JP6544596B2

JP6544596B2 - フェノール誘導体の製造方法

Info

Publication number: JP6544596B2
Application number: JP2017023577A
Authority: JP
Inventors: 渡辺　隆司; 隆司渡辺; 中村　正治; 正治中村; 光高谷; 勇勝山; 健治福田
Original assignee: Kyoto University; Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Kyoto University; Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 2016-02-15
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2019-07-17
Anticipated expiration: 2037-02-10
Also published as: JP2017145244A

Description

本発明は、フェノール誘導体の製造方法に関する。

現在、木材等に含まれるリグニンは、パルプの精製過程で得られ、パルプ精製の際に必要な熱源として燃焼利用されている。しかし、リグニンを分解するとフェノール誘導体が得られることから、リグニンを燃焼利用するのではなく、リグニンから得られたフェノール誘導体を医薬品等の原料、中間体等として用いることが検討されている。

例えば、特許文献１には、高温（３００〜５００℃）、高圧（０．２〜３０ＭＰａ）の環境下で、鉄系触媒を用いてリグニンを分解することにより、フェノール誘導体を製造する方法が開示されている。
また、非技術文献1には白金族触媒を用いた重水素標識化反応の方法が記載されており、生成されたフェノール誘導体に白金系触媒を添加し、高温高圧下でフェノール誘導体を重水素化する方法が記載されている。

特開２０１４−０３７３５４号公報

Ｈ．Ｅｓａｋｉｅｔａｌ．,有機合成化学協会誌．Ｖｏｌ.６５Ｎｏ．１２，１１７９‐１１９０，（２００７）

しかしながら、特許文献１に開示されたフェノール誘導体の製造方法では、リグニンを分解した後の溶液中に、複数のフェノール類の混合物が含まれるとともに、タール成分、重合物等の様々な化合物が含まれるため、精製が困難であり、目的のフェノール誘導体の収率が低いという問題があった。
また非特許文献1に開示された重水素化方法では、種々の化合物が混在する条件下での重水素化方法については記載されておらず、リグニン分解反応後の溶液において、特定のフェノール誘導体を重水素化するためには、目的のフェノール誘導体を単離してから重水素化を行う必要があるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、リグニン含有材料から特定のフェノール誘導体を選択的に得ることが可能なフェノール誘導体の製造方法を提供する。
また本発明はさらに、リグニン含有材料から、当該特定のフェノール誘導体が重水素化された重水素化フェノール誘導体を選択的に得ることが可能なフェノール誘導体の製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
すなわち、請求項１に係る発明は、溶媒中に、リグニン含有材料と、金属触媒と、酸触媒と、を含む溶液に、マイクロ波を照射する、フェノール誘導体の製造方法である。

また、請求項２に係る発明は、前記金属触媒が、ルテニウム、鉄、コバルト、チタン、タングステン、モリブデン、ニオブ、これらの酸化物、塩化物、硫酸塩から選ばれる少なくとも１種を含む、請求項１に記載のフェノール誘導体の製造方法である。

また、請求項３に係る発明は、前記酸触媒が、芳香族スルホン酸である、請求項１又は２に記載のフェノール誘導体の製造方法である。

また、請求項４に係る発明は、前記フェノール誘導体として、１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオンを生成する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のフェノール誘導体の製造方法である。

また、請求項５に係る発明は、前記溶液を容器に入れるとともに、前記容器の気相部分を酸素富化雰囲気とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のフェノール誘導体の製造方法である。

また、請求項６に係る発明は、前記溶媒が、重水素原子を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のフェノール誘導体の製造方法である。

本発明のフェノール誘導体の製造方法は、溶媒中にリグニン含有材料と、金属触媒と、酸触媒と、を含む溶液に、マイクロ波を照射することにより、溶液を短時間で加熱してリグニンを分解することができるため、特定のフェノール誘導体を選択的に生成することができる。
さらに本発明のフェノール誘導体の製造方法では、前記溶媒が、重水素原子を有することにより、リグニン含有材料から当該特定のフェノール誘導体が重水素化された重水素化フェノール誘導体を選択的に得ることができる。

