤することと陽イオン交換性を有することが特徴である。ボーリング用泥水調整剤、鉄鉱石パレットのバインダー、鋳物用砂型結合材、土木用、農薬キャリア、土壌改良用、塗料助剤等の用途に用いられている。実験には関東化学(04066−01)製ベントナイトを用いた。X線粉末回折線(MacScience MXP3HF)により鉱物組成を分析した結果を図18に示す。図18において、Mo1はモンモリロナイトであり、M1はイライトであり、M2は白雲母(001)およびイライト(002)であり、H1は輝沸石(020)であり、H2は輝沸石(200)であり、H3は輝沸石(20−1)であり、H4は輝沸石(31−1)であり、H5は輝沸石(111)であり、H6は輝沸石(20−1)であり、Mo2はモンモリロナイトであり、M3は白雲母およびイライトであり、Q1は石英(100)であり、R1はクリストバライト(101)であり、H7は輝沸石(131)であり、R2はアルバイト(111)、灰長石(−130)であり、Mo3はモンモリロナイト(103)であり、Q2は石英(101)であり、R3はアルバイト(040、002)、灰長石(040、002)であり、Ca1は方解石(104)であり、M4は白雲母(204)であり、R4は灰長石(1−31)であり、H8は輝沸石(151)であり、H9は輝沸石(62−1、530)であり、H10は輝沸石(061)であり、Mo4はモンモリロナイトであり、M5は白雲母およびイライトであり、Q3は石英(102)である。 The main component of bentonite is montmorillonite represented by the ideal formula Na 0.33 (H 2 O) 4 (Al, Mg) 2 [(OH) 2 | Si 4 O 10 ], which swells in water and has a cation. It is characterized by having exchangeability. It is used for applications such as mud conditioner for boring, binder for iron ore pallet, sand-type binder for casting, civil engineering, agrochemical carrier, soil improvement, and coating aid. For the experiment, bentonite manufactured by Kanto Chemical (04066-01) was used. The result of having analyzed the mineral composition by the X-ray powder diffraction line (MacScience MXP3HF) is shown in FIG. In FIG. 18, Mo1 is montmorillonite, M1 is illite, M2 is muscovite (001) and illite (002), H1 is pyroxenite (020), and H2 is pyroxenite (200). , H3 is pyroxenite (20-1), H4 is pyroxenite (31-1), H5 is pyroxenite (111), H6 is pyroxenite (20-1), and Mo2 is montmorillonite. M3 is muscovite and illite, Q1 is quartz (100), R1 is cristobalite (101), H7 is pyroxenite (131), R2 is albite (111), anorthite ( -130), Mo3 is montmorillonite (103), Q2 is quartz (101), R3 is part-time (040,002), anorthite (040,002), a1 is calcite (104), M4 is muscovite (204), R4 is anorthite (1-31), H8 is pyroxenite (151), and H9 is pyroxenite (62-1, 530), H10 is pyroxenite (061), Mo4 is montmorillonite, M5 is muscovite and illite, and Q3 is quartz (102).

モンモリロナイトの他、白雲母およびイライトを含む雲母系粘土鉱物が粘土鉱物として同定できた。また、天然型ゼオライトである輝沸石が見いだされた。粘土鉱物の他にも石英、クリストバライト、長石類などの造岩鉱物、CaCOで表される方解石が同定された。これらはベントナイトに含まれる一般的な鉱物である。 In addition to montmorillonite, mica-based clay minerals containing muscovite and illite were identified as clay minerals. In addition, pyroxenite, a natural zeolite, was found. In addition to clay minerals, rock-forming minerals such as quartz, cristobalite and feldspar, and calcite represented by CaCO 3 were identified. These are common minerals contained in bentonite.

処理後の素焼き状に固結したベントナイトをX線粉末回折線(MacScience MXP3HF)により分析した結果を、図19に示す。図19において、M2は白雲母(001)およびイライト(002)であり、P1はパラゴナイト−1M(001)、H1は輝沸石(020)であり、H2は輝沸石(200)であり、H3は輝沸石(20−1)であり、H4は輝沸石(31−1)であり、H5は輝沸石(111)であり、P2はパラゴナイト−1M(002)であり、Mo2はモンモリロナイトであり、M3は白雲母およびイライトであり、Q1は石英(100)であり、R1はクリストバライト(101)であり、P3はパラゴナイト−2M(022)であり、H7は輝沸石(131)であり、R2はアルバイト(111)および灰長石(−130)であり、An1は硬石膏(020)であり、Q2は石英(101)であり、P4はパラゴナイト−1M(003)およびパラゴナイト−2M(006)であり、R3はアルバイト(040、002)、灰長石(040、002)であり、H8は輝沸石(151)であり、An2は硬石膏(012)であり、P5はパラゴナイト−2M(−131)であり、An3は硬石膏(202)であり、Q3は石英(102)である。 FIG. 19 shows the results of analysis of bentonite consolidated into an unglazed shape after treatment using an X-ray powder diffraction line (MacScience MXP3HF). In FIG. 19, M2 is muscovite (001) and illite (002), P1 is paragonite-1M (001), H1 is pyroxenite (020), H2 is pyroxenite (200), and H3 is Pyroxenite (20-1), H4 is pyroxenite (31-1), H5 is pyroxenite (111), P2 is paragonite-1M (002), Mo2 is montmorillonite, M3 Are muscovite and illite, Q1 is quartz (100), R1 is cristobalite (101), P3 is paragonite-2M 1 (022), H7 is pyroxenite (131), R2 is Albite (111) and anorthite (-130), An1 is anhydrite (020), Q2 is quartz (101), P4 is paragonite-1M (003) Fine paragonite -2M is 1 (006), R3 is a part-time job (040,002), anorthite (040,002), H8 is a heulandite (151), An2 is anhydrite (012), P5 is paragonite-2M 1 (−131), An3 is anhydrite (202), and Q3 is quartz (102).

実施例1〜4に示した珪藻土と同様の処理を行ったにも関わらず、ゼオライト類似体は得られなかった。処理後は、イライト−モンモリロナイトの特徴的な2θCuKα7°(原子間距離12.3Å)のピークが消失し、雲母鉱物であるパラゴナイトに交換された。さらに、ベントナイト中に見いだされたCaCOで表される方解石が、処理後にはCaSOで表される硬石膏に交換された。 In spite of performing the same treatment as diatomaceous earth shown in Examples 1 to 4, no zeolite analogue was obtained. After the treatment, the characteristic peak of 2θCuKα7 ° (interatomic distance of 12.3 km) of illite-montmorillonite disappeared and replaced with paragonite which is a mica mineral. Furthermore, the calcite represented by CaCO 3 found in bentonite was replaced with an anhydrite represented by CaSO 4 after the treatment.

この結果は、モンモリロナイトを主成分とする粘土からは、硫酸添加・650℃焼成によりゼオライト類似体が形成しないことを示す。

(比較例2)非晶質シリカを原料とした硫酸添加・650℃焼成の結果
乾燥粉末状の非晶質シリカ1.3gに1規定の硫酸5.0mlを加え、室温で一昼夜風乾した後に650℃で3時間焼成した。実験には関東化学(37049−13)製二酸化ケイ素(沈降製、非晶質)を用い、X線粉末回折線(MacScience MXP3HF)により鉱物組成を分析した結果を、図20に示す。
珪藻土と同様に2θCuKα21−22°(原子間距離4.23−4.04Å)をピークとする無定形ハローが得られた。
This result shows that a zeolite analogue is not formed by adding sulfuric acid and baking at 650 ° C. from clay containing montmorillonite as a main component.

