JP6906140B2 - イオン液体およびそれを用いてセルロースを溶解する方法 - Google Patents

イオン液体およびそれを用いてセルロースを溶解する方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6906140B2
JP6906140B2 JP2017150377A JP2017150377A JP6906140B2 JP 6906140 B2 JP6906140 B2 JP 6906140B2 JP 2017150377 A JP2017150377 A JP 2017150377A JP 2017150377 A JP2017150377 A JP 2017150377A JP 6906140 B2 JP6906140 B2 JP 6906140B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ionic liquid
cellulose
liquid composition
comparative example
mmol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017150377A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018065984A (ja
Inventor
貴裕 青木
貴裕 青木
知子 川島
知子 川島
晴香 楠亀
晴香 楠亀
谷池 優子
優子 谷池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of JP2018065984A publication Critical patent/JP2018065984A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6906140B2 publication Critical patent/JP6906140B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C215/00Compounds containing amino and hydroxy groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C215/02Compounds containing amino and hydroxy groups bound to the same carbon skeleton having hydroxy groups and amino groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton
    • C07C215/04Compounds containing amino and hydroxy groups bound to the same carbon skeleton having hydroxy groups and amino groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being saturated
    • C07C215/06Compounds containing amino and hydroxy groups bound to the same carbon skeleton having hydroxy groups and amino groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being saturated and acyclic
    • C07C215/08Compounds containing amino and hydroxy groups bound to the same carbon skeleton having hydroxy groups and amino groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being saturated and acyclic with only one hydroxy group and one amino group bound to the carbon skeleton
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13KSACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K1/00Glucose; Glucose-containing syrups
    • C13K1/02Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of cellulosic materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/09Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in organic liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C229/00Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C229/02Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton
    • C07C229/04Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being acyclic and saturated
    • C07C229/26Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being acyclic and saturated having more than one amino group bound to the carbon skeleton, e.g. lysine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C229/00Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C229/02Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton
    • C07C229/34Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton containing six-membered aromatic rings