実施例１でリグニンを分解した後の溶液をＧＣ−ＭＳで分析した結果を示すグラフである。実施例２でリグニンを分解した後の溶液をＧＣ−ＭＳで分析した結果を示すグラフである。実施例３でリグニンを分解した後の溶液をＧＣ−ＭＳで分析した結果を示すグラフである。実施例４でリグニンを分解した後の溶液をＧＣ−ＭＳで分析した結果を示すグラフである。実施例５でリグニンを分解した後の溶液をＧＣ−ＭＳで分析した結果を示すグラフである。実施例６でリグニンを分解した後の溶液をＧＣ−ＭＳで分析した結果を示すグラフである。実施例７でリグニンを分解した後の溶液をＧＣ−ＭＳで分析した結果を示すグラフである。実施例７でリグニンを分解した後の溶液から目的成分を単離精製した後に、当該目的成分を含む溶液をＮＭＲで分析した結果を示すグラフである。比較例１でリグニンを分解した後の溶液をＧＣ−ＭＳで分析した結果を示すグラフである。

≪第１実施形態≫
以下、本発明の第１実施形態に係るフェノール誘導体の製造方法について詳細に説明する。
本発明の第１実施形態に係るフェノール誘導体の製造方法は、溶媒中に、リグニン含有材料と、金属触媒と、酸触媒と、を含む溶液に、マイクロ波を照射するものである。以下、詳細に説明する。

溶媒としては、水、有機溶媒、及びこれらの混合溶媒等、公知の溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、具体的には、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等のカルボン酸、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン系溶媒等が挙げられる。これらの中でも、水と酢酸等のカルボン酸との混合溶媒が好ましい。また、水とカルボン酸との体積比（水：酢酸）は、１０：１〜１：１０の範囲が好ましく、５：１〜１：５の範囲がより好ましい。

原料となるリグニン含有材料としては、特に限定されるものではなく、リグニンを含有する公知の材料を使用することができる。例えば、１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオンを選択的に得る場合、２位及び６位にメトキシ基を有するフェノール骨格を含むリグニン含有材料を使用することが好ましい。このようなフェノール骨格を含むリグニンは、広葉樹に多く含まれている。したがって、１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオンを選択的に得る場合、広葉樹由来のリグニン含有材料を使用することが好ましく、これらの中でも当該構造が多く含まれているユーカリ由来のリグニン含有材料を使用することがより好ましい。なお、針葉樹由来のリグニン材料を用いても、１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオンを得ることは可能である。

また、リグニン含有材料が水分を含有する場合、乾燥処理を施した後に溶媒中に添加してもよい。ここで、リグニン含有材料の乾燥処理としては、例えば、室温〜１００℃に加熱したオーブンで１〜１８時間（一晩）乾燥した後、さらに真空デシケータ内で半日から３日間乾燥させる条件を用いてもよい。

また、溶液中のリグニン含有材料の濃度、すなわち、溶媒に対するリグニン含有材料の添加量としては、特に限定されるものではないが、例えば、１〜５０質量％の範囲とすることが好ましく、５〜３０質量％の範囲とすることがより好ましく、５〜１５質量％の範囲とすることがさらに好ましい。上述の好ましい範囲とすることにより、流動性に優れ、マイクロ波を均一に照射することができる。

酸触媒としては、特に限定されるものではなく、公知の無機酸及び有機酸を用いることができる。具体的には、無機酸としては、例えば、硫酸、塩酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。また、有機酸としては、例えば、クエン酸等のカルボン酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸などの芳香族スルホン酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、８−Ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎｅ−５−ｓｕｌｆｏｎｉｃａｃｉｄ、５−Ｓｕｉｆｏｓａｌｉｃｙｌｉｃａｃｉｄ等の有機スルホン酸等が挙げられる。

また、溶液中の酸触媒の濃度、すなわち、溶媒に対する酸触媒の添加量としては、特に限定されるものではないが、例えば、０．１〜２０体積％の範囲とすることが好ましく、０．５〜５体積％の範囲とすることがより好ましい。

金属触媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、ルテニウム、鉄、コバルト、チタン、タングステン、モリブデン、ニオブ、これらの酸化物、塩化物、硫酸塩から選ばれる少なくとも１種を用いることができる。これらの中でも、ルテニウム、酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ_２Ｏ_３）、四酸化三鉄（Ｆｅ_３Ｏ_４）、硫酸アンモニウム鉄（ＩＩ）六水和物（Ｆｅ（ＮＨ_４）_２（ＳＯ_４）_２・６Ｈ_２Ｏ）、塩化鉄（ＩＩＩ）（ＦｅＣｌ_３）、五酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を用いることが好ましく、得られるフェノール誘導体の選択性の点から、酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ_２Ｏ_３）、四酸化三鉄（Ｆｅ_３Ｏ_４）がより好ましく、酸化鉄（ＩＩＩ）（Ｆｅ_２Ｏ_３））が特に好ましい。