(Comparative Example 2) Addition of sulfuric acid from amorphous silica as a raw material and calcination at 650 ° C. As a result of adding 1.5 ml of 1N sulfuric acid to 1.3 g of dry powdery amorphous silica and air-drying at room temperature all day and night 650 Baked at 3 ° C. for 3 hours. FIG. 20 shows the result of analyzing the mineral composition by X-ray powder diffraction line (MacScience MXP3HF) using silicon dioxide (manufactured by sedimentation, amorphous) made by Kanto Chemical (37049-13) for the experiment.
An amorphous halo having a peak at 2θCuKα21-22 ° (interatomic distance of 4.23-4.04 mm) was obtained as in diatomaceous earth.

処理後も粉末状であり、非晶質シリカをX線粉末回折線(MacScience MXP3HF)により分析した結果(図21)、2θCuKα21−22°(原子間距離4.23−4.04Å)をピークとする無定形ハローの形状は図
20に示した非晶質シリカと変わらない。
As a result of the analysis of the amorphous silica by the X-ray powder diffraction line (MacScience MXP3HF) (FIG. 21), 2θCuKα21-22 ° (interatomic distance 4.23-4.04Å) peaked. The shape of the amorphous halo is the same as the amorphous silica shown in FIG.

この比較例より、非晶質シリカは硫酸添加および650℃によって結晶化せず、ゼオライト類似体が非晶質シリカだけを原料としては得られないことを示した。また、純粋な珪藻化石だけから成る珪藻土からは硫酸添加・650℃焼成により、ゼオライト類似体が得られないことを示した。

(比較例3)北海道留辺蘂産珪藻土を原料とした650℃焼成の結果
原料の北海道留辺蘂産の粘土質珪藻土は、酸・アルカリ溶液による前処理によって、不純物を除去した。具体的には珪藻土原岩28gをハンマーで破砕し、30%過酸化水素水(100ml)と36%塩酸溶液(50ml)で水熱処理を行った後に、0.1%のピロりん酸ナトリウム溶液を加えたデカンテーションを5回行い、不純物を除去したイライトや白雲母などの雲母類粘土鉱物を含む粘土質珪藻土を原料とした。乾燥粉末状の前処理済みの粘土質珪藻土はデカンテーション後の沈殿物を真空乾燥機により乾燥することで得た。この前処理の後、乾燥粉末状の粘土質珪藻土を650℃で3時間焼成した。
From this comparative example, it was shown that amorphous silica was not crystallized by addition of sulfuric acid and 650 ° C., and that the zeolite analog could not be obtained using only amorphous silica as a raw material. It was also shown that zeolite analogues could not be obtained from diatomaceous earth consisting of pure diatom fossils by adding sulfuric acid and firing at 650 ° C.

(Comparative Example 3) As a result of firing at 650 ° C. using diatomaceous earth produced in Rukabe, Hokkaido, the raw clay diatomaceous earth produced in Rukabe, Hokkaido, was removed by pretreatment with an acid / alkali solution. Specifically, 28 g of diatomite rock was crushed with a hammer, hydrothermally treated with 30% hydrogen peroxide (100 ml) and 36% hydrochloric acid solution (50 ml), and then 0.1% sodium pyrophosphate solution was added. The added decantation was performed 5 times, and clay diatomite containing mica clay minerals such as illite and muscovite from which impurities were removed was used as a raw material. The dried powdery pretreated clay-like diatomaceous earth was obtained by drying the decanted precipitate with a vacuum dryer. After this pretreatment, dry powdery clay diatomaceous earth was calcined at 650 ° C. for 3 hours.

50℃で焼成した粘土質珪藻土をX線粉末回折線(MacScience MXP3HF)により分析した結果を図22に示す。図22において、白雲母−3T(100)であり、Q1は石英(021)であり、R1はクリストバライト(101)、灰長石(−201)であり、R2はアルバイト(111)、灰長石(111)であり、Q2は石英(101)であり、R3はアルバイト(040、002)、灰長石(040、002)であり、Q3は石英(110)であり、Q4は石英(102)である。この粘土質珪藻土は雲母類粘土鉱物としてイライトと白雲母を若干含有し、この珪藻土中にゼオライト類似体が合成されなかった。この比較例は、原料として粘土質珪藻土を利用しても、650℃焼成処理のみでは、ゼオライト類似体が得られないことを示した。

(実施例8)糖−アルコール(配糖体)の合成
この例では、1規定の硫酸添加および650℃焼成処理を行った北海道留辺蘂産珪藻土をルイス酸触媒として用いて、超臨界二酸化炭素を溶媒として、糖供与体に脱離基および保護基を導入する反応を示す。本発明で製造したゼオライト類似体およびZr骨格置換型ゼオライト類似体は超臨界二酸化炭素中でのグリコシル化反応において極めて高い活性を示す。
FIG. 22 shows the result of analysis of clay diatomite fired at 6 50 ° C. by X-ray powder diffraction line (MacScience MXP3HF). In FIG. 22, muscovite-3T (100), Q1 is quartz (021), R1 is cristobalite (101), anorthite (-201), R2 is albite (111), anorthite (111) Q2 is quartz (101), R3 is part-time (040,002), anorthite (040,002), Q3 is quartz (110), and Q4 is quartz (102). This clayey diatomaceous earth contained some illite and muscovite as mica clay minerals, and no zeolite analogue was synthesized in this diatomaceous earth. This comparative example showed that even if clay diatomaceous earth was used as a raw material, a zeolite analog could not be obtained only by 650 ° C. firing treatment.

(Example 8) Synthesis of sugar-alcohol (glycoside) In this example, supercritical carbon dioxide was used as a solvent by using as a Lewis acid catalyst diatomaceous earth produced in Rukabe, Hokkaido, which had been subjected to 1N sulfuric acid addition and 650 ° C baking treatment. Shows a reaction for introducing a leaving group and a protecting group into a sugar donor. Zeolite analogues and Zr skeleton-substituted zeolite analogues produced according to the present invention exhibit very high activity in glycosylation reactions in supercritical carbon dioxide.

反応容器内に、糖供与体として、1位のOH基には脱離基が付加されており、2〜5位のOH基には保護基が付加されている、以下の構造式;
In the reaction vessel, as a sugar donor, a leaving group is added to the OH group at the 1-position, and a protecting group is added to the OH group at the 2-5-position;

の化合物(2,3,4,6−テトラ−O−アセチル−α−D−ガラクトピラノシルトリクロロアセトイミデート)300mg(0.609mmol)を加えた。 Of the compound (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-α-D-galactopyranosyltrichloroacetimidate) (300 mg, 0.609 mmol) was added.

次いで、1−オクタノールを0.48ml(3.04mmol)加えた。さらに触媒を加えた。   Then, 0.48 ml (3.04 mmol) of 1-octanol was added. More catalyst was added.

表3は、サンプル番号、使用した触媒および触媒の量(mg)を示す。

表3.糖−アルコール(配糖体)の合成において使用した触媒と触媒の量
Table 3 shows the sample number, the catalyst used and the amount of catalyst (mg).