    • C07C229/36Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton containing six-membered aromatic rings with at least one amino group and one carboxyl group bound to the same carbon atom of the carbon skeleton
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B1/00Preparatory treatment of cellulose for making derivatives thereof, e.g. pre-treatment, pre-soaking, activation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B1/00Preparatory treatment of cellulose for making derivatives thereof, e.g. pre-treatment, pre-soaking, activation
    • C08B1/003Preparation of cellulose solutions, i.e. dopes, with different possible solvents, e.g. ionic liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/09Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in organic liquids
    • C08J3/091Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in organic liquids characterised by the chemical constitution of the organic liquid
    • C08J3/096Nitrogen containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/20Pulping cellulose-containing materials with organic solvents or in solvent environment
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C5/00Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2301/00Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08J2301/02Cellulose; Modified cellulose
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Description

本発明は、イオン液体およびそれを用いてセルロースを溶解する方法に関する。
特許文献1は、セルロース系バイオマスの酵素糖化前処理剤としてイオン液体を用いることを開示している。特許文献1は、段落番号0037において、イオン液体としてコリン酢酸を開示している。さらに、特許文献1は、段落番号0022において、イオン液体のアニオンの例がグルタミン酸アニオンのようなアミノ酸アニオンであることを開示している。
特許文献2は、イオン液体、イオン液体の精製方法、およびセルロース系バイオマスの処理方法を開示している。特許文献2は、段落番号0024〜0026において、イオン液体のアニオンの例が、アラニン、リシン、トレオニン、イソロイシン、アスパラギン、バリン、フェニルアラニン、チロシン、メチオニン、ロイシン、またはオルニチンのようなアミノ酸アニオンであることを開示している。
非特許文献1は、[(CH33NCH2CH2OH]+[NH2(CH24CH(NH2)COO]―からなるイオン液体(以下、「[Ch][Lys]」という)の分解促進剤と共にセルロース分解酵素を用いたセルロースの分解を開示している。
特開2015−096255号公報 特開2012−144441号公報
Ning Sun et. al., "Understanding pretreatment efficacy of four cholinium and imidazolium ionic liquids by chemistry and computation", Royal Society of Chemistry, Green Chem., 2014, 16, 2546-2557
本発明の目的は、セルロースを24時間以内に溶解するイオン液体を提供することにある。
本発明は、以下の化学式(I)により表されるイオン液体を提供する。
[(CH33N(CH22OH]+[NH2(CH23CH(NH2)COO]- (I)
本発明は、セルロースを24時間以内に溶解するイオン液体を提供する。
図1は、実施例1における核磁気共鳴スペクトル1H−NMR測定の結果を示す。
以下、本発明の実施形態が説明される。
本実施形態によるイオン液体は、150℃以下で液体であって、かつ以下の化学式(I)により表される。
[(CH33N(CH22OH]+[NH2(CH23CH(NH2)COO]- (I)
セルロースが本実施形態によるイオン液体に添加される。望ましくは、セルロースは3万以上の重量平均分子量を有する。望ましくは、セルロースは50万以下の重量平均分子量を有する。
よく知られているように、イオン液体は、カチオンおよびアニオンからなる。本実施形態においては、カチオンは化学式[(CH33N(CH22OH]+(以下、「[2−HETMA]」と言う)により表されるコリンカチオンである。コリンは、人に不可欠な水溶性の栄養素である。本実施形態においては、アニオンは化学式[NH2(CH23CH(NH2)COO]-(以下、「[Orn]」と言う)により表されるオルニチンアニオンである。オルニチンは、アミノ酸の1種である。表記を簡素にするために、本実施形態によるイオン液体は、[2−HETMA][Orn]と記載され得る。
[2−HETMA]及び[Orn]は人の体内に存在し、また体内に代謝経路を保有するなど生体に安全性が高い材料である。
また、オルニチネート由来のアミノ基またはカルボキシル基の水素結合力は、セルロース鎖間のOH基同士の水素結合力よりも大きいことなどにより、本開示のイオン液体はセルロース鎖間の水素結合を弱めることが可能となり、セルロースの溶解性を高める効果が期待できる。