また、溶液中の金属触媒の濃度、すなわち、溶媒に対する金属触媒の添加量としては、特に限定されるものではないが、例えば、０．０３〜５（ｇ／Ｌ）の範囲とすることが好ましい。

第１実施形態に係るフェノール誘導体の製造方法は、より具体的には、先ず、上述したリグニン含有材料、金属触媒及び酸触媒を溶媒中に添加した後、混合することにより、溶液（混合溶液）を得る。

次いで、この溶液にマイクロ波を照射する。
なお、容器内の気相部分としては、特に限定されるものではないが、酸素を含むことが好ましい。具体的には、気相部分としては、空気を用いることが好ましく、空気中の酸素濃度である約２１％よりも高濃度の酸素雰囲気（酸素富化雰囲気）とすることがより好ましい。気相部分の酸素濃度を高めた状態でマイクロ波を照射することにより、目的のフェノール誘導体（すなわち、１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオン）をより選択的に得ることができる。

また、容器内の圧力としては、特に限定されるものではないが、例えば、大気圧超〜１０ＭＰａの範囲とすることが好ましく、０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａの範囲とすることがより好ましい。

マイクロ波の照射装置としては、特に限定されるものではなく、一般的に市販されている装置を用いることができる。このようなマイクロ波の照射装置としては、具体的には、例えば、マイクロ波反応装置（Ｂｉｏｔａｇｅ社製、「Ｉｎｉｔｉａｔｏｒ＋」等が挙げられる。

ここで、マイクロ波照射による反応温度（すなわち、リグニンを分解反応させる際の容器内の溶液の温度）としては、具体的には、１００〜２００℃の範囲とすることが好ましく、１４０〜１８０℃の範囲とすることがより好ましく、副生成物の発生を抑えられることから１４０℃〜１７０℃の範囲とすることがさらに好ましい。反応温度を１００℃以上とすることによって、リグニンの分解反応を促進させることができる。一方、温度を２００℃以下とすることによって、リグニンを分解して生成したフェノール誘導体の、さらなる分解を防止することができる。このように反応温度を制御することにより、目的のフェノール誘導体を選択的に得ることができる。

また、マイクロ波照射による反応時間は、特に限定されるものでなく、反応物の量などに応じて適宜設定することができる。具体的には、例えば、１０〜１８０分間とすることが好ましく、１５〜６０分間とすることがより好ましく、３０〜６０分間とすることがさらに好ましい。

第１実施形態に係るフェノール誘導体の製造方法によれば、マイクロ波の照射によって溶液を加熱するため、ヒータ等の他の加熱手段を用いて昇温した場合に比べて短時間で溶液を加熱することができる。また、溶液の温度の制御が容易であるため、原料であるリグニンの分解反応を促進させるとともに、目的のフェノール誘導体を選択的に生成することができる。

例えば、溶液を１８０℃、３０分間の条件で分解反応を行う場合、マイクロ波の照射を開始して目的温度の１８０℃に到達した後、その温度を３０分間維持すればよい。

（第１実施形態の作用効果）
以上説明したように、第１実施形態に係るフェノール誘導体の製造方法によれば、溶媒中に、リグニン含有材料と、金属触媒と、酸触媒と、を含む溶液に、マイクロ波を照射することにより、溶液を短時間で加熱してリグニンを分解することができるため、特定のフェノール誘導体（特に、１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオン）を選択的に生成することができる。

≪第２実施形態≫
以下、本発明の第２実施形態に係るフェノール誘導体の製造方法について詳細に説明する。なお、第２実施形態において「重水素原子を有する」とは、化合物が有する水素原子のうち、少なくとも１個の水素原子（Ｈ）が重水素原子（Ｄ）に置換されていることを意味する。

本発明の第２実施形態に係るフェノール誘導体の製造方法は、溶媒中に、リグニン含有材料と、金属触媒と、酸触媒と、を含む溶液に、マイクロ波を照射するものであり、さらに、少なくとも前記溶媒が、重水素原子を有するものである。

第２実施形態において、「溶媒中に、リグニン含有材料と、金属触媒と、酸触媒と、を含む溶液に、マイクロ波を照射すること」の詳細及びその好ましい態様は第１実施形態で説明した内容と同内容とすることができる。