Table 3. Catalyst and amount of catalyst used in the synthesis of sugar-alcohol (glycoside)

ゼオライト類似体/留辺蘂産珪藻土は、実施例2と同様の製造法で得た。すなわち、酸・アルカリ処理済みの北海道留辺蘂産珪藻土2.6gに1規定の硫酸水溶液10ml中に加え、室温(20℃)で一昼夜、風乾させることで得た。   Zeolite analogue / Rukabe diatomaceous earth was obtained by the same production method as in Example 2. That is, it was obtained by adding air to 10 ml of 1N aqueous sulfuric acid solution in 2.6 g of diatomaceous earth produced in Rukabe, Hokkaido, which had been treated with acid and alkali, and air-drying at room temperature (20 ° C.) overnight.

Zr骨格置換型ゼオライト類似体/留辺蘂産珪藻土は実施例5と同様の製造法で得た。すなわち、酸・アルカリ処理済みの北海道留辺蘂産珪藻土にZrClをCVD法(化学蒸着法)で担持し、気相中の加水分解でZrOClとし、28%アンモニア溶液での加水分解によりZr(OH)とする。100℃で乾燥後、Zr(OH)が担持された珪藻土2.6gに1規定の硫酸水溶液10ml中に加え、室温(20℃)で一昼夜、風乾させることで得た。 Zr framework substitution type zeolite analogue / Rukabe diatomaceous earth was obtained by the same production method as in Example 5. That is, ZrCl 4 is supported by CVD method (chemical vapor deposition method) on diatomite produced in Rukabe, Hokkaido, which has been treated with acid and alkali, converted to ZrOCl 2 by hydrolysis in the gas phase, and Zr (OH) by hydrolysis with 28% ammonia solution. 4 ). After drying at 100 ° C., 2.6 g of diatomaceous earth carrying Zr (OH) 4 was added to 10 ml of a 1N aqueous sulfuric acid solution, and air-dried at room temperature (20 ° C.) for 24 hours.

留辺蘂産珪藻土は、酸・アルカリ溶液による前処理のみ行った。   Rukabe diatomaceous earth was only pretreated with an acid / alkali solution.

硫酸化ジルコニア(ZrO/SO)については、前処理として650℃で3時間焼成した。 The sulfated zirconia (ZrO 2 / SO 4 ) was calcined at 650 ° C. for 3 hours as a pretreatment.

トリフルオロメタンスルホン酸銀は、特に前処理は行わなかった。使用した触媒の量は、ZrO/SOおよびトリフルオロメタンスルホン酸銀については、糖供与体に対して1当量である。硫酸処理珪藻土および珪藻土の場合には、反応容器内を充填するのに十分な量を設定した。具体的には、容器の内容量10mlにつき、約1.5gとした。 Silver trifluoromethanesulfonate was not pretreated. The amount of catalyst used is 1 equivalent to the sugar donor for ZrO 2 / SO 4 and silver trifluoromethanesulfonate. In the case of sulfuric acid-treated diatomaceous earth and diatomaceous earth, an amount sufficient to fill the reaction vessel was set. Specifically, it was about 1.5 g per 10 ml of the internal volume of the container.

次いで、反応容器内に溶媒として二酸化炭素の超臨界流体を発生させて、温度50℃、圧力12Mpaの条件下で、17時間(サンプル番号No.5については18.5時間)反応させた。   Next, a supercritical fluid of carbon dioxide was generated as a solvent in the reaction vessel, and the reaction was carried out for 17 hours (18.5 hours for sample number No. 5) under the conditions of a temperature of 50 ° C. and a pressure of 12 Mpa.

反応終了後、反応容器を放冷して常温に戻すことで、溶媒であるCOを気相にして気体として除去した。反応生成物を、クロロホルムで希釈した後、濾紙を使用した濾過により触媒を除去した。除去されたゼオライト類似体/留辺蘂産珪藻土およびZr骨格置換型ゼオライト類似体/留辺蘂産珪藻土は、クロロホルムにて洗浄後、650℃で2時間焼成することで、再利用することができる。 After completion of the reaction, the reaction vessel was allowed to cool and returned to room temperature, so that CO 2 as the solvent was vaporized and removed as a gas. The reaction product was diluted with chloroform, and then the catalyst was removed by filtration using filter paper. The removed zeolite analog / Rukabebe diatomaceous earth and Zr skeleton-substituted zeolite analog / Rukabebe diatomaceous earth can be reused by washing with chloroform and calcining at 650 ° C. for 2 hours.

濾液をシリカゲルカラムによるクロマトグラフィにより精製した後に減圧濃縮して、目的の式:
The filtrate is purified by chromatography on a silica gel column and then concentrated under reduced pressure to give the desired formula:

の生成物を224mg(触媒としてゼオライト類似体/留辺蘂産珪藻土を使用)回収した。 224 mg of the product was recovered (zeolite analogue / Rukabe diatomaceous earth was used as catalyst).

触媒の種類と収率(%)との関係を表4に示す。   Table 4 shows the relationship between the type of catalyst and the yield (%).

表4.糖−アルコール(配糖体)の合成において使用した触媒と収率
Table 4. Catalysts and yields used in the synthesis of sugar-alcohols (glycosides)

収率は、シリカゲルクロマトグラフィ(展開溶媒はn−ヘキサン:酢酸エチル=4:1)を用いて、糖供与体として使用した2,3,4,6−テトラ−O−アセチル−α−D−ガラクトピラノシルトリクロロアセトイミデートを基準とし、重量%で算出した。   The yield was 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-α-D-galacto used as a sugar donor using silica gel chromatography (developing solvent: n-hexane: ethyl acetate = 4: 1). Based on pyranosyltrichloroacetimidate, it was calculated in weight%.

さらに、得られた配糖体についてNMR測定を行った結果は、以下の通りである。   Furthermore, the result of having performed NMR measurement about the obtained glycoside is as follows.

1H−NMR data(CDCl、400MHz):0.86−1.58(m、15H)、1.88−2.14(4S、12H)、3.44−3.50(m、1H)、3.86−3.90(m、2H)、3.91−4.21(m、2H)、4.45(d、1H、J=3.4、10.4)、5.20(dd、1H、J=8.0、10.5)、5.39(d、1H、J=3.357).

(実施例9)糖質高分子の合成
この例では、糖供与体および糖受容体の両方に脱離基および保護基を導入して、反応位置の制御を行う例につき説明する。
1H-NMR data (CDCl 3 , 400 MHz): 0.86-1.58 (m, 15H), 1.88-2.14 (4S, 12H), 3.44-3.50 (m, 1H), 3.86-3.90 (m, 2H), 3.91-4.21 (m, 2H), 4.45 (d, 1H, J = 3.4, 10.4), 5.20 (dd 1H, J = 8.0, 10.5), 5.39 (d, 1H, J = 3.357).

(Example 9) Synthesis of carbohydrate polymer In this example, an example in which a leaving group and a protecting group are introduced into both a sugar donor and a sugar acceptor to control the reaction position will be described.