本実施形態によるイオン液体は、以下の化学反応式(II)に基づいて合成され得る。以下の化学反応式(II)に示されるように、コリンがオルニチン塩酸塩と混合される。コリンのモル量は、オルニチン塩酸塩のモル量の2倍である。コリンおよびオルニチンを含有する混合溶液は減圧下で加熱され、次いで乾燥され、コリンの水酸基イオンおよびオルニチンのカルボキシル基の水素イオンの間の脱水反応を介して本実施形態によるイオン液体が提供される。
Figure 0006906140
後述される実施例および比較例からも明らかなように、本実施形態によるイオン液体は、コリンカチオンおよび他のアミノ酸アニオンからなるイオン液体よりも速やかにセルロースを溶解する。1つの実施形態として、本実施形態によるイオン液体は、セルロースが本実施形態によるイオン液体に添加された後、24時間以内にセルロースを溶解する。非特許文献1の開示内容とは異なり、本実施形態においては、セルロース分解酵素は不要である。
セルロースが添加されたイオン液体は、溶解を促進するため、加熱されることが望ましい。1つの実施形態として、セルロースが添加されたイオン液体は、摂氏70度以上摂氏100度以下の温度、圧力が0.1〜0.01MPaで24時間以下の間、加熱される。
セルロースが添加されたイオン液体は、セルロースがイオン液体に溶解するまで、静置され得る。セルロースが添加されたイオン液体は、撹拌されてもよい。
本開示のイオン液体で溶解可能なセルロースの種類は特に限定されない。例えば、植物種由来の天然セルロース、生物由来の天然セルロース、またはセロハンのような再生セルロースまたはセルロースナノファイバーのような加工したセルロースが適用され得る。また、元のセルロースの結晶状態には依存しない。すなわち、セルロースはI〜IV型の結晶構造及び非晶構造を持つことが知られている。どのような構造を有するセルロースでも溶解し得る。
本実施形態によるイオン液体組成物は、上記のイオン液体および他の成分を含有する。他の成分の例は、水または非プロトン性極性溶媒である。本実施形態によるイオン液体組成物は、液状である。
上記のように、本実施形態によるイオン液体組成物は、水を含有し得る。イオン液体組成物中において、水のイオン液体に対する重量比は4.3%以下であり得る。後述される実施例2、実施例3、および比較例25〜比較例28を参照せよ。
上記のように、本実施形態によるイオン液体組成物は、その粘度を制御するために、非プロトン性極性溶媒を含有し得る。非プロトン性極性溶媒の例は、ジメチルスルホキシドである。イオン液体組成物中において、非プロトン性極性溶媒のイオン液体に対する重量比は309%以下であり得る。
非特許文献1の開示内容とは異なり、本実施形態によるイオン液体組成物は、セルロース分解酵素を含有しなくてもよい。
(実施例)
以下、本発明が以下の実施例を参照しながら、より詳細に説明される。
(実施例1)
L−オルニチン塩酸塩(和光純薬工業株式会社から入手、8.4グラム、50ミリモル)を、コリン水溶液(東京化成工業株式会社から入手、24.7グラム、100ミリモル)に混合して、混合液を得た。混合液は、摂氏100度で減圧下で3時間かけて乾燥された。このようにして、[2−HETMA][Orn]イオン液体を含有するイオン液体組成物を得た。得られたイオン液体組成物の重量は、15.3グラムであった。収率は85%であった。副生成物は、塩化コリンであった。
得られた[2−HETMA][Orn]イオン液体組成物は、核磁気共鳴スペクトル測定を用いることによって確認された。なお、本実施例で作製したイオン液体組成物の構造は、核磁気共鳴スペクトル(Varian社製Unity Inova―400にて測定、400 MHz:1H-NMR)で決定した。測定は重DMSOを用いて行い、テトラメチルシラン(TMS)を内部標準にした時のδ値(ppm)で示した。図1は、実施例1における核磁気共鳴スペクトル1H−NMR測定の結果を示す。
また、[2−HETMA][Orn]イオン液体組成物(5グラム)に含まれる水分量をカールフィッシャー法で測定した。その際、[2−HETMA][Orn]イオン液体組成物の重量を三回測定し平均重量を求め、微量水分測定装置 CA−100(三菱化学アナリテック社製)にこのイオン液体組成物を注入し、残存する水分の質量を求め、イオン液体組成物の重量で割った水分比率を求めた。その結果、[2−HETMA][Orn]イオン液体組成物の水分量は、1.32%(0.66g)であった。
0.97グラムの重量を有する[2−HETMA][Orn]イオン液体組成物が、ガラス瓶に注入された。セルロース(0.03g、シグマアルドリッチ社から入手、商品名:Avicel PH−101、ゲル浸透クロマトグラフ/多角度レーザ光散乱法によって測定された重量平均分子量:おおよそ3万)がガラス瓶に添加された。摂氏90度、0.02MPa条件下でこの溶液を保管し、添加されたセルロースが、[2−HETMA][Orn]イオン液体組成物に溶解するかどうかが目視により観察された。その結果、イオン液体組成物およびセルロースの混合から5時間が経過した後に、セルロースは、[2−HETMA][Orn]イオン液体組成物に溶解した。また、本発明者らは、X線回折分析結果においてセルロースの結晶性に由来するピークが消失していることをも根拠として、セルロースが溶解したことを確認した。
(実施例2)
実施例2では、セルロースとして木材を原料とした漂白パルプ(平均重量分子量:およそ30〜50万)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。なお、重量平均分子量は実施例1記載のようにして求めた。
(比較例1)
比較例1では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、ピルビン酸(東京化成工業株式会社から入手、8.8グラム、100ミリモル、以下、「[Pyr]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例2)
比較例2では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、乳酸(東京化成工業株式会社から入手、9.0グラム、100ミリモル、以下、「[Lac]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例3)
比較例3では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、グリシン(東京化成工業株式会社から入手、7.5グラム、100ミリモル、以下、「[Gly]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例4)
比較例4では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、α−アラニン(東京化成工業株式会社から入手、8.9グラム、100ミリモル、以下、「[Ala]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。セルロースは溶解しなかった。