重水素原子を有する溶媒としては重水、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）の水素が重水素化されたカルボキシル基（−ＣＯＯＤ）を有するカルボン酸、水酸基（−ＯＨ）の水素が重水素化された水酸基（−ＯＤ）を有するアルコール等の有機溶媒が挙げられる。なお、この場合、有機溶媒のカルボキシル基又は水酸基以外の水素、例えば重水素化された酢酸（ＣＨ_３ＣＯＯＤ）、重水素化されたエタノール（ＣＨ_３ＣＨ_２ＯＤ）におけるアルキル基の水素（Ｈ）は軽水素でもよい。

フェノール誘導体の重水素化率を高めるには、リグニン含有材料に対して前処理として重水素交換処理を施すことが好ましい。重水素交換処理を施されたリグニン含有材料は、リグニン含有材料が有する水分（Ｈ_２Ｏ）又は水酸基（‐ＯＨ）の水素原子（Ｈ）のうち、少なくとも１個の水素原子（Ｈ）が重水素原子（Ｄ）に置換されていることが好ましい。
重水素交換処理としては、乾燥処理前のリグニン含有材料に重水を加え、１００℃で１〜３時間加熱し、その後に真空乾燥させる操作を１回以上行う操作等が挙げられるが、これに限定されない。当該操作を複数回行うことによって、リグニン含有材料が有する水分又は水酸基の水素原子（Ｈ）を、重水素原子（Ｄ）に置換して完全に重水素化させておくと、重水素化フェノール誘導体の重水素化率を高めることができる。

第２実施形態においては、酸触媒として重水素原子を有するものを用いることもできる。重水素原子を有する酸触媒としては、重水素化硝酸（ＤＮＯ_３）、重水素化硫酸（Ｄ_２ＳＯ_４）、重水素化ベンゼンスルホン酸（Ｃ_６Ｈ_５ＳＯ_３Ｄ）、重水素化トルエンスルホン酸（ＣＨ_３Ｃ_６Ｈ_４ＳＯ_３Ｄ）等が挙げられる。酸触媒としてこれらの重水素化化合物を用いると、得られるフェノール誘導体の重水素化率を高めることができる。

（第２実施形態の作用効果）
第２実施形態に係るフェノール誘導体の製造方法によれば、溶媒中に、リグニン含有材料と、金属触媒と、酸触媒と、を含む溶液に、マイクロ波を照射し、さらに、少なくとも前記溶媒が、重水素原子を有するので、リグニン含有材料から特定のフェノール誘導体が重水素化された重水素化フェノール誘導体を選択的に得ることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上述した実施形態では、最初から原料を全量加えてマイクロ波を照射することにより、フェノール誘導体を生成する方法について説明したが、原料を分けて加えてフェノール誘導体を生成してもよい。

以下、本発明の効果について、以下の実施例及び比較例を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。

＜実施例１＞
（１）リグニンの準備
リグニン含有材料として、ユーカリ由来ソーダ蒸解リグニン（水分含有、リグニン分５５質量％）を使用した。リグニン含有材料は、収量把握等の目的で乾燥処理を施しており、具体的には５０℃に加熱したオーブンで乾燥後、真空デシケータ内で１晩乾燥させたものを使用した。

（２）リグニン分解反応
次に、３０ｍＬガラス製バイアルに、乾燥処理したリグニン３００ｍｇ、水７．５ｍＬ、酢酸７．５ｍＬ、５％ルテニウム含有アルミナ担持触媒６０ｍｇ、ベンゼンスルホン酸０．６７ｇを添加し、キャップを閉めて密封した。次いで、マイクロ波反応装置（Ｂｉｏｔａｇｅ社製、Ｉｎｉｔｉａｔｏｒ＋、以下同じ）にて３０分間１８０℃で分解反応を行い、放冷後に反応容器を開封した。

（３）結果
分解反応後の溶液をＧＣ−ＭＳ（島津製作所社製、ＱＰ−２０１０、以下同じ）で分析し、含有する成分の定性、定量分析を行った。図１にＧＣ−ＭＳの結果を示す。なお、以下の実施例も同様であるが、内部標準物質はドコサンを示す。主ピークとして検出された成分について、分離精製後、^１Ｈ−ＮＭＲ（日本電子製、ＪＮＭ−ＬＡ４００、以下同じ）で分析したところ、１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオンであることを確認した。

また、市販原料を用いて合成した合成標品である１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオンを用いて検量線を作成し、定量した結果、溶液中に１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオンが１０ｍｇ生成していることが判明した。

＜実施例２＞
実施例２では、実施例１のベンゼンスルホン酸０．６７ｇを硫酸０．６８ｇに、酢酸７．５をエタノール７．５ｍＬに変更した以外は、実施例１と同様にして分解反応を行った。