反応容器内に、糖供与体として、1位のOH基には脱離基が付加されていて、2位〜4位および6位のOH基には保護基が付加されている下記の式(VIII)の化合物(2,3,4,6−テトラ−O−ベンジル−α−D−ガラクトピラノシルトリクロロアセトイミデート)を175mg(0.255mmol)を加えた。
In the reaction vessel, as a sugar donor, a leaving group is added to the OH group at the 1-position, and a protecting group is added to the OH groups at the 2nd to 4th and 6th positions. VIII) compound (2,3,4,6-tetra-O-benzyl-α-D-galactopyranosyltrichloroacetimidate) was added in an amount of 175 mg (0.255 mmol).

次いで、反応容器内に、糖受容体として、2位、3位および6位のOH基には保護基が付加されている式(IX)の化合物(アリール2,3,6−トリ−O−ベンゾイル−α−D−ガラクトピラノシド)を104mg(0.195mmol)を加えた。さらに触媒を加えた。
Next, in the reaction vessel, a compound of the formula (IX) (aryl 2,3,6-tri-O— in which a protecting group is added to the OH groups at the 2-position, 3-position and 6-position as a sugar acceptor. 104 mg (0.195 mmol) of benzoyl-α-D-galactopyranoside) was added. More catalyst was added.

ここで使用した触媒につき表5を参照して説明する。   The catalyst used here will be described with reference to Table 5.

表5は、実施例9のサンプル番号、使用された触媒および触媒の量(mg)を説明するための表である。   Table 5 is a table for explaining the sample number of Example 9, the catalyst used, and the amount (mg) of the catalyst.


表5 糖質高分子の合成において使用した触媒と触媒量
硫酸化ジルコニア(ZrO/SO)については、前処理として650℃で3時間焼成してある。トリフルオロメタンスルホン酸銀は、特に前処理は行っていない。

Table 5 Catalysts and catalyst amounts used in the synthesis of carbohydrate polymers
Sulphated zirconia (ZrO 2 / SO 4 ) has been calcined at 650 ° C. for 3 hours as a pretreatment. Silver trifluoromethanesulfonate is not particularly pretreated.

使用した触媒の量は、糖供与体に対して1当量である。   The amount of catalyst used is 1 equivalent to the sugar donor.

次いで、反応容器内に溶媒として二酸化炭素の超臨界流体を発生させて、温度50℃、圧力12Mpaの条件下で、12時間反応させた。   Next, a supercritical fluid of carbon dioxide was generated as a solvent in the reaction vessel, and the reaction was carried out for 12 hours under the conditions of a temperature of 50 ° C. and a pressure of 12 Mpa.

反応終了後、反応容器を放冷して常温に戻すことで、溶媒であるCOを気相にして気体として除去した。反応生成物を、クロロホルムで希釈した後、濾紙を使用した濾過により触媒を除去した。除去された触媒は、クロロホルムにて洗浄後、650℃で2時間焼成することで、再利用することができる。 After completion of the reaction, the reaction vessel was allowed to cool and returned to room temperature, so that CO 2 as the solvent was vaporized and removed as a gas. The reaction product was diluted with chloroform, and then the catalyst was removed by filtration using filter paper. The removed catalyst can be reused by washing with chloroform and calcining at 650 ° C. for 2 hours.

濾液をシリカゲルカラムによるクロマトグラフィ(展開溶媒はn−ヘキサン:酢酸エチル=4:1)により精製した後に減圧濃縮して、目的の下記式(X)の生成物を54mg(触媒として硫酸化ジルコニア(ZrO/SO)を使用);113mg(触媒としてトリフルオロメタンスルホン酸銀を使用)回収した。
The filtrate was purified by chromatography on a silica gel column (developing solvent was n-hexane: ethyl acetate = 4: 1) and then concentrated under reduced pressure to obtain 54 mg of the desired product of the following formula (X) (sulfated zirconia (ZrO as a catalyst). 2 / SO 4 )); 113 mg (using silver trifluoromethanesulfonate as catalyst) was recovered.

結果を表6に示す。表6はサンプル番号、触媒の種類および収率(%)を示す表である。   The results are shown in Table 6. Table 6 is a table showing sample numbers, catalyst types and yields (%).


表6 糖質高分子の合成において使用した触媒と収率

収率は、シリカゲルクロマトグラフィ(展開溶媒はn−ヘキサン:酢酸エチル=4:1)を用いて、糖供与体として使用した(2,3,4,6−テトラ−O−ベンジル−α−D−ガラクトピラノシルトリクロロアセトイミデート)を基準とし、重量%で算出した。

Table 6 Catalysts and yields used in the synthesis of carbohydrate polymers

The yield was (2,3,4,6-tetra-O-benzyl-α-D-) used as a sugar donor using silica gel chromatography (developing solvent: n-hexane: ethyl acetate = 4: 1). Based on galactopyranosyl trichloroacetimidate), it was calculated in weight%.

さらに、得られた糖質高分子についてNMR測定を行った。   Furthermore, NMR measurement was performed about the obtained carbohydrate polymer.

測定条件および結果は以下の通りである。
(測定条件)
H−NMR(400MHz)
装置:日本電子データム(JEOL) JNM−LA400 FT NMR SYSTEM
測定温度:27℃
溶媒:CDCl
(結果)
1H−NMR data(CDCl、400MHz):δ8.04−7.14(m、35H、Ph proton)、5.72(m、1H、allyl−CH=)、5.70(dd、1H、H−2)、5.67(dd、1H、H−3)、5.35(d、1H、J1、2=2.97Hz、H−1)、5.20(dd、1H、allyl CH=)、5.09(dd、1H、allyl CH=)、4.90(d、1H、J1’,2’=3.51Hz、H−1’)、4.87−4.70(m、8H、4×−CHPh)、4.47−3.97(m、10H、proton of allyl−CH=and sugar ring)。
Measurement conditions and results are as follows.
(Measurement condition)
1 H-NMR (400 MHz)
Equipment: JEOL JNM-LA400 FT NMR SYSTEM
Measurement temperature: 27 ° C
Solvent: CDCl 3
(result)
1H-NMR data (CDCl 3 , 400 MHz): δ 8.04-7.14 (m, 35H, Ph proton), 5.72 (m, 1H, allyl-CH =), 5.70 (dd, 1H, H -2), 5.67 (dd, 1H , H-3), 5.35 (d, 1H, J 1,2 = 2.97Hz, H-1), 5.20 (dd, 1H, allyl CH 2 =), 5.09 (dd, 1H, allyl CH 2 =), 4.90 (d, 1H, J 1 ′, 2 ′ = 3.51 Hz, H−1 ′), 4.87-4.70 ( m, 8H, 4 × -CH 2 Ph), 4.47-3.97 (m, 10H, proton of allyl-CH = and sugar ring).


(実施例10)糖−アルコール(配糖体)の合成
この例では、糖供与体に脱離基および保護基を導入して、反応位置の制御を行う例につき説明する。

Example 10 Synthesis of Sugar-Alcohol (Glycoside) In this example, an example in which a leaving group and a protecting group are introduced into a sugar donor to control the reaction position will be described.

反応容器内に、糖供与体として、1位のOH基には脱離基が付加されていて、2位〜4位および6位のOH基には保護基が付加されている下記の構造式(XI)の化合物(2,3,4,6−テトラ−O−アセチル−α−D−ガラクトピラノシルトリクロロアセトイミデート)を300mg(0.609mmol)を加えた。
In the reaction vessel, as a sugar donor, a leaving group is added to the OH group at the 1-position, and a protecting group is added to the OH groups at the 2nd to 4th and 6th positions. 300 mg (0.609 mmol) of the compound (XI) (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-α-D-galactopyranosyl trichloroacetimidate) was added.