(比較例5)
比較例5では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、ヒスチジン(東京化成工業株式会社から入手、15.5グラム、100ミリモル、以下、「[His]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例6)
比較例6では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、アルギニン(東京化成工業株式会社から入手、8.7グラム、100ミリモル、以下、「[Arg]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例7)
比較例7では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、バリン(東京化成工業株式会社から入手、11.7グラム、100ミリモル、以下、「[Val]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例8)
比較例8では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、ロイシン(東京化成工業株式会社から入手、13.1グラム、100ミリモル、以下、「[Leu]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例9)
比較例9では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、フェニルアラニン(東京化成工業株式会社から入手、16.5グラム、100ミリモル、以下、「[Phe]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例10)
比較例10では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、チロシン(東京化成工業株式会社から入手、18.1グラム、100ミリモル、以下、「[Tyr]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例11)
比較例11では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、トリプトファン(東京化成工業株式会社から入手、20.4グラム、100ミリモル、以下、「[Trp]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例12)
比較例12では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、プロリン(東京化成工業株式会社から入手、11.5グラム、100ミリモル、以下、「[Pro]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例13)
比較例13では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、セリン(東京化成工業株式会社から入手、10.5グラム、100ミリモル、以下、「[Ser]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例14)
比較例14では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、グルタミン(東京化成工業株式会社から入手、14.6グラム、100ミリモル、以下、「[Gln]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例15)
比較例15では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、メチオニン(東京化成工業株式会社から入手、14.9グラム、100ミリモル、以下、「[Met]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例16)
比較例16では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、グルタミン酸(東京化成工業株式会社から入手、7.4グラム、50ミリモル、以下、「[Glu]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。100ミリモルのグルタミン酸が用いられた場合、混合物が固化した。そのため、イオン液体組成物が得られなかった。
(比較例17)
比較例17では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、イソロイシン(東京化成工業株式会社から入手、13.1グラム、100ミリモル、以下、「[Ile]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例18)
比較例18では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、アスパラギン(東京化成工業株式会社から入手、13.2グラム、100ミリモル、以下、「[Asn]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例19)
比較例19では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、アスパラギン酸(東京化成工業株式会社から入手、6.7グラム、50ミリモル、以下、「[Asp]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。100ミリモルのアスパラギン酸が用いられた場合、混合物が固化した。そのため、イオン液体組成物が得られなかった。
(比較例20)
比較例20では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、システイン(東京化成工業株式会社から入手、12.1グラム、100ミリモル、以下、「[Cys]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例21)
比較例21では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、トレオニン(東京化成工業株式会社から入手、11.9グラム、100ミリモル、以下、「[Thr]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例22)