図２に、分解反応後の溶液のＧＣ−ＭＳの結果を示す。検量線を用いて定量した結果、選択性は実施例１よりは劣るものの、１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオンが１０ｍｇ生成していることが判明した。

＜実施例３＞
実施例３では、実施例１のベンゼンスルホン酸０．６７ｇをクエン酸１．４７ｇに変更した以外は、実施例１と同様にして分解反応を行った。

図３に、分解反応後の溶液のＧＣ−ＭＳの結果を示す。検量線を用いて定量した結果、選択性は実施例１よりは劣るものの、１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオンが７ｍｇ生成していることが判明した。

＜実施例４＞
実施例４では、実施例１のベンゼンスルホン酸０．６７ｇをメタンスルホン酸０．２５ｇに変更した以外は、実施例１と同様にして分解反応を行った。

図４に、分解反応後の溶液のＧＣ−ＭＳの結果を示す。検量線を用いて定量した結果、選択性は実施例１よりは劣るものの、１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオンが８ｍｇ生成していることが判明した。

＜実施例５＞
実施例５では、実施例１の「（２）リグニン分解反応」を以下のように変更して実施した。

（２）リグニン分解反応
３０ｍＬのガラス製専用バイアルに、実施例１と同様にして乾燥処理したリグニン３００ｍｇ、水７．５ｍＬ、酢酸７．５ｍＬ、Ｆｅ_２Ｏ_３触媒６２ｍｇ、トルエンスルホン酸０．７２ｇを添加し、キャップを閉めて密封した。次いで、マイクロ波反応装置にて３０分間１８０℃で分解反応を行い、放冷後に反応容器を開封した。

（３）結果
反応溶液をＧＣ−ＭＳで分析し、含有する成分の定性、定量分析を行った。図５にＧＣ−ＭＳの結果を示す。主ピークとして検出された成分について、検量線を作成し、定量した結果、溶液中に１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオンが９ｍｇ生成していることが判明した。また、この結果から、触媒としてＲｕなどの高価な金属を用いた場合と同様の選択性を、安価な酸化鉄に変更しても得られることを確認した。

＜実施例６＞
実施例６では、実施例１の「（２）リグニン分解反応」を以下のように変更して実施した。

（２）リグニン分解反応
３０ｍＬのガラス製専用バイアルに、実施例１と同様にして乾燥処理したリグニン３００ｍｇ、水７．５ｍＬ、酢酸７．５ｍＬ、５％ルテニウム含有アルミナ担持触媒６０ｍｇ、ベンゼンスルホン酸０．６７ｇ添加し、キャップを閉めて密封した。次いで、バイアルを密封するセプタムキャップに注射針を介して真空ラインと酸素ガスラインとを接続して、容器の空間部分を酸素ガスパージした。その後、マイクロ波反応装置にて３０分間１８０℃で分解反応を行い、放冷後に反応容器を開封した。

（３）結果
反応溶液をＧＣ−ＭＳで分析し、含有する成分の定性、定量分析を行った。図６にＧＣ−ＭＳの結果を示す。主ピークとして検出された成分について、検量線を作成し、定量した結果、溶液中にモノケトン体はほぼ検出されず、ジケトン体である１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオンが選択的に１０ｍｇ生成していることが判明した。

＜実施例７＞
（１）リグニンの準備
実施例７では、実施例１と同様にリグニン含有材料として、ユーカリ由来ソーダ蒸解リグニン（水分含有、リグニン分５５質量％）を使用した。リグニン含有材料には、重水を加え、１００℃で３時間加熱した後真空乾燥させる操作を３回以上行った。

（２）リグニン分解反応
次に、３０ｍＬガラス製バイアルに、乾燥処理したリグニン３００ｍｇ、重水７．５ｍＬ、重水素化酢酸（ＣＨ_３ＣＯＯＤ）７．５ｍＬ、５％ルテニウム含有アルミナ担持触媒６０ｍｇ、重水素化ベンゼンスルホン酸（Ｃ_６Ｈ_５ＳＯ_３Ｄ）０．６７ｇを添加し、キャップを閉めて密封した。次いで、マイクロ波反応装置にて３０分間１８０℃で分解反応を行い、放冷後に反応容器を開封した。