次いで、1−オクタノールを0.48ml(3.04mmol)加えた。さらに触媒を加えた。   Then, 0.48 ml (3.04 mmol) of 1-octanol was added. More catalyst was added.

ここで使用した触媒につき表7を参照して説明する。   The catalyst used here will be described with reference to Table 7.

表7は、実施例10のサンプル番号、使用された触媒および触媒の量(mg)を説明するための表である。   Table 7 is a table | surface for demonstrating the sample number of Example 10, the used catalyst, and the quantity (mg) of a catalyst.


表7 糖−アルコール(配糖体)の合成において使用した触媒と触媒量

硫酸処理珪藻土は、市販されている珪藻土(乾燥品)2gを1規定の硫酸水溶液5ml中に加え、室温(20℃)で一昼夜、風乾させることで得られる。

Table 7 Catalysts and catalyst amounts used in the synthesis of sugar-alcohol (glycosides)

The sulfuric acid-treated diatomaceous earth can be obtained by adding 2 g of a commercially available diatomaceous earth (dried product) to 5 ml of a 1N aqueous sulfuric acid solution and air-drying it overnight at room temperature (20 ° C.).

実施例1と同様に、硫酸処理珪藻土、硫酸化ジルコニア(ZrO/SO)については、前処理として650℃で3時間焼成してある。トリフルオロメタンスルホン酸銀および珪藻土は、特に前処理は行っていない。 Similar to Example 1, the sulfuric acid-treated diatomaceous earth and sulfated zirconia (ZrO 2 / SO 4 ) were calcined at 650 ° C. for 3 hours as a pretreatment. Silver trifluoromethanesulfonate and diatomaceous earth are not particularly pretreated.

使用した触媒の量は、硫酸化ジルコニア(ZrO/SO)およびトリフルオロメタンスルホン酸銀については、糖供与体に対して1当量である。硫酸処理珪藻土および珪藻土の場合には、反応容器内を充填するのに十分な量を設定した。具体的には、容器の内容量10mlにつき、約1.5gとした。 The amount of catalyst used is 1 equivalent to the sugar donor for sulfated zirconia (ZrO 2 / SO 4 ) and silver trifluoromethanesulfonate. In the case of sulfuric acid-treated diatomaceous earth and diatomaceous earth, an amount sufficient to fill the reaction vessel was set. Specifically, it was about 1.5 g per 10 ml of the internal volume of the container.

次いで、反応容器内に溶媒として二酸化炭素の超臨界流体を発生させて、温度50℃、圧力12Mpaの条件下で、17時間(サンプル番号No.5については18.5時間)反応させた。   Next, a supercritical fluid of carbon dioxide was generated as a solvent in the reaction vessel, and the reaction was carried out for 17 hours (18.5 hours for sample number No. 5) under the conditions of a temperature of 50 ° C. and a pressure of 12 Mpa.

反応終了後、反応容器を放冷して常温に戻すことで、溶媒であるCOを気相にして気体として除去した。反応生成物を、クロロホルムで希釈した後、濾紙を使用した濾過により触媒を除去した。除去された触媒(硫酸処理珪藻土およびトリフルオロメタンスルホン酸銀)は、クロロホルムにて洗浄後、650℃で2時間焼成することで、再利用することができる。 After completion of the reaction, the reaction vessel was allowed to cool and returned to room temperature, so that CO 2 as the solvent was vaporized and removed as a gas. The reaction product was diluted with chloroform, and then the catalyst was removed by filtration using filter paper. The removed catalyst (sulfurized diatomaceous earth and silver trifluoromethanesulfonate) can be reused by washing with chloroform and calcining at 650 ° C. for 2 hours.

濾液をシリカゲルカラムによるクロマトグラフィにより精製した後に減圧濃縮して、目的の下記の式(XII)の生成物を224mg(触媒として硫酸処理珪藻土を使用)回収した。
The filtrate was purified by chromatography on a silica gel column and then concentrated under reduced pressure to recover 224 mg of the target product of the following formula (XII) (using sulfuric acid-treated diatomaceous earth as a catalyst).

結果を表8に示す。表8はサンプル番号、触媒の種類および収率(%)を示す表である。   The results are shown in Table 8. Table 8 is a table showing sample numbers, catalyst types and yields (%).


表8 糖−アルコール(配糖体)の合成において使用した触媒と収率


収率は、シリカゲルクロマトグラフィ(展開溶媒はn−ヘキサン:酢酸エチル=4:1)を用いて、糖供与体として使用した2,3,4,6−テトラ−O−アセチル−α−D−ガラクトピラノシルトリクロロアセトイミデートを基準とし、重量%で算出した。

Table 8 Catalysts and yields used in the synthesis of sugar-alcohols (glycosides)


The yield was 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-α-D-galacto used as a sugar donor using silica gel chromatography (developing solvent was n-hexane: ethyl acetate = 4: 1). Based on pyranosyl trichloroacetimidate, it was calculated in weight%.

さらに、得られた配糖体についてNMR測定を行った。   Furthermore, NMR measurement was performed about the obtained glycoside.

測定条件および結果は以下の通りである。
(測定条件)
H−NMR(400MHz)
装置:日本電子データム(JEOL) JNM−LA400 FT NMR SYSTEM
測定温度:27℃
溶媒:CDCl
(結果)
H−NMR data(CDCl、400MHz):0.86−1.58(m、15H)、1.88−2.14(4S、12H)、3.44−3.50(m、1H)、3.86−3.90(m、2H)、3.91−4.21(m、2H)、4.45(d、1H、J=7.9)、5.02(dd、1H、J=3.4、10.4)、5.20(dd、1H、J=8.0、10.5)、5.39(d、1H、J=3.357)。
Measurement conditions and results are as follows.
(Measurement condition)
1 H-NMR (400 MHz)
Equipment: JEOL JNM-LA400 FT NMR SYSTEM
Measurement temperature: 27 ° C
Solvent: CDCl 3
(result)
1 H-NMR data (CDCl 3 , 400 MHz): 0.86-1.58 (m, 15H), 1.88-2.14 (4S, 12H), 3.44-3.50 (m, 1H) 3.86-3.90 (m, 2H), 3.91-4.21 (m, 2H), 4.45 (d, 1H, J = 7.9), 5.02 (dd, 1H, J = 3.4, 10.4), 5.20 (dd, 1H, J = 8.0, 10.5), 5.39 (d, 1H, J = 3.357).


(実施例11)糖−コレステロールの合成
この例では、糖供与体に脱離基および保護基を導入して、反応位置の制御を行う例につき説明する。

(Example 11) Synthesis of sugar-cholesterol In this example, an example in which a leaving group and a protecting group are introduced into a sugar donor to control the reaction position will be described.

反応容器内に、糖供与体として、1位のOH基には脱離基が付加されていて、2位〜4位および6位のOH基には保護基が付加されている下記の構造式(XIII)の化合物(2,3,4,6−テトラ−O−ベンジル−α−D−ガラクトピラノシルトリクロロアセトイミデート)を175mg(0.255mmol)を加えた。
In the reaction vessel, as a sugar donor, a leaving group is added to the 1-position OH group, and a protecting group is added to the 2-position to 4-position and 6-position OH groups. 175 mg (0.255 mmol) of the compound (XIII) (2,3,4,6-tetra-O-benzyl-α-D-galactopyranosyl trichloroacetimidate) was added.