比較例22では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、酢酸(東京化成工業株式会社から入手、6.0グラム、100ミリモル、以下、「[Ac]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。
(比較例23)
比較例23では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、酒石酸(東京化成工業株式会社から入手、7.5グラム、50ミリモル、以下、「[Tar]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。100ミリモルの酒石酸が用いられた場合、混合物が固化した。そのため、イオン液体組成物が得られなかった。
(比較例24)
比較例24では、L−オルニチン塩酸塩に代えて、クエン酸(東京化成工業株式会社から入手、6.4グラム、33ミリモル、以下、「[Cit]」という)が用いられたこと以外は、実施例1と同様の実験が行われた。100ミリモルまたは50ミリモルのクエン酸が用いられた場合、混合物が固化した。そのため、イオン液体組成物が得られなかった。
以下の表1は、上記の実施例1〜比較例24の結果を示す。
Figure 0006906140
表1から明らかなように、[2−HETMA][Orn]により表されるイオン液体が用いられた場合には、イオン液体組成物およびセルロースの混合後、24時間以内にセルロースはイオン液体組成物に溶解する。一方、他のアミノ酸アニオンが用いられた場合には、24時間後であってもセルロースはイオン液体組成物に溶解されない。このように、[2−HETMA][Ornにより表されるイオン液体が用いられた場合には、24時間以内に速やかにセルロースが溶解される。
(実施例3)
実施例3では、実施例1によるイオン液体組成物10gがさらに水(0.3グラム、4.32重量%)を含有したこと、及びセルロースが添加された溶液が摂氏90度かつ常圧条件下で密閉保管されたこと以外は、実施例2と同様の実験が行われた。
(比較例25)
比較例25では、実施例1によるイオン液体組成物10gが、さらに水(0.5グラム、6.32重量%)を含有したこと、及びセルロースが添加された溶液が摂氏90度かつ常圧条件下で密閉保管されたこと以外は、実施例2と同様の実験が行われた。
(比較例26)
比較例26では、実施例1によるイオン液体組成物10gが、さらに水(0.6グラム、7.32重量%)を含有したこと、及びセルロースが添加された溶液が摂氏90度かつ常圧条件下で密閉保管されたこと以外は、実施例2と同様の実験が行われた。
(比較例27)
比較例27では、実施例1によるイオン液体組成物10gが、さらに水(0.7グラム、8.32重量%)を含有したこと、及びセルロースが添加された溶液が摂氏90度かつ常圧条件下で密閉保管されたこと以外は、実施例2と同様の実験が行われた。
(比較例28)
比較例28では、実施例1によるイオン液体組成物10gが、さらに水(1.0グラム、11.32重量%)を含有したこと、及びセルロースが添加された溶液が摂氏90度かつ常圧条件下で密閉保管されたこと以外は、実施例2と同様の実験が行われた。
以下の表2は、上記の実施例3〜比較例28の結果を示す。
Figure 0006906140
表2から明らかなように、水分量が4.32重量%以下である場合には、イオン液体組成物およびセルロースの混合後、24時間以内にセルロースはイオン液体組成物に溶解する。一方、水分量が6.32重量%以上である場合には、24時間以内にセルロースはイオン液体組成物に溶解されない。
(実施例4)
実施例4では、セルロースが溶解された[2−HETMA][Orn]イオン液体組成物1.00g(すなわち、実施例2で得られ、かつセルロースを含有する[2−HETMA][Orn]イオン液体組成物)に、1.00gのジメチルスルホキシド(以下、「DMSO」という。イオン液体[2−HETMA][Orn]に対する重量比:103%)を添加した。次いで、摂氏90度、常圧条件下でこの溶液を24時間密閉保管し、セルロースが析出したかどうかが目視により観察された。
(実施例5)
実施例5では、2.00g(イオン液体[2−HETMA][Orn]に対する重量比:206%)のDMSOが用いられたこと以外は、実施例4と同様の実験が行われた。
(実施例6)
実施例6では、3.00g(イオン液体[2−HETMA][Orn]に対する重量比:309%)のDMSOが用いられたこと以外は、実施例4と同様の実験が行われた。
(比較例29)
比較例29では、4.00g(イオン液体[2−HETMA][Orn]に対する重量比:412%)のDMSOが用いられたこと以外は、実施例4と同様の実験が行われた。
以下の表3は、上記の実施例4〜比較例29の結果を示す。
Figure 0006906140
表3から明らかなように、[2−HETMA][Orn]により表されるイオン液体に対するDMSOの重量比が309%以下である場合には、セルロースは24時間後であっても析出しなかった。一方、[2−HETMA][Orn]により表されるイオン液体に対するDMSOの重量比が412%以上である場合には、24時間以内にセルロースが析出してしまった。このように、[2−HETMA][Orn]により表されるイオン液体組成物に対するDMSOの重量比が309%以下である場合には、セルロースは24時間後であっても析出しなかった。
本実施形態によるイオン液体は、24時間以内でのセルロースの溶解のために用いられ得る。

Claims (20)

  1. 以下の化学式(I)により表されるイオン液体。
    [(CH33N(CH22OH]+[NH2(CH23CH(NH2)COO]- (I)
  2. イオン液体組成物であって、
    請求項1に記載のイオン液体を含有する、
    イオン液体組成物。
  3. 請求項2に記載のイオン液体組成物であって、
    さらに水を含有し、
    ここで
    前記水の前記イオン液体に対する重量比が4.3%以下である、
    イオン液体組成物。
  4. 請求項2に記載のイオン液体組成物であって、
    さらに非プロトン性極性溶媒を含有する、
    イオン液体組成物。
  5. 請求項4に記載のイオン液体組成物であって、
    前記非プロトン性極性溶媒が、ジメチルスルホキシドである、
    イオン液体組成物。
  6. 請求項5に記載のイオン液体組成物であって、
    前記イオン液体に対する前記ジメチルスルホキシドの重量比が309%以下である、
    イオン液体組成物。
  7. セルロースを溶解する方法であって、
    (a) 請求項1に記載のイオン液体に前記セルロースを添加する工程
    を具備する方法。
  8. 請求項7に記載の方法であって、さらに
    (b1) 工程(a)の後、前記セルロースが添加されたイオン液体を加熱して、前記セルロースを前記イオン液体に溶解させる工程
    を具備する方法。
  9. 請求項7に記載の方法であって、さらに
    (b2) 工程(a)の後、前記セルロースが添加されたイオン液体を静置して、前記セルロースを前記イオン液体に溶解させる工程
    を具備する方法。
  10. 請求項7に記載の方法であって、さらに
    (b3) 工程(a)の後、前記セルロースが添加されたイオン液体を撹拌して、前記セルロースを前記イオン液体に溶解させる工程
    を具備する方法。
  11. 請求項7に記載の方法であって、
    前記工程(a)の後、24時間以内に前記セルロースが前記イオン液体に溶解する、
    方法。
  12. セルロースを溶解する方法であって、
    (a) 請求項1に記載のイオン液体を含有するイオン液体組成物に前記セルロースを添加する工程
    を具備する方法。
  13. 請求項12に記載の方法であって、さらに
    (b1) 工程(a)の後、前記セルロースが添加されたイオン液体組成物を加熱して、前記セルロースを前記イオン液体に溶解させる工程
    を具備する方法。
  14. 請求項12に記載の方法であって、さらに
    (b2) 工程(a)の後、前記セルロースが添加されたイオン液体組成物を静置して、前記セルロースを前記イオン液体に溶解させる工程
    を具備する方法。
  15. 請求項12に記載の方法であって、さらに
    (b3) 工程(a)の後、前記セルロースが添加されたイオン液体組成物を撹拌して、前記セルロースを前記イオン液体に溶解させる工程
    を具備する方法。
  16. 請求項12に記載の方法であって、
    前記工程(a)の後、24時間以内に前記セルロースが前記イオン液体組成物に溶解する、
    方法。
  17. 請求項12に記載の方法であって、
    前記イオン液体組成物が、水を含有し、かつ
    前記水の前記イオン液体に対する重量比が4.3%以下である、
    方法。
  18. 請求項12に記載の方法であって、
    前記イオン液体組成物が、非プロトン性極性溶媒を含有する、
    方法。
  19. 請求項18に記載の方法であって、
    前記非プロトン性極性溶媒が、ジメチルスルホキシドである、
    方法。
  20. 請求項19に記載の方法であって、
    前記イオン液体に対する前記ジメチルスルホキシドの重量比が309%以下である、
    方法。
JP2017150377A 2016-10-18 2017-08-03 イオン液体およびそれを用いてセルロースを溶解する方法 Active JP6906140B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016204304 2016-10-18
JP2016204304 2016-10-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018065984A JP2018065984A (ja) 2018-04-26
JP6906140B2 true JP6906140B2 (ja) 2021-07-21

Family

ID=61903717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017150377A Active JP6906140B2 (ja) 2016-10-18 2017-08-03 イオン液体およびそれを用いてセルロースを溶解する方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10119173B2 (ja)
JP (1) JP6906140B2 (ja)
CN (1) CN107955190B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018123120A (ja) * 2017-01-30 2018-08-09 パナソニックIpマネジメント株式会社 イオン液体組成物およびそれを用いてセルロースを溶解する方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109550367B (zh) * 2018-12-05 2021-04-20 齐鲁工业大学 一种离子液体脱硫系统及方法
CN111321186B (zh) * 2020-03-12 2021-09-14 中国科学院广州能源研究所 一种疏水类离子液体糖化中药渣的方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5794609B2 (ja) 2011-01-06 2015-10-14 国立大学法人鳥取大学 セルロース系バイオマスの処理方法
JP5792531B2 (ja) * 2011-07-01 2015-10-14 株式会社ブリヂストン セルロース溶液およびその製造方法
CN102533907B (zh) * 2012-01-10 2014-07-16 华南理工大学 [胆碱][氨基酸]离子液体预处理提高水稻秸秆酶解效率的方法
US9663589B2 (en) * 2013-02-14 2017-05-30 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama Coagulation of biopolymers from ionic liquid solutions using CO2
WO2014172703A1 (en) * 2013-04-19 2014-10-23 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama Chitin and alginate composite fibers
JP2015096255A (ja) 2013-11-15 2015-05-21 国立大学法人金沢大学 イオン液体の分離方法
CN103757959B (zh) * 2014-01-08 2016-10-05 中国科学院过程工程研究所 一种采用离子液体两步法从秸秆中获得富纤维素材料的方法
EP3766969B1 (en) * 2014-04-10 2023-10-04 Miyoshi Oil & Fat Co., Ltd. Biocatalyst solvent using ionic liquid, and biocatalyst solution containing biocatalyst and said solvent
JP6296974B2 (ja) * 2014-12-25 2018-03-20 四日市合成株式会社 安定化四級アンモニウム水酸化物水溶液及びその製造方法
CN105969822A (zh) * 2016-06-08 2016-09-28 华南理工大学 一种基于离子液体的木质纤维素预处理方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018123120A (ja) * 2017-01-30 2018-08-09 パナソニックIpマネジメント株式会社 イオン液体組成物およびそれを用いてセルロースを溶解する方法
JP7012212B2 (ja) 2017-01-30 2022-02-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 イオン液体組成物およびそれを用いてセルロースを溶解する方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107955190A (zh) 2018-04-24
US20190040479A1 (en) 2019-02-07
US20180105890A1 (en) 2018-04-19
JP2018065984A (ja) 2018-04-26
US10119173B2 (en) 2018-11-06
CN107955190B (zh) 2022-04-29
US10316373B2 (en) 2019-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7012212B2 (ja) イオン液体組成物およびそれを用いてセルロースを溶解する方法
JP6906140B2 (ja) イオン液体およびそれを用いてセルロースを溶解する方法
Yin et al. Study on effective extraction of chicken feather keratins and their films for controlling drug release
Muhammad et al. Investigation of ionic liquids as a pretreatment solvent for extraction of collagen biopolymer from waste fish scales using COSMO-RS and experiment
JP2023001347A (ja) セルロースを溶解する方法
MX2010012687A (es) Compuestos de acilamino acido y preparaciones alimenticias que contienen el mismo.
WO2019084229A1 (en) POLY (BETA-AMINO ESTERS) AND USES THEREOF
JP2013514357A (ja) 高圧での高濃度の重炭酸アルギニン溶液の製造方法
Sionkowska et al. Characterisation of chitosan after cross-linking by tannic acid
Ganenko et al. Nanocomposites of silver with arabinogalactan sulfate: Preparation, structure, and antimicrobial activity
JP6132107B2 (ja) ヒドロゲル形成材料
Kulikova et al. Influence of side chain of L-α-amino acids on their interaction with D-glucose in dilute aqueous solutions
De Leon-Rodriguez et al. Understanding the metal mediated assembly and hydrogel formation of a β-hairpin peptide
Spiridonov et al. Synthesis and evaluation of the anticancer activity of the water-dispersible complexes of 4-acylaminoisoxazole derivative with biocompatible nanocontainers based on Ca2+ (Mg2+) cross-linked alginate
WO2017098627A1 (ja) ペプチド組成物
CN105683151B (zh) 包含n-长链酰基酸性氨基酸和/或其盐的水溶液及其制造方法
CN106749018B (zh) 一种n-甲基-2,3,7,8-四羟基苯并菲啶类化合物、制备方法和应用
Chen et al. The heterotactic enthalpic interaction coefficients of α-amino acids with maltose in aqueous solution at T= 298.15 K
Marcula et al. Aging processes and characterization methods for historical bookbinding leather
WO2022225046A1 (ja) ゲルの形成又は増粘特性に適した組成物
KR20230174751A (ko) 아미노산과 카르복실산을 사용한 배합물, 유기염 및 이들을 포함하는 조성물과 그 용도
JP2015113310A (ja) アミノ化合物置換金属キレート化合物を含有する水性粘稠外用製剤
Kholnazarov et al. Production and Quantitative Determination of Thymofer Drug Substance
Zhou et al. Ultrasonic extraction for obtaining IGF-1 from antler velvet residue and chemical compositions
JPS6157296B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180215

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20190121

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200721

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210511

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210524

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6906140

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151