（３）結果
分解反応後の溶液をＧＣ−ＭＳで分析し、含有する成分の定性、定量分析を行った。図７にＧＣ−ＭＳの結果を示す。また主ピークとして検出された成分について、分離精製後、^１Ｈ−ＮＭＲで分析し、定量した結果を図８に示す。
ＧＣ−ＭＳの結果から１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオンの分子イオンピーク、各フラグメントピークで５ＭＳずつ大きい値が観測されていること等から、１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオンのベンゼン環の２つの水素、およびケトン基の末端メチル基の３つの水素、計５つの水素が重水素（Ｄ）に置換されて重水素化されていることを確認した。
^１Ｈ−ＮＭＲの結果から溶液中に重水素化された１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオンが９ｍｇ生成していることが判明した（平均重水素化率：９５％）。得られた重水素化ジケトンの構造式を以下に示す。

＜実施例８〜１０＞
実施例８〜１０では、実施例７の「（２）リグニン分解反応」における反応温度及び反応時間を表１に示すように変更して実施した。分解反応後の溶液をＧＣ−ＭＳで分析し、ジケトンの他、モノケトンの定量を行った。定量結果を表１に示すとともに重水素化モノケトンの構造を以下に示す。

表１に示すように、実施例９（実施例７と同じ反応条件）」では副生成物のモノケトンが目的物のジケトンより多く発生していた。これに対して、反応温度を１６０℃とした実施例８，１０では副生成物のモノケトンの発生が抑えられ、目的物であるジケトンを選択性よく得られた。また重水素化率は、収量の違いによらず９５％であった。

＜実施例１１〜１７＞
実施例１１〜１７では、実施例７の「（２）リグニン分解反応」における金属触媒とその使用量を表２に示すように変更して実施した。分解反応後の溶液をＧＣ−ＭＳで分析し、ジケトンの他、モノケトンの定量を行った。定量結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例１１，１２で副生成物のモノケトンの発生が抑えられ、ジケトンの収量が高かった。また目的物であるジケトンを選択性よく得られた。特に実施例１２で収率・選択性がともに優れていた。

以上説明したように、実施例１〜６を通じて、１−（４−Ｈｙｄｒｏｘｙ−３，５−ｄｉｍｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）ｐｒｏｐａｎｅ−１，２−ｄｉｏｎｅが選択的に得られることが確認できた。これらの中でも、実施例５が最も選択性に優れており、次いで実施例６、実施例１、実施例２、実施例３、実施例４と続く結果であった。
また実施例７〜１０を通じて、リグニン含有材料から特定のフェノール誘導体（１−（４−Ｈｙｄｒｏｘｙ−３，５−ｄｉｍｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）ｐｒｏｐａｎｅ−１，２−ｄｉｏｎｅ）が重水素化された重水素化フェノール誘導体を選択的に得られることが確認できた。特に１−（４−Ｈｙｄｒｏｘｙ−３，５−ｄｉｍｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）ｐｒｏｐａｎｅ−１，２−ｄｉｏｎｅが有するベンゼン環の水素、及びケトン基の末端メチル基を効率的に重水素化することができることが確認できた。

＜比較例１＞
比較例１では、酸化剤として過酸化水素水を添加し、さらに塩化ガドリニウム（ＧｄＣｌ_３）を添加した蒸留水に、乾燥処理したリグニン含有材料を添加し、マイクロ波反応装置にて分解反応を行った。なお、比較例１では、金属触媒および酸触媒を使用しなかった。

図９に分解反応後の溶液のＧＣ−ＭＳの結果を示す。図９に示すように、多種成分のピークが混在していた。検量線を用いて定量した結果、溶液中に１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオンが０．１ｍｇ生成していることが判明した。

本発明のフェノール誘導体の製造方法は、リグニン含有材料から、医薬品等の原料、中間体等の有用成分であるフェノール誘導体（特に、「１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオン」）を製造する方法として、利用可能性を有する。

Claims

溶媒中に、リグニン含有材料と、金属触媒と、芳香族スルホン酸と、を含む溶液に、マイクロ波を照射する、フェノール誘導体の製造方法。
前記金属触媒が、ルテニウム、鉄、コバルト、チタン、タングステン、モリブデン、ニオブ、これらの酸化物、塩化物、硫酸塩から選ばれる少なくとも１種を含む、請求項１に記載のフェノール誘導体の製造方法。
前記フェノール誘導体として、１−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメトキシフェニル）プロパン−１，２−ジオンを生成する、請求項１又は２に記載のフェノール誘導体の製造方法。
前記溶液を容器に入れるとともに、
前記容器の気相部分を酸素富化雰囲気とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のフェノール誘導体の製造方法。
前記溶媒が、重水素原子を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のフェノール誘導体の製造方法。