(式中、Bnはベンジルである)
次いで、反応容器内に、糖受容体として、コレステロールを75mg(0.195mmol)を加えた。さらに触媒を加えた。
(Wherein Bn is benzyl)
Next, 75 mg (0.195 mmol) of cholesterol was added as a sugar receptor in the reaction vessel. More catalyst was added.

ここで使用した触媒につき表9を参照して説明する。   The catalyst used here will be described with reference to Table 9.

表9は、実施例11のサンプル番号、使用された触媒および触媒の量(mg)を説明するための表である。   Table 9 is a table | surface for demonstrating the sample number of Example 11, the used catalyst, and the quantity (mg) of a catalyst.


表9 糖−コレステロールの合成において使用した触媒および触媒量

硫酸化ジルコニア(ZrO/SO)については、前処理として650℃で3時間焼成してある。トリフルオロメタンスルホン酸銀は、特に前処理は行っていない。

Table 9 Catalysts and catalyst amounts used in the synthesis of sugar-cholesterol

Sulphated zirconia (ZrO 2 / SO 4 ) has been calcined at 650 ° C. for 3 hours as a pretreatment. Silver trifluoromethanesulfonate is not particularly pretreated.

使用した触媒の量は、糖供与体に対して1当量である。   The amount of catalyst used is 1 equivalent to the sugar donor.

糖受容体であるコレステロールは溶媒である二酸化炭素の超臨界流体に対していくらか溶解しづらいので、これを超臨界流体に溶解させるために、さらなる添加物質が反応容器内に添加される。この例では添加物質として、0.188mlのクロロホルムを添加した。   Cholesterol, which is a sugar acceptor, is somewhat difficult to dissolve in the supercritical fluid of carbon dioxide, which is a solvent, so additional additives are added to the reaction vessel to dissolve it in the supercritical fluid. In this example, 0.188 ml of chloroform was added as an additive substance.

次いで、反応容器内に溶媒として二酸化炭素の超臨界流体を発生させて、温度50℃、圧力12Mpaの条件下で、12時間反応させた。   Next, a supercritical fluid of carbon dioxide was generated as a solvent in the reaction vessel, and the reaction was carried out for 12 hours under the conditions of a temperature of 50 ° C. and a pressure of 12 Mpa.

反応終了後、反応容器を放冷して常温に戻すことで、溶媒であるCOを気相にして気体として除去した。反応生成物を、クロロホルムで希釈した後、濾紙を使用した濾過により触媒を除去した。濾液を減圧濃縮して、残渣を回収した。この残渣をシリカゲルカラムによるクロマトグラフィ(展開溶媒はn−ヘキサン:酢酸エチル=4:1)により精製した後、減圧濃縮して、目的の下記の式(XIV)の化合物を67mg(触媒として硫酸化ジルコニア(ZrO/SO)を使用);130mg(触媒としてトリフルオロメタンスルホン酸銀を使用)得た。
After completion of the reaction, the reaction vessel was allowed to cool and returned to room temperature, so that CO 2 as the solvent was vaporized and removed as a gas. The reaction product was diluted with chloroform, and then the catalyst was removed by filtration using filter paper. The filtrate was concentrated under reduced pressure to recover the residue. The residue was purified by chromatography on a silica gel column (developing solvent was n-hexane: ethyl acetate = 4: 1) and then concentrated under reduced pressure to obtain 67 mg of the target compound of the following formula (XIV) (sulfated zirconia as a catalyst). (Using ZrO 2 / SO 4 )); 130 mg (using silver trifluoromethanesulfonate as catalyst) was obtained.

結果を表10に示す。表10はサンプル番号、触媒の種類および収率(%)を示す表である。   The results are shown in Table 10. Table 10 is a table showing sample numbers, catalyst types and yields (%).


表10 糖−コレステロールの合成において使用した触媒および収率

収率は、シリカゲルクロマトグラフィ(展開溶媒はn−ヘキサン:酢酸エチル=4:1)を用いて、糖供与体として使用した2,3,4,6−テトラ−O−ベンジル−α−D−ガラクトピラノシルトリクロロアセトイミデートを基準とし、重量%で算出した。

Table 10 Catalysts and yields used in the synthesis of sugar-cholesterol

The yield was 2,3,4,6-tetra-O-benzyl-α-D-galacto used as a sugar donor using silica gel chromatography (developing solvent: n-hexane: ethyl acetate = 4: 1). Based on pyranosyltrichloroacetimidate, it was calculated in weight%.

さらに、得られた糖−コレステロールについてNMR測定を行った。   Furthermore, NMR measurement was performed on the obtained sugar-cholesterol.

測定条件および結果は以下の通りである。
(測定条件)
H−NMR(400MHz)
装置:日本電子データム(JEOL) JNM−LA400 FT NMR SYSTEM
測定温度:27℃
溶媒:CDCl
(結果)
H−NMR data(CDCl、400MHz):δ7.35−7.20(m、20H、Ph proton)、5.21(t、1H、cholesterol−OCH<)、5.06(d、1H、J1、2=4.24Hz、H−1)、4.78−4.46(m、8H、4×−CHPh)、4.29(t、1H、H−3)、4.03(dd、1H、H−2)、3.95(t、1H、H−4)、3.75(m、1H、H−5)、3.67(dd、1H、H−6)3.55(dd、1H、H−6’)3.52(m、1H、cholesterol −CH=)2.29−0.68(m、43H、other proton of cholesterol)。
Measurement conditions and results are as follows.
(Measurement condition)
1 H-NMR (400 MHz)
Equipment: JEOL JNM-LA400 FT NMR SYSTEM
Measurement temperature: 27 ° C
Solvent: CDCl 3
(result)
1 H-NMR data (CDCl 3 , 400 MHz): δ 7.35-7.20 (m, 20H, Ph proton), 5.21 (t, 1H, cholesterol-OCH <), 5.06 (d, 1H, J 1,2 = 4.24Hz, H-1 ), 4.78-4.46 (m, 8H, 4 × -CH 2 Ph), 4.29 (t, 1H, H-3), 4.03 (Dd, 1H, H-2), 3.95 (t, 1H, H-4), 3.75 (m, 1H, H-5), 3.67 (dd, 1H, H-6) 55 (dd, 1H, H-6 ') 3.52 (m, 1H, cholesterol -CH =) 2.29-0.68 (m, 43H, other proton of cholesterol).


(実施例12)糖−ペプチド(配糖体)の合成
この実施例では、糖供与体に脱離基および保護基を導入して、反応位置の制御を行う例につき説明する。まず、この合成系で使用する触媒の硫酸化チタニア担持珪藻土(SO 2−/TiO/珪藻土)を以下のように合成した。

Example 12 Synthesis of Sugar-Peptide (Glycoside) In this example, an example in which a leaving group and a protecting group are introduced into a sugar donor to control the reaction position will be described. First, a sulfated titania-supported diatomaceous earth (SO 4 2− / TiO 2 / diatomaceous earth) as a catalyst used in this synthesis system was synthesized as follows.

北海道幾千世産の珪藻土原岩50gを処理用の容器に入れ、30%過酸化水素水(200ml)を加えた。1〜2時間放置した後、36%塩酸溶液(100ml)を加えた。このとき、激しく発泡し、高温になるので注意した。沸騰が始まったら、冷水を入れ反応温度を80℃程度に制御した。溶液の色が黄色を呈し、発泡が収まったら冷水を加え破砕された珪藻土を沈殿させた。完全に沈殿した後に、上澄み液を廃棄するデカンテーションを溶液が中性に近づくまで繰り返した。その後に、0.01〜0.1%のピロリン酸ナトリウム溶液によるデカンテーションを行った。この後、冷水によるデカンテーションを再び溶液が中性になるまで繰り返した。沈殿物を真空乾燥機または電気炉で100〜150℃で乾燥し、粉末状の乾燥した珪藻土を得た。   50 g of diatomaceous earth rock from Ichisei, Hokkaido was placed in a container for treatment, and 30% hydrogen peroxide (200 ml) was added. After standing for 1-2 hours, 36% hydrochloric acid solution (100 ml) was added. At this time, care was taken because it foamed violently and became hot. When boiling started, cold water was added to control the reaction temperature at about 80 ° C. When the color of the solution was yellow and the foaming stopped, cold water was added to precipitate crushed diatomaceous earth. After complete precipitation, the decantation of discarding the supernatant was repeated until the solution approached neutrality. Thereafter, decantation with 0.01 to 0.1% sodium pyrophosphate solution was performed. Thereafter, decantation with cold water was repeated again until the solution became neutral. The precipitate was dried at 100 to 150 ° C. with a vacuum dryer or an electric furnace to obtain a powdery dried diatomaceous earth.

上記の処理を行った乾燥粉末状(粒径0.15mm以下)の珪藻土4gをカルシウム管に充填し、金属チタン1gを塩素雰囲気中で塩化させTiClを得た。TiClを400℃で気化させ、高圧窒素ボンベから供給した窒素の圧力によりカルシウム管に送った。このとき、CVD法(化学蒸着法)により、白煙状のTiClを珪藻土の表面に蒸着させた。TiClの蒸着後、の珪藻土への担持量を重量増加測定から計算し、珪藻土1gあたりのTiCl担持量を4.7mMと見積もった。カルシウム管から、TiCl担持した珪藻土を取り出し、ビーカーに移した後に28%アンモニア水50mlを加えTi(OH)を得た。沈殿物をデカンテーション(7回)により洗浄し、電気炉で一昼夜100〜150℃で乾燥した。乾燥後に1規定の硫酸(珪藻土1gに対し3.8mlに相当)を加え、室温で一昼夜風乾した後に650℃で3時間焼成し硫酸化チタニア担持珪藻土(SO 2−/TiO/珪藻土)を得た。 4 g of dry powder (particle size 0.15 mm or less) of diatomaceous earth subjected to the above treatment was filled in a calcium tube, and 1 g of metal titanium was salified in a chlorine atmosphere to obtain TiCl 4 . TiCl 4 was vaporized at 400 ° C. and sent to the calcium tube by the pressure of nitrogen supplied from a high-pressure nitrogen cylinder. At this time, white smoke-like TiCl 4 was vapor-deposited on the surface of diatomaceous earth by a CVD method (chemical vapor deposition method). After the deposition of TiCl 4, the amount supported on diatomaceous earth was calculated from the weight increase measurement, and the amount TiCl 4 supported per gram of diatomaceous earth was estimated to be 4.7 mM. The diatomaceous earth carrying TiCl 4 was taken out from the calcium tube and transferred to a beaker, and 50 ml of 28% ammonia water was added to obtain Ti (OH) 4 . The precipitate was washed by decantation (7 times) and dried in an electric furnace at 100 to 150 ° C. overnight. After drying, 1N sulfuric acid (corresponding to 3.8 ml with respect to 1 g of diatomaceous earth) was added, air-dried at room temperature overnight, and then calcined at 650 ° C. for 3 hours to obtain sulfated titania-supported diatomaceous earth (SO 4 2− / TiO 2 / diatomaceous earth). Obtained.


次いで、反応容器内に、糖供与体として、1位のOH基には脱離基が付加されていて、2〜5位のOH基には保護基が付加されている構造式(*1);
(式中、Acはアセチルである)
の化合物(2,3,4,6−テトラ−O−アセチル−α−D−ガラクトピラノシルトリクロロアセトイミデート)を100mg(0.203mmol)を加えた。

Next, in the reaction vessel, as a sugar donor, a leaving group is added to the 1-position OH group, and a protecting group is added to the 2-5-position OH group (* 1) ;
(In the formula, Ac is acetyl)
100 mg (0.203 mmol) of the compound (2,3,4,6-tetra-O-acetyl-α-D-galactopyranosyl trichloroacetimidate) was added.

次いで、糖受容体として構造式(*2);
(式中、Zはベンジルオキシカルボニルである)
の化合物(ゼット−スレオニン−O−ベンジル)を105mg(1.5当量)加えた。さらに触媒として糖供与体に対して1当量の硫酸化チタニア担持珪藻土(SO 2−/TiO/珪藻土)を加えた。
Next, structural formula (* 2) as a sugar receptor;
(Wherein Z is benzyloxycarbonyl)
105 mg (1.5 equivalents) of the above compound (Zet-threonine-O-benzyl) was added. Furthermore, 1 equivalent of sulfated titania-supported diatomaceous earth (SO 4 2− / TiO 2 / diatomaceous earth) was added as a catalyst to the sugar donor.

次いで、反応容器内に溶媒として二酸化炭素の超臨界流体を発生させて、温度35℃、圧力8Mpaの条件下で、5時間反応させた。   Next, a supercritical fluid of carbon dioxide was generated as a solvent in the reaction vessel, and the reaction was performed for 5 hours under conditions of a temperature of 35 ° C. and a pressure of 8 Mpa.

反応終了後、反応容器を放冷して常温に戻すことで、溶媒であるCOを気相にして気体として除去した。反応生成物を、クロロホルムで希釈した後、濾紙を使用した濾過により触媒を除去した。除去された触媒は、クロロホルムにて洗浄後、650℃で2時間焼成することで、再利用することができる。 After completion of the reaction, the reaction vessel was allowed to cool and returned to room temperature, so that CO 2 as the solvent was vaporized and removed as a gas. The reaction product was diluted with chloroform, and then the catalyst was removed by filtration using filter paper. The removed catalyst can be reused by washing with chloroform and calcining at 650 ° C. for 2 hours.

濾液をシリカゲルカラムによるクロマトグラフィ(展開溶媒はトルエン:酢酸エチル=4〜1:1)により精製した後に減圧濃縮して、目的の式(X3);
の生成物を9.5mg回収した。収率は6.9%である。収率は、糖供与体として使用した2,3,4,6−テトラ−O−アセチル−α−D−ガラクトピラノシルトリクロロアセトイミデートを基準とし、重量%で算出した。
The filtrate was purified by chromatography on a silica gel column (developing solvent: toluene: ethyl acetate = 4 to 1: 1) and then concentrated under reduced pressure to obtain the desired formula (X3);
9.5 mg of product was recovered. The yield is 6.9%. The yield was calculated in weight% based on 2,3,4,6-tetra-O-acetyl-α-D-galactopyranosyl trichloroacetimidate used as a sugar donor.

さらに、得られた配糖体についてNMR測定を行った。   Furthermore, NMR measurement was performed about the obtained glycoside.

測定条件および結果は以下の通りである。
(測定条件)
H−NMR(500MHz)
装置: ブルカー・バイオスピン株式会社(BRUKER)、Bruker DPX−250 spectrometer
測定温度:27℃
溶媒:CDCl
(結果)
H−NMR data(CDCl、500MHz):7.37−7.31(m、10H、ph×2)、5.59(d、1H、JNH、αH=9.09MHz、NH)、5.30(d、1H、J4、5=2.79MHz、H−4)、5.18(d、2H、CHph of benzyl ester)、5.13(d、2H、CHph of Z)、5.08(d d、1H、J2、3=10.5MHz、H−2)、4.91(d d、1H、J3、4=3.43MHz、H−3)、4.41(d d、1H、JαH、βH=2.30MHz、αH)、4.41(d d、1H、βH)、4.36(d、1H、J1、2=7.93MHz、H−1)、4.03(m、2H、H−6a、b)、3.65(t、1H、H−5)、2.11、2.02、2.00、1.97(s、1H、Ac)、1.21(d、3H、JCH3、β、H=6.35MHz、βC−CH
本発明の溶媒として超臨界流体を使用した糖質高分子および配糖体の合成方法によれば、環境に与える負荷を軽減しつつ、簡易な工程で効率的に合成を行うことができる。
産業上の利用可能性
本発明のプロトン型ゼオライト類似体の製造方法によれば、特に酸性溶液中で直接的にゼオライト類似体を使用するため、方沸石を合成した後にイオン交換によりプロトン交換を行う工程を短縮することができる。また、粘土質珪藻土を利用するため、アルミナ源を添加する必要がなく、製造工程が簡易であって、反応が効率的に行える。また、本発明のZr骨格置換型ゼオライト類似体の製造方法によれば、アルミナ源が不足する珪藻土であっても、焼成処理によりルイス酸として機能するプロトン型のゼオライト類似体を製造することができる。
Measurement conditions and results are as follows.
(Measurement condition)
1 H-NMR (500 MHz)
Equipment: Bruker BioSpin Corporation (BRUKER), Bruker DPX-250 spectrometer
Measurement temperature: 27 ° C
Solvent: CDCl 3
(result)
1 H-NMR data (CDCl 3 , 500 MHz): 7.37-7.31 (m, 10H, ph × 2), 5.59 (d, 1H, J NH, αH = 9.09 MHz, NH), 5 .30 (d, 1H, J4, 5 = 2.79 MHz, H-4), 5.18 (d, 2H, CH 2 ph of benzyl ester), 5.13 (d, 2H, CH 2 ph of Z ), 5.08 (dd, 1H, J2, 3 = 10.5 MHz, H-2), 4.91 (dd, 1H, J3, 4 = 3.43 MHz, H-3), 4. 41 (d d, 1H, J αH , βH = 2.30 MHz, αH), 4.41 (d d, 1H, βH), 4.36 (d, 1H, J 1,2 = 7.93 MHz, H− 1), 4.03 (m, 2H, H-6a , b ), 3.65 (t, 1H, H-5), 2.11, 2. 02,2.00,1.97 (s, 1H, Ac) , 1.21 (d, 3H, J CH3, β, H = 6.35MHz, βC-CH 3)
According to the method for synthesizing a carbohydrate polymer and a glycoside using a supercritical fluid as a solvent of the present invention, synthesis can be carried out efficiently in a simple process while reducing the burden on the environment.
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the method for producing a proton-type zeolite analog of the present invention, since the zeolite analog is directly used in an acidic solution, proton exchange is performed by ion exchange after synthesizing zeolitic. The process can be shortened. Further, since clay diatomaceous earth is used, it is not necessary to add an alumina source, the manufacturing process is simple, and the reaction can be performed efficiently. In addition, according to the method for producing a Zr skeleton-substituted zeolite analogue of the present invention, a proton-type zeolite analogue that functions as a Lewis acid can be produced by a calcination treatment even for diatomaceous earth lacking an alumina source. .

本発明のグリコシル化反応、すなわち糖質高分子または配糖体の合成方法によれば、特に反応溶媒に超臨界流体を使用し、触媒としてプロトン型のゼオライト類似体を使用するので、廃液等により環境に与える負荷を軽減することができ、反応工程が簡易で反応が効率的に行える。   According to the glycosylation reaction of the present invention, that is, the method for synthesizing a sugar polymer or glycoside, a supercritical fluid is used as a reaction solvent and a proton type zeolite analog is used as a catalyst. The load on the environment can be reduced, the reaction process is simple, and the reaction can be performed efficiently.

Claims (8)

無機鉱物のカチオンの全てまたは一部がHに置換され、テクトケイ酸塩骨格を有するゼオライトを含む、プロトン交換型ゼオライト類似体を生成するための原料の製造方法であって、該方法は、以下:
該無機鉱物を酸性溶液で処理する工程、
を包含し、該無機鉱物を含有する原料の天然物質が、新第三紀珪藻土から選択される、方法。
A method for producing a raw material for producing a proton-exchanged zeolite analog, comprising a zeolite having a tectosilicate skeleton in which all or a part of cations of an inorganic mineral are substituted with H + , the method comprising: :
Treating the inorganic mineral with an acidic solution;
The raw material natural material containing the inorganic mineral is selected from Neogene diatomaceous earth .
前記無機鉱物を含有する原料の天然物質が、以下:
オパール;および
イライト、パラゴナイト、チンワルド雲母、リシア雲母、黒雲母、金雲母、海緑石、および白雲母の少なくとも一種を含む、雲母鉱物または雲母系粘土鉱物、
をさらに含む、請求項に記載の方法。
The raw material natural material containing the inorganic mineral is:
A mica mineral or a mica-based clay mineral, including at least one of opal;
Further comprising the method of claim 1.
中性またはアルカリ性溶液を用いるデカンテーションにより、有機物およびスメクタイト系鉱物を除去する工程をさらに包含する、請求項1に記載の方法。The method of Claim 1 which further includes the process of removing an organic substance and a smectite type mineral by the decantation using a neutral or alkaline solution. 前記酸性溶液は、過酸化水素を含む、請求項1に記載の方法。The method of claim 1, wherein the acidic solution comprises hydrogen peroxide. 前記酸性溶液は、塩酸溶液を含む、請求項1またはに記載の方法。Wherein the acidic solution comprises hydrochloric acid solution, The method of claim 1 or 4. 前記中性またはアルカリ性溶液は、ピロリン酸ナトリウムを含む、請求項に記載の方法。The method of claim 3 , wherein the neutral or alkaline solution comprises sodium pyrophosphate. 前記スメクタイト系鉱物は、モンモリオナイトを含む、請求項に記載の方法。The method according to claim 3 , wherein the smectite-based mineral includes montmorillonite. 請求項1に記載の方法により製造された、ルイス酸活性を有するプロトン型ゼオライト類似体を製造するための原料。The raw material for manufacturing the proton-type zeolite analog which has the Lewis acid activity manufactured by the method of Claim 1.
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