JPWO2008084705A1 - Process for producing anhydrosugars in ionic liquids - Google Patents
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Abstract
本発明は、疎水性イオン液体中で、糖類を加熱することを特徴とする下記一般式（１）、一般式（２）および／または一般式（３）で示されるアンヒドロ糖の製造方法に関する。本発明によれば、生分解性を有するバイオプラスチック、バイオ接着剤などの化学原料、抗癌剤や抗ＨＩＶ剤の原料、光学異性体分割剤、多分岐多糖を基盤物質とする糖由来の安全な医療材料など種々の機能性高分子材料として有用なアンヒドロ糖を、マイルドな条件で安全、簡便かつ高収率で製造することができる。The present invention relates to a method for producing an anhydrosugar represented by the following general formula (1), general formula (2) and / or general formula (3), wherein a saccharide is heated in a hydrophobic ionic liquid. According to the present invention, biodegradable bioplastics, chemical raw materials such as bioadhesives, raw materials for anticancer agents and anti-HIV agents, optical isomer resolution agents, and sugar-derived safe medical products based on multi-branched polysaccharides Anhydro sugars useful as various functional polymer materials such as materials can be produced safely, simply and in high yield under mild conditions.
Description
本発明は、疎水性イオン液体中で糖類を加熱することにより、高収率でアンヒドロ糖（無水糖）を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing anhydrosugar (anhydrosugar) in high yield by heating saccharide in a hydrophobic ionic liquid.
水溶性の糖類由来のアンヒドロ糖としては、例えば、６単糖由来のアンヒドロ糖として、それぞれグルコース、マンノース、ガラクトースなどの無水物であるレボグルコサン、マンノサン、ガラクトサンなど一般式（１）で示される１，６−アンヒドロヘキソピラノース、一般式（２）で示される１，６−アンヒドロヘキソフラノースなどがある。
また、リボース、キシロースなどペントース由来のアンヒドロ糖としては、一般式（３）で示される１，４−アンヒドロペントピラノース等が挙げられる。Examples of water-soluble saccharide-derived anhydrosaccharides include, for example, 6 monosaccharide-derived anhydrosaccharides such as levoglucosan, mannosan, and galactosane, which are anhydrides such as glucose, mannose, and galactose, respectively. Examples include 6-anhydrohexopyranose and 1,6-anhydrohexofuranose represented by the general formula (2).
Examples of the pentose-derived anhydrosugar such as ribose and xylose include 1,4-anhydropentopyranose represented by the general formula (3).
アンヒドロ糖は、生分解性を有するバイオプラスチック、バイオ接着剤などの化学原料、抗癌剤や抗ＨＩＶ剤の原料、光学異性体分割剤、また、多分岐多糖を基盤物質とする糖由来の安全な医療材料など種々の機能性高分子材料として有用であることが知られ、様々な分野で注目されている。また、アンヒドロ糖の１種であるレボグルコサンを開環重合することにより生成するハイパーブランチ糖鎖は、近年の牛海綿状脳症（ＢＳＥ）で問題となっている動物由来の医用ゲル材料（止血、接着、癒着防止のためのゲル材料）あるいはコラーゲンなどの化粧品材料に代わる、植物由来の安全な新規代替機能性物質である。ハイパーブランチ糖鎖は球状糖鎖高分子であり、天然の多糖類には無い多くの優れた機能性（高溶解性、低粘性ニュートン流動性、保水性、糖クラスター効果による分子認識性など）を有する。 Anhydro sugars are biodegradable bioplastics, chemical raw materials such as bioadhesives, raw materials for anticancer and anti-HIV agents, optical isomer resolution agents, and sugar-based safe medicines based on multi-branched polysaccharides. It is known to be useful as various functional polymer materials such as materials, and has attracted attention in various fields. The hyperbranched sugar chain produced by ring-opening polymerization of levoglucosan, a kind of anhydro sugar, is a medical gel material (hemostasis, adhesion) derived from animals that has become a problem in recent bovine spongiform encephalopathy (BSE). It is a safe alternative functional substance derived from plants that replaces cosmetic materials such as collagen). Hyperbranched sugar chain is a spherical sugar chain polymer and has many excellent functions (high solubility, low viscosity Newton fluidity, water retention, molecular recognition by sugar cluster effect, etc.) not found in natural polysaccharides. Have.
従来、例えば、アンヒドロ糖の１種であるレボグルコサンの製造方法としては、（１）セルロース成分を含む原料を有機溶媒と共に耐圧容器に入れ２５０〜３５０℃に加熱する熱分解法（特開平２−１０１０９３号公報；特許文献１）、（２）超臨界アセトンを耐圧容器に圧送しながらセルロースを２５０〜３４０℃で１０時間かける熱分解法（J. Anal. Appl. Pyrolysis(1991), 19, 119〜129；非特許文献１）、（３）ヘキソースからなる多糖類を主として含む原料をスルホランと共に耐圧容器に入れ、３００℃以上の温度で熱分解する方法（特開２００３−３４２２８９号公報；特許文献２、J. Anal. Appl. Pyrolysis(2003), 70, 303〜313；非特許文献２）、および（４）セルロース成分にマイクロ波を照射するマイクロ波熱分解法（J. Wood Sci. (2001), 47, 502〜506；非特許文献３）が知られている。
また、最近、本発明者らは、単糖、少糖あるいはこれらの配糖体、多糖およびこれらの混合物の中から選ばれる少なくとも１種類の水溶性糖化合物を含む原料を、触媒などの添加物を一切加えることなく、糖化合物を含む水溶液だけを加熱し、水蒸気状態で反応させるアンヒドロ糖の製造方法を開発した（特開２００７−２１７３８６；特許文献３）。Conventionally, for example, as a method for producing levoglucosan, which is a kind of anhydrosugar, (1) a thermal decomposition method in which a raw material containing a cellulose component is placed in a pressure vessel together with an organic solvent and heated to 250 to 350 ° C. (Japanese Patent Laid-Open No. 2-101093) Gazettes; Patent Documents 1), (2) Pyrolysis method in which supercritical acetone is pumped into a pressure vessel while cellulose is applied at 250 to 340 ° C. for 10 hours (J. Anal. Appl. Pyrolysis (1991), 19, 119 to 129; Non-Patent Document 1), (3) A method in which a raw material mainly containing a polysaccharide consisting of hexose is put together with sulfolane in a pressure-resistant container and thermally decomposed at a temperature of 300 ° C. or higher (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-342289; Patent Document 2) J. Anal. Appl. Pyrolysis (2003), 70, 303-313; Non-Patent Document 2), and (4) Microwave pyrolysis method in which microwave is applied to the cellulose component (J. Wood Sci. (2001) , 47, 502-506; non-special Permitted literature 3) is known.
Recently, the present inventors have added raw materials containing at least one water-soluble sugar compound selected from monosaccharides, oligosaccharides or glycosides thereof, polysaccharides and mixtures thereof as additives such as catalysts. The manufacturing method of the anhydrosugar which heats only the aqueous solution containing a saccharide compound, and makes it react in a water vapor | steam state, without adding any is developed (Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-217386; patent document 3).
しかし、これら従来のアンヒドロ糖の製造方法は、収率が低い、精製方法が確立されていない、加圧条件下を必要とするため操作性が劣るなどの問題を有し、未だ実用化には至っていないのが現状である。従って、安全かつ簡便に、水溶性の糖類のみならず非水溶性のセルロース等からも高収率でアンヒドロ糖が得られる製造方法の確立が望まれている。 However, these conventional methods for producing anhydrosugar have problems such as low yield, purification method has not been established, and operability is inferior due to the need for pressurized conditions. The current situation is not reached. Therefore, establishment of a production method capable of obtaining anhydrosaccharide in a high yield not only from water-soluble saccharides but also from water-insoluble cellulose is desired.
なお、本発明方法に関連する技術として、イオン液体中でデンプンなどの糖と脂肪酸ビニルエステルとを触媒存在下に反応させて糖脂肪酸エステルを製造する方法が提案され（特開２００６−２６５５４４号公報；特許文献４）、また、高極性の非ハロゲン系イオン液体からなる難溶性多糖類の溶解剤および該溶解剤と難溶性多糖類とを含有する組成物が提案されているが（特開２００６−１３７６７７号公報；特許文献５）、疎水性イオン液体をアンヒドロ糖の生成に用いた報告例はこれまでに存在しない。 As a technique related to the method of the present invention, a method for producing a sugar fatty acid ester by reacting a sugar such as starch with a fatty acid vinyl ester in an ionic liquid in the presence of a catalyst has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-265544). Patent Document 4), and a solubilizer of a poorly soluble polysaccharide comprising a highly polar non-halogen ionic liquid, and a composition containing the solubilizer and a hardly soluble polysaccharide have been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2006). -137777 gazette; Patent Document 5), there has not been reported so far using a hydrophobic ionic liquid for the production of anhydrosugar.
本発明の課題は、マイルドな条件で安全、簡便かつ高収率でアンヒドロ糖を製造する方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for producing an anhydrosugar under mild conditions in a safe, simple and high yield.
本発明者らは、前記問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、単糖、少糖あるいはこれらの配糖体、多糖およびこれらの混合物の中から選ばれる水溶性糖化合物だけでなく、セルロース、デンプン、デキストリン、および非水溶性シクロデキストリン類などの糖類を構成単位とする非水溶性または難水溶性糖化合物類が疎水性イオン液体に溶解するという性質に着目し、イオン液体中でのアンヒドロ糖（レボグルコサン）の生成反応について検討した。その結果、イオン液体中で加熱することにより、高選択的および高収率でアンヒドロ糖が生成することを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found not only a water-soluble sugar compound selected from monosaccharides, oligosaccharides or glycosides thereof, polysaccharides and mixtures thereof, Focusing on the property that water-insoluble or poorly water-soluble sugar compounds containing saccharides such as cellulose, starch, dextrin, and water-insoluble cyclodextrins as a structural unit dissolve in hydrophobic ionic liquids. The formation reaction of anhydro sugar (levoglucosan) was examined. As a result, it was found that anhydrosugars were produced with high selectivity and yield by heating in an ionic liquid, and the present invention was completed.
すなわち、本発明は下記のアンヒドロ糖の製造方法を提供する。
［１］疎水性イオン液体中で糖類を加熱することを特徴とする下記一般式（１）、一般式（２）および／または一般式（３）
［２］糖類が、疎水性イオン液体に可溶性を有する糖類、または疎水性イオン液体に分散可能な糖類である前記１に記載のアンヒドロ糖の製造方法。
［３］糖類が、単糖、少糖あるいはこれらの配糖体、多糖およびこれらの混合物の中から選ばれる水溶性糖化合物である前記１または２に記載のアンヒドロ糖の製造方法。
［４］糖類が、セルロース、デンプン、非水溶性または難水溶性デキストリン、および非水溶性または難水溶性シクロデキストリンの中から選ばれる少くとも１種類の非水溶性または難水溶性糖化合物である前記１または２に記載のアンヒドロ糖の製造方法。
［５］水溶性糖化合物が、グルコース、マンノース、ガラクトース、グロース、アロース、アルトロース、イドース、タロース、リボース、キシロース、アラビノース、およびリキソースから選ばれる単糖、スクロース、マルトース、イソマルトース、セロビオース、トレハロース、トレハルロース、パラチノース、ニゲロース、ラクトース、ラクチュロース、グリコシルスクロース、ラクトスクロース、パノース、ラフィノース、シクロデキストリン類およびその誘導体、水溶性シクロデキストリン類、水溶性シクロデキストラン、マルトオリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、セロオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、マンノオリゴ糖、キシロオリゴ糖、フラクトオリゴ糖、パラチノースオリゴ糖、ニゲロオリゴ糖、ゲンチオオリゴ糖および大豆オリゴ糖から選ばれる少糖、および可溶性デンプン、プルラン、アラビアガム、デキストラン、デキストリンおよびグルコマンナンから選ばれる多糖から選ばれる少なくとも１種類の糖化合物である前記３に記載のアンヒドロ糖の製造方法。
［６］水溶性糖化合物を含む原料が、蜂蜜、糖蜜、廃糖蜜、水飴、黒糖製品およびメープルシロップから選択される前記３に記載のアンヒドロ糖の製造方法。
［７］疎水性イオン液体が、有機カチオンとアニオンとからなる前記１に記載のアンヒドロ糖の製造方法。
［８］有機カチオンが、アンモニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピペリジニウムカチオンまたはピロリジニウムカチオンである前記７に記載のアンヒドロ糖の製造方法。
［９］アニオンが、ギ酸アニオン、酢酸アニオン、プロピオン酸アニオン、ＰＦ６ −イオン、ＣＦ３ＳＯ３ −イオン、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−イオン、Ｃｌ−イオン、またはＢＦ４ −イオンである前記７に記載のアンヒドロ糖の製造方法。
［１０］疎水性イオン液体中で、水溶性糖化合物を大気圧下、１８０〜２５０℃の温度で、４〜２０分間反応させる前記３に記載のアンヒドロ糖の製造方法。
［１１］疎水性イオン液体中で、非水溶性または難水溶性糖化合物を大気圧下、２００〜３００℃の温度で、５〜３０分間反応させる前記４に記載のアンヒドロ糖の製造方法。
［１２］疎水性イオン液体の含水量が３００ｐｐｍ以下である前記１に記載のアンヒドロ糖の製造方法。
［１３］加熱をマイクロ波を用いて行う前記１に記載のアンヒドロ糖の製造方法。
［１４］疎水性イオン液体が、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（メトキシエチル）アンモニウム−ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（ＤＥＭＥ−ＴＦＳＩ）、およびＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−プロピルアンモニウム−ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（ＴＭＰＡ−ＴＦＳＩ）から選択される前記７〜９のいずれかに記載のアンヒドロ糖の製造方法。
［１５］糖類が、セルロース、グルコース、デンプン、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、およびγ−シクロデキストリンから選択される前記１記載のアンヒドロ糖の製造方法。
［１６］反応後の生成物を水で抽出し、水溶液からアンヒドロ糖を分離する前記１〜１５のいずれかに記載のアンヒドロ糖の製造方法。That is, this invention provides the manufacturing method of the following anhydrosugar.
[1] A saccharide is heated in a hydrophobic ionic liquid, the following general formula (1), general formula (2) and / or general formula (3)
[2] The method for producing an anhydrosugar as described in 1 above, wherein the saccharide is a saccharide that is soluble in the hydrophobic ionic liquid, or a saccharide that can be dispersed in the hydrophobic ionic liquid.
[3] The method for producing an anhydrosugar as described in 1 or 2 above, wherein the saccharide is a water-soluble sugar compound selected from monosaccharides, oligosaccharides, glycosides thereof, polysaccharides, and mixtures thereof.
[4] The saccharide is at least one water-insoluble or poorly water-soluble sugar compound selected from cellulose, starch, water-insoluble or poorly water-soluble dextrin, and water-insoluble or poorly water-soluble cyclodextrin. 3. The method for producing an anhydrosugar as described in 1 or 2 above.
[5] A monosaccharide, sucrose, maltose, isomaltose, cellobiose, trehalose, wherein the water-soluble sugar compound is selected from glucose, mannose, galactose, growth, allose, altrose, idose, talose, ribose, xylose, arabinose, and lyxose , Trehalulose, palatinose, nigerose, lactose, lactulose, glycosyl sucrose, lactosucrose, panose, raffinose, cyclodextrins and derivatives thereof, water-soluble cyclodextrins, water-soluble cyclodextran, maltooligosaccharides, isomaltooligosaccharides, cellooligosaccharides, galactooligosaccharides Sugar, manno-oligosaccharide, xylo-oligosaccharide, fructooligosaccharide, palatinose oligosaccharide, nigero-oligosaccharide, gentio-oligosaccharide and soybean oil Oligosaccharides, and soluble starch, pullulan, gum arabic, dextran, dextrin and at least one method for producing anhydro sugar according to the 3 is a sugar compound selected from a polysaccharide selected from glucomannan selected from sugars.
[6] The method for producing an anhydrosugar as described in 3 above, wherein the raw material containing the water-soluble sugar compound is selected from honey, molasses, waste molasses, starch syrup, brown sugar product and maple syrup.
[7] The method for producing an anhydrosugar as described in 1 above, wherein the hydrophobic ionic liquid comprises an organic cation and an anion.
[8] The method for producing an anhydrosugar as described in 7 above, wherein the organic cation is an ammonium cation, an imidazolium cation, a pyridinium cation, a piperidinium cation or a pyrrolidinium cation.
[9] anions, formate anions, acetate anions, propionic acid anion, PF 6 - ions, CF 3 SO 3 - ions, (CF 3 SO 2) 2 N - is the ion - ion, Cl - ion or BF 4, 8. The method for producing an anhydrosugar as described in 7 above.
[10] The method for producing an anhydrosugar as described in 3 above, wherein the water-soluble sugar compound is reacted in a hydrophobic ionic liquid at a temperature of 180 to 250 ° C. for 4 to 20 minutes under atmospheric pressure.
[11] The process for producing an anhydrosugar as described in 4 above, wherein a non-water-soluble or slightly water-soluble sugar compound is reacted at a temperature of 200 to 300 ° C. for 5 to 30 minutes in a hydrophobic ionic liquid.
[12] The method for producing an anhydrosugar as described in 1 above, wherein the water content of the hydrophobic ionic liquid is 300 ppm or less.
[13] The method for producing an anhydrosugar as described in 1 above, wherein the heating is performed using microwaves.
[14] The hydrophobic ionic liquid is N, N-diethyl-N-methyl-N- (methoxyethyl) ammonium-bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (DEME-TFSI), and N, N, N-trimethyl- 10. The method for producing an anhydrosugar as described in any one of 7 to 9 above, selected from propylammonium-bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (TMPA-TFSI).
[15] The method for producing an anhydrosugar as described in 1 above, wherein the saccharide is selected from cellulose, glucose, starch, α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, and γ-cyclodextrin.
[16] The method for producing an anhydrosugar as described in any one of 1 to 15 above, wherein the product after the reaction is extracted with water and the anhydrosugar is separated from the aqueous solution.
(1)本発明によれば、二酸化炭素や低級炭化水素などの熱分解ガス、タールおよび炭化物などの生成が極めて少なく、原料の脱水反応や解重合反応によりアンヒドロ糖を簡便かつ高収率で得ることができる。
(2)大気圧下で実施できるため製造装置を簡略化できるだけでなく、安全かつ簡便に操作することが可能である。
(3)疎水性イオン液体中でのアンヒドロ糖生成反応では、先に提案した水熱反応と比較して、副生成物が極めて少ない。
(4)疎水性イオン液体は不揮発性のため、高温でも大気圧下で反応を進行することが出来る。従って、特殊な高圧容器を必要としない。
(5)疎水性イオン液体として疎水性のものを使用するので、反応後の生成物の分離は水で抽出するのみであり、分離操作が極めて簡単化される。
(6)疎水性イオン液体は不揮発性であり耐熱性もあるので、繰り返し使用できる。
(7)イオン液体はマイクロ波により効率的に加熱されるので、疎水性イオン液体は急速昇温が可能である。また、通常の加熱方法に比較して温度制御が容易である。
(8)これまで、糖類を構成成分として含むセルロース等の非水溶性化合物からアンヒドロ糖を高収率で得ることは困難であったが、疎水性イオン液体中にこれら非水溶性化合物が溶解し、あるいは完全に溶解しない場合でも一部が溶解（均一に分散）すれば、これら非水溶性糖化合物を均一にイオン液体中に分散させることにより反応させてアンヒドロ糖を高収率で得ることができる。
(9)本発明の方法によれば、生分解性を有するバイオプラスチック、バイオ接着剤などの化学原料、抗癌剤や抗ＨＩＶ剤の原料、光学異性体分割剤、多分岐多糖を基盤物質とする糖由来の安全な医療材料など種々の機能性高分子材料として有用なアンヒドロ糖を安価に供給できる。
(10)本発明の方法により得られるアンヒドロ糖の１種であるレボグルコサンを開環重合することにより得られるハイパーブランチ糖鎖は、天然の多糖類には無い多くの優れた機能性（高溶解性、低粘性ニュートン流動性、保水性、糖クラスター効果による分子認識性など）を有し、医用ゲル材料（止血、接着、癒着防止のためのゲル材料）あるいはコラーゲンなどの化粧品材料に代わる、植物由来の安全な新規代替機能性物質として利用可能である。(1) According to the present invention, the production of pyrolysis gases such as carbon dioxide and lower hydrocarbons, tars and carbides is extremely small, and an anhydro sugar can be obtained easily and in high yield by dehydration reaction or depolymerization reaction of raw materials. be able to.
(2) Since it can be carried out under atmospheric pressure, not only can the production apparatus be simplified, but it can also be operated safely and easily.
(3) In the anhydrosugar production reaction in a hydrophobic ionic liquid, there are very few by-products compared with the hydrothermal reaction proposed previously.
(4) Since the hydrophobic ionic liquid is non-volatile, the reaction can proceed under atmospheric pressure even at high temperatures. Therefore, no special high-pressure vessel is required.
(5) Since a hydrophobic ionic liquid is used, the product after the reaction can be separated only by extraction with water, and the separation operation is greatly simplified.
(6) Hydrophobic ionic liquids are non-volatile and heat resistant and can be used repeatedly.
(7) Since the ionic liquid is efficiently heated by the microwave, the hydrophobic ionic liquid can be rapidly heated. In addition, temperature control is easier than in a normal heating method.
(8) Until now, it has been difficult to obtain anhydrosugars in high yield from water-insoluble compounds such as cellulose containing saccharides as a constituent component, but these water-insoluble compounds are dissolved in hydrophobic ionic liquids. Alternatively, even if it does not completely dissolve, if part of it is dissolved (uniformly dispersed), these water-insoluble sugar compounds can be uniformly dispersed in the ionic liquid to react to obtain anhydrosugar in a high yield. it can.
(9) According to the method of the present invention, chemical raw materials such as biodegradable bioplastics and bioadhesives, raw materials for anticancer agents and anti-HIV agents, optical isomer resolution agents, and sugars based on hyperbranched polysaccharides Anhydro sugars useful as various functional polymer materials such as safe medical materials derived from them can be supplied at low cost.
(10) Hyperbranched sugar chains obtained by ring-opening polymerization of levoglucosan, which is a kind of anhydrosugar obtained by the method of the present invention, have many excellent functions (high solubility) that are not found in natural polysaccharides. , Low viscosity Newton fluidity, water retention, molecular recognition due to sugar cluster effect, etc.), plant-derived alternative to medical gel materials (gel materials for hemostasis, adhesion, adhesion prevention) or cosmetic materials such as collagen It can be used as a safe new alternative functional substance.
本発明では、原料として単糖、少糖、多糖などの糖類を用い、それに触媒などの添加物を加えることなく、疎水性イオン液体中で加熱することでアンヒドロ糖を生成させる。 In the present invention, saccharides such as monosaccharides, oligosaccharides and polysaccharides are used as raw materials, and anhydro sugars are produced by heating in a hydrophobic ionic liquid without adding additives such as catalysts thereto.
本発明の方法により得られるアンヒドロ糖とは、下記一般式（１）で示されるレボグルコサン、マンノサン、ガラクトサンなどの１，６−アンヒドロヘキソピラノース、下記一般式（２）で示される１，６−アンヒドロヘキソフラノース、および／または下記一般式（３）で示される１，４−アンヒドロペントピラノース等のアンヒドロ糖である。
本発明では、反応媒体として疎水性イオン液体を使用する。ここで疎水性イオン液体とは常温乃至７０℃で液状を示す疎水性のものであり、有機カチオンとアニオンからなる有機塩であり、蒸気圧がほとんどないため、環境中に揮発することがなく、引火性もなく安全性が高い。
疎水性イオン液体を構成する有機カチオンとしては、有機系のカチオンであれば特に限定されないが、アンモニウムカチオンおよびヘテロ環オニウムカチオンが好ましい。
アンモニウムカチオンとしては、例えば、トリメチルプロピルアンモニウムイオン、トリメチルヘキシリルアンモニウムイオン、テトラペンチルアンモニウムイオン、ジエチルトリメチル（２−メトキシエチル）アンモニウムイオン等の脂肪族４級アンモニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン等の脂環式４級アンモニウムイオン等が挙げられる。
ヘテロ環オニウムカチオンとしては、例えば、イミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン等が挙げられる。
イミダゾリウムカチオンとしては、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウムイオン等のジアルキルイミダゾリウムカチオン、１−（１，２または３−ヒドロキシプロピル）−３−メチルイミダゾリウムイオン、１，２，３−トリメチルイミダゾリウムイオン、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムイオン等のトリアルキルイミダゾリウムカチオン、１−アリル−３−エチルイミダゾリウムイオン、１−アリル−３−ブチルイミダゾリウムイオン等の１−アリル−３−アルキルイミダゾリウムカチオン、１，３−ジアリルイミダゾリウムカチオンなどが挙げられる。
ピリジニウムカチオンとしては、Ｎ−プロピルピリジニウムイオン、Ｎ−ブチルピリジニウムイオン、１−ブチル−４−メチルピリジニウムイオン、１−ブチル−２，４−ジメチルピリジニウムイオン等が挙げられる。
ピペリジニウムカチオンとしては、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ブチルピペリジニウムイオン等が挙げられる。
ピロリジニウムカチオンとしては、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルピロリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ブチルピロリジニウムイオン等が挙げられる。In the present invention, a hydrophobic ionic liquid is used as a reaction medium. Here, the hydrophobic ionic liquid is a hydrophobic liquid that exhibits a liquid state at room temperature to 70 ° C., and is an organic salt composed of an organic cation and an anion. Since there is almost no vapor pressure, it does not volatilize in the environment. Highly safe with no flammability.
The organic cation constituting the hydrophobic ionic liquid is not particularly limited as long as it is an organic cation, but an ammonium cation and a heterocyclic onium cation are preferable.
Examples of the ammonium cation include trimethylpropylammonium ion, trimethylhexylammonium ion, tetrapentylammonium ion, aliphatic quaternary ammonium ion such as diethyltrimethyl (2-methoxyethyl) ammonium ion, N-butyl-N-methylpyrrole, and the like. Examples include alicyclic quaternary ammonium ions such as dinium ions.
Examples of the heterocyclic onium cation include an imidazolium cation, a pyridinium cation, a piperidinium cation, and a pyrrolidinium cation.
Examples of the imidazolium cation include dialkylimidazolium cations such as 1-ethyl-3-methylimidazolium ion, 1-butyl-3-methylimidazolium ion, 1-propyl-3-methylimidazolium ion, 1- (1, 2 or 3-hydroxypropyl) -3-methylimidazolium ion, 1,2,3-trimethylimidazolium ion, 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium ion, 1-butyl-2,3-dimethylimidazolium 1-allyl-3-alkylimidazolium cations such as 1-allyl-3-ethylimidazolium ions, 1-allyl-3-butylimidazolium ions, 1,3-diallylimidazolium cations such as ions And cations.
Examples of the pyridinium cation include N-propylpyridinium ion, N-butylpyridinium ion, 1-butyl-4-methylpyridinium ion, 1-butyl-2,4-dimethylpyridinium ion and the like.
Examples of the piperidinium cation include N-methyl-N-ethylpiperidinium ion, N-methyl-N-propylpiperidinium ion, and N-methyl-N-butylpiperidinium ion.
Examples of the pyrrolidinium cation include N-methyl-N-ethylpyrrolidinium ion, N-methyl-N-propylpyrrolidinium ion, and N-methyl-N-butylpyrrolidinium ion.
疎水性イオン液体を構成するアニオンとしては、ギ酸アニオン、酢酸アニオン、プロピオン酸アニオン等のカルボン酸系アニオン、ＰＦ６ −イオン、ＣＦ３ＳＯ３ −イオン、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−イオン、Ｃｌ−イオン、ＢＦ４ −イオン等が挙げられるが、中でもＣＦ３ＳＯ３ −イオンおよび（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−イオンが好ましい。Examples of the anion constituting the hydrophobic ionic liquid, formic acid anion, acetate anion, carboxylic acid anion such as acetic acid and propionic acid anion, PF 6 - ions, CF 3 SO 3 - ions, (CF 3 SO 2) 2 N - ions, Cl - ion, BF 4 - is an ion and the like, among which CF 3 SO 3 - ions and (CF 3 SO 2) 2 N - ion.
本発明で用いる疎水性イオン液体としては上記有機カチオンとアニオンとを組合わせてなるものが使用できるが、より具体的には、例えば、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（メトキシエチル）アンモニウム−ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（ＤＥＭＥ−ＴＦＳＩ）、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−プロピルアンモニウム−ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（ＴＭＰＡ−ＴＦＳＩ）、１−アリル−３−エチルイミダゾリウム−ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（ＡＥＩｍ−ＴＦＳＩ）、１−アリル−３−ブチルイミダゾリウム−ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（ＡＢＩｍ−ＴＦＳＩ）、１，３−ジアリルイミダゾリウム−ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（ＡＡＩｍ−ＴＦＳＩ）などが好ましく使用できる。 As the hydrophobic ionic liquid used in the present invention, a combination of the above organic cation and anion can be used. More specifically, for example, N, N-diethyl-N-methyl-N- (methoxyethyl) ) Ammonium-bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (DEME-TFSI), N, N, N-trimethyl-propylammonium-bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (TMPA-TFSI), 1-allyl-3-ethylimidazo Rium-bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (AEIm-TFSI), 1-allyl-3-butylimidazolium-bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (ABIm-TFSI), 1,3-diallylimidazolium-bis ( Trifluoromethylsulfonyl) imide (AAIm-T) SI) and the like can be preferably used.
本発明で使用する疎水性イオン液体は、含水量が少ないものが好ましい。具体的には含水量が３００ｐｐｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１００ｐｐｍ以下、特に好ましくは５０ｐｐｍ以下である。含水量が多いと、水分子が解離して生成するプロトンが、生成物であるアンヒドロ糖と反応するため、アンヒドロ糖の収率が低下する。 The hydrophobic ionic liquid used in the present invention preferably has a low water content. Specifically, the water content is preferably 300 ppm or less, more preferably 100 ppm or less, and particularly preferably 50 ppm or less. When the water content is high, protons generated by dissociation of water molecules react with the product, anhydrosugar, so that the yield of anhydrosugar decreases.
本発明において原料に使用することのできる糖類は、加熱条件下において疎水性イオン液体に可溶性を有する糖類、または疎水性イオン液体に分散可能な糖類である。疎水性イオン液体に分散可能な糖類とは、加熱条件下において疎水性イオン液体に可溶性が十分ではないか不溶性のものであって疎水性イオン液体に均一に分散させ得る糖類である。
糖類としては、水溶性糖化合物、難水溶性糖化合物、非水溶性糖化合物のいずれもが使用できる。The saccharide that can be used as a raw material in the present invention is a saccharide that is soluble in a hydrophobic ionic liquid under heating conditions, or a saccharide that can be dispersed in a hydrophobic ionic liquid. The saccharide dispersible in the hydrophobic ionic liquid is a saccharide that is not sufficiently soluble or insoluble in the hydrophobic ionic liquid under heating conditions and can be uniformly dispersed in the hydrophobic ionic liquid.
As the saccharide, any of water-soluble saccharide compounds, poorly water-soluble saccharide compounds, and water-insoluble saccharide compounds can be used.
水溶性糖化合物は、水に可溶で、少なくとも分子中に単糖単位を含む限り、特に制限されない。水溶性糖化合物としては、水溶性の単糖、少糖あるいはこれらの配糖体、多糖が挙げられ、これらの混合物も使用できる。
単糖としては、例えばグルコース、マンノース、ガラクトース、グロース、アロース、アルトロース、イドース、タロース、リボース、キシロース、アラビノース、リキソース等が挙げられる。
少糖としては、前記単糖１０個以下を構成成分として含むもの、例えばスクロース、マルトース、イソマルトース、セロビオース、トレハロース、トレハルロース、パラチノース、ニゲロース、ラクトース、ラクチュロース、グリコシルスクロース、ラクトスクロース、パノース、ラフィノース、シクロデキストリン類およびその誘導体、分岐シクロデキストリン類、シクロデキストラン、マルトオリゴ糖（グルコースがα−１，４結合した少糖の総称）、イソマルトオリゴ糖（グルコースがα−１，６結合した少糖の総称）、セロオリゴ糖（グルコースがβ−１，４結合した少糖の総称）、ガラクトオリゴ糖、マンノオリゴ糖、キシロオリゴ糖、フラクトオリゴ糖、パラチノースオリゴ糖、ニゲロオリゴ糖、ゲンチオオリゴ糖および大豆オリゴ糖など単糖が２〜１０個結合した少糖類が挙げられる。
単糖または少糖の配糖体としては、フェニルグルコピラノシド類、アルブチン、カルミン酸、エスクリン、ヘリシン、フロリジン、サリシン、ストロファンチン、アミグダリン、グリシルリジン、ヘスペリジン、ルチン等が挙げられる。
多糖としては、可溶性デンプン、プルラン、アラビアガム、デキストラン、デキストリンおよびグルコマンナンなどが挙げられる。
中でもグルコース、マンノース、ガラクトース、スクロース、マルトース、イソマルトース、セロビオース、トレハロース、マルトオリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、可溶性デンプンが特に好ましい。The water-soluble sugar compound is not particularly limited as long as it is soluble in water and contains at least a monosaccharide unit in the molecule. Examples of water-soluble sugar compounds include water-soluble monosaccharides, oligosaccharides, glycosides and polysaccharides thereof, and mixtures thereof can also be used.
Examples of monosaccharides include glucose, mannose, galactose, growth, allose, altrose, idose, talose, ribose, xylose, arabinose, lyxose and the like.
As oligosaccharides, those containing 10 or less monosaccharides as constituents, such as sucrose, maltose, isomaltose, cellobiose, trehalose, trehalulose, palatinose, nigerose, lactose, lactulose, glycosyl sucrose, lactose sucrose, panose, raffinose, Cyclodextrins and their derivatives, branched cyclodextrins, cyclodextran, maltooligosaccharides (generic name for oligosaccharides with glucose α-1,4-linked), isomaltoligosaccharides (generic name for oligosaccharides with glucose α-1,6-linked) ), Cellooligosaccharide (generic name for oligosaccharides in which glucose is linked to β-1,4), galactooligosaccharide, manno-oligosaccharide, xylo-oligosaccharide, fructooligosaccharide, palatinose oligosaccharide, nigerooligosaccharide, gentio-oligosaccharide and soybean soybean Sugars such as monosaccharide include 2-10 linked oligosaccharides.
Examples of the monosaccharide or oligosaccharide glycoside include phenylglucopyranosides, arbutin, carminic acid, esculin, helicin, phlorizin, salicin, strophanthin, amygdalin, glycyllysine, hesperidin, rutin and the like.
Examples of the polysaccharide include soluble starch, pullulan, gum arabic, dextran, dextrin and glucomannan.
Among these, glucose, mannose, galactose, sucrose, maltose, isomaltose, cellobiose, trehalose, maltooligosaccharide, isomaltoligosaccharide, and soluble starch are particularly preferable.
また、本発明で使用する水溶性糖化合物を含む原料は、水溶性の単糖、少糖あるいはこれらの配糖体、多糖が含まれていれば特に限定されるものではなく、また、グアーガム、ローカストビーンガム、カラギーナン、ペクチン、アルギン酸など上記単糖を構成成分として含まない水溶性の多糖、ゼラチン、コラーゲンなどのタンパク質、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースなどの半合成水溶性高分子、さらに、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、カルボキシビニルポリマーなど水溶性の合成高分子等が混在していてもよい。 The raw material containing the water-soluble saccharide compound used in the present invention is not particularly limited as long as it contains a water-soluble monosaccharide, oligosaccharide, or a glycoside or polysaccharide thereof, and guar gum, Locust bean gum, carrageenan, pectin, alginic acid and other water-soluble polysaccharides that do not contain the above-mentioned monosaccharides, gelatin, collagen and other proteins, semi-synthetic water-soluble polymers such as methylcellulose, hydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose, and polyvinyl Water-soluble synthetic polymers such as alcohol, polyethylene glycol, polyvinyl pyrrolidone, and carboxyvinyl polymer may be mixed.
水溶性糖化合物を含む原料としては、蜂蜜、糖蜜、廃糖蜜、水飴、黒糖製品、マルトオリゴ糖、イソマルトオリゴ糖など種々のオリゴ糖類、メープルシロップなどのシロップ類、ビートやサトウキビ、キャベツやジャガイモなどの野菜や根菜類、ブドウやミカンなどの果物、各種穀類、トウモロコシ、豆類の搾汁液などが挙げられる。 Raw materials containing water-soluble sugar compounds include honey, molasses, molasses, starch syrup, brown sugar products, various oligosaccharides such as maltooligosaccharide and isomaltooligosaccharide, syrups such as maple syrup, beet and sugarcane, cabbage and potato Examples include vegetables and root vegetables, fruits such as grapes and mandarin oranges, various cereals, corn, and bean juice.
難水溶性糖化合物および非水溶性糖化合物も特に制限されないが、例えば、セルロース、デンプン、非水溶性または難水溶性デキストリン、および非水溶性または難水溶性シクロデキストリンなどが使用できる。 The water-insoluble sugar compound and the water-insoluble sugar compound are not particularly limited, and for example, cellulose, starch, water-insoluble or water-insoluble dextrin, water-insoluble or water-insoluble cyclodextrin, and the like can be used.
原料糖類のうち、セルロースなど反応条件下で疎水性イオン液体中に溶解しにくいものについては、反応効率を高めるために予め原料を細断、粉砕するなどして微粒子あるいは微粉末状とし、かつ反応系を撹拌して均一に分散させることが好ましい。 For raw sugars that are difficult to dissolve in hydrophobic ionic liquids under the reaction conditions such as cellulose, the raw materials are chopped and pulverized in advance to increase the reaction efficiency, and are made into fine particles or fine powders. It is preferred that the system is stirred and dispersed uniformly.
加熱手段は特に限定されないが、マイクロ波による加熱が好ましい。マイクロ波を用いる利点としては、マイクロ波によりイオン液体が効率的に加熱されること、疎水性イオン液体は急速昇温が可能でありマイクロ波による加熱がそれに適していること、通常の加熱方法に比較して温度制御が容易であることなどが挙げられる。 The heating means is not particularly limited, but microwave heating is preferable. The advantages of using microwaves are that ionic liquids are efficiently heated by microwaves, that hydrophobic ionic liquids can be rapidly heated and that microwave heating is suitable for them, and that ordinary heating methods are used. For example, temperature control is easy.
原料糖類の疎水性イオン液体中への配合量は、特に限定されるものではないが、通常、０．１〜１０質量％の範囲が好ましく、より好ましくは０．５〜３質量％の範囲である。 The blending amount of the raw material saccharide in the hydrophobic ionic liquid is not particularly limited, but is usually preferably in the range of 0.1 to 10% by mass, more preferably in the range of 0.5 to 3% by mass. is there.
反応時の圧力も特に限定されるものではなく、０．０１ＭＰａ以上５ＭＰａ未満の範囲で実施できるが、好ましくは大気圧（約０．１ＭＰａ）である。 The pressure during the reaction is also not particularly limited, and can be carried out in the range of 0.01 MPa or more and less than 5 MPa, but is preferably atmospheric pressure (about 0.1 MPa).
加熱温度および加熱時間は、原料の糖類の種類によって好適条件が異なる。
糖類として水溶性糖化合物を用いる場合は、その種類および仕込み濃度等によっても一概には言えないが、加熱温度は１８０〜２５０℃が好ましく、より好ましくは１９０〜２１０℃、さらに好ましくは２００℃付近である。１８０℃より低い温度では脱水反応や解重合反応が十分に進行しない。加熱温度が高くなればタールおよび炭化物の生成促進にもつながり、目的物の収率も低下し、分離精製が難しくなるほか、非経済的であるため望ましくない。加熱時間は、加熱温度、原料の種類、仕込み濃度等により異なるが、４〜２０分が好ましく、さらに好ましくは６〜１０分である。加熱時間が短すぎると未反応の原料が多く残り、長すぎると原料および生成したアンヒドロ糖の過分解反応あるいは重合反応が進行し、目的物の収率が低下する。The preferred conditions for the heating temperature and the heating time differ depending on the type of saccharide as the raw material.
When a water-soluble saccharide compound is used as the saccharide, it cannot be generally stated depending on the type and concentration of the saccharide, but the heating temperature is preferably 180 to 250 ° C, more preferably 190 to 210 ° C, and still more preferably around 200 ° C. It is. At temperatures lower than 180 ° C., dehydration and depolymerization reactions do not proceed sufficiently. If the heating temperature is increased, the formation of tars and carbides will be promoted, the yield of the target product will be reduced, separation and purification will be difficult, and it will be uneconomical, which is undesirable. Although heating time changes with heating temperature, the kind of raw material, preparation density | concentration, etc., 4-20 minutes are preferable, More preferably, it is 6-10 minutes. If the heating time is too short, a large amount of unreacted raw material remains, and if the heating time is too long, the raw material and the produced anhydrosugar undergo a hyperdegradation reaction or a polymerization reaction, and the yield of the target product decreases.
糖類として難水溶性糖化合物および非水溶性糖化合物を用いる場合は、その種類および仕込み濃度等により異なるので一概には言えないが、加熱温度は２００〜３００℃が好ましく、より好ましくは２６０〜２８０℃、さらに好ましくは２７０℃付近である。２００℃より低い温度では脱水反応や解重合反応が十分に進行しない。加熱温度が高くなればタールおよび炭化物の生成促進にもつながり、目的物の収率も低下し、分離精製が難しくなるほか、非経済的であるため望ましくない。加熱時間は、加熱温度、原料の種類、仕込み濃度等により異なるが、５〜３０分が好ましく、さらに好ましくは１０〜２０分である。加熱時間が短すぎると未反応の原料が多く残り、長すぎると原料および生成したアンヒドロ糖の過分解反応あるいは重合反応が進行し、目的物の収率が低下する。 When a poorly water-soluble saccharide compound and a water-insoluble saccharide compound are used as the saccharide, it cannot be generally stated because it varies depending on the type and concentration of the preparation, but the heating temperature is preferably 200 to 300 ° C, more preferably 260 to 280. ° C, more preferably around 270 ° C. At temperatures lower than 200 ° C., the dehydration reaction or depolymerization reaction does not proceed sufficiently. If the heating temperature is increased, the formation of tars and carbides will be promoted, the yield of the target product will be reduced, separation and purification will be difficult, and it will be uneconomical, which is undesirable. Although heating time changes with heating temperature, the kind of raw material, preparation concentration, etc., 5 to 30 minutes are preferable, More preferably, it is 10 to 20 minutes. If the heating time is too short, a large amount of unreacted raw material remains, and if the heating time is too long, the raw material and the produced anhydrosugar undergo a hyperdegradation reaction or a polymerization reaction, and the yield of the target product decreases.
本発明の方法で使用する装置は、上記の条件で反応できるものであれば特に限定されるものではなく、バッチ式でも連続式でも実施できる。本発明の反応は大気圧下で実施できるため、耐圧容器の必要はなく、上記加熱温度に耐え得るものであればよい。 The apparatus used in the method of the present invention is not particularly limited as long as it can react under the above-mentioned conditions, and can be implemented either batchwise or continuously. Since the reaction of the present invention can be carried out under atmospheric pressure, there is no need for a pressure-resistant vessel, and any material that can withstand the above heating temperature is acceptable.
本発明の製造方法によれば、加熱温度、加熱時間、圧力、原料、仕込み濃度などの反応条件を適切に選択することにより、アンヒドロ糖を５０％以上の高収率（高選択率）で得ることができる。 According to the production method of the present invention, an anhydro sugar can be obtained in a high yield (high selectivity) of 50% or more by appropriately selecting reaction conditions such as heating temperature, heating time, pressure, raw material, and feed concentration. be able to.
本発明の製造方法で生成するアンヒドロ糖の単離・精製は、特に限定されないが、例えば、加熱されて高温状態にある反応液を冷却するにより反応を停止させ、疎水性イオン液体の反応混合物に水を添加してアンヒドロ糖を水抽出してイオン液体から分離した後、常法、例えば蒸留、凍結乾燥あるいはエバポレータによる減圧濃縮で容易に行うことができる。必要により、カラムクロマトグラフィーにて分画して、アンヒドロ糖の溶出画分から溶出溶媒を留去することにより精製することもできる。 The isolation / purification of the anhydrosugar produced by the production method of the present invention is not particularly limited. For example, the reaction is stopped by cooling the reaction liquid that is heated and in a high-temperature state to form a reaction mixture of hydrophobic ionic liquid. After adding water to extract the anhydrosugar and separating it from the ionic liquid, it can be easily carried out by a conventional method such as distillation, freeze-drying or concentration under reduced pressure by an evaporator. If necessary, the fraction can be purified by column chromatography and the elution solvent can be distilled off from the fraction eluted with anhydrosugar.
精製条件としては、例えばシリカゲルカラムクロマトグラフィーに用いる溶出溶媒として、酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等が好ましく、これらを適宜混合させて極性を調整し、目的とするアンヒドロ糖を溶出させて分離する。例えば、酢酸エチル／メタノール混合溶媒（２０／１→１０／１）でアンヒドロ糖を溶出させ、溶出画分から溶出溶媒を留去することにより高純度のアンヒドロ糖が得られる。 As purification conditions, for example, as an elution solvent used in silica gel column chromatography, ethyl acetate, methanol, ethanol, isopropyl alcohol and the like are preferable. The polarity is adjusted by mixing these appropriately, and the target anhydrosugar is eluted and separated. To do. For example, the anhydrosugar is eluted with an ethyl acetate / methanol mixed solvent (20/1 → 10/1), and the eluent is distilled off from the elution fraction to obtain a highly pure anhydrosaccharide.
以下に実施例、比較例および試験例を挙げて本発明を説明するが、本発明は以下の記載に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples, Comparative Examples, and Test Examples, but the present invention is not limited to the following description.
実施例１：イオン液体Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（メトキシエチル）アンモニウム−ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（以下、ＤＥＭＥ−ＴＦＳＩと略す。）中での非水溶性多糖（セルロース）からアンヒドロ糖の生成
イオン液体ＤＥＭＥ−ＴＦＳＩを予め減圧真空下で３時間乾燥させ、イオン液体中に含まれる水分を３００ｐｐｍ以下とした。この乾燥させたイオン液体ＤＥＭＥ−ＴＦＳＩ４ｍＬにセルロース（アルドリッチ社製，粉末状，粒子径１０μｍ）４０ｍｇを分散させた。この試料を試験管（直径２０ｍｍ）へ入れて、マイクロ波加熱装置（ＩＤＸ社製，グリーンモチーフ）を用いて加熱した。試験管上部から熱電対を差し込み、試料の温度測定を行った。反応は大気圧のアルゴン雰囲気下で行った。設定温度２７０℃まで昇温するのに約２分必要であった。その後、設定温度を必要時間保って反応を行わせた。反応中、試験管内の試料を、マグネット撹拌子により撹拌した。反応後、試料を冷風により急冷し、その後試験管を冷水につけて反応を停止させた。
反応後のイオン液体試料に４ｍＬの水を加えて撹拌することにより、未反応セルロースとアンヒドロ糖は容易に水相へ抽出分離できた。アンヒドロ糖を完全に回収するために、この抽出操作を４回行った。抽出分離した水溶液から未反応セルロースをろ過により分離した。アンヒドロ糖は高速液体クロマトグラフィーにより分析した。分離カラムには昭和電工（株）ＫＳ８０１を用い、検出器には示差屈折計（島津ＲＩＤ−６Ａ）を用いた。アンヒドロ糖としては、アンヒドログルコピラノース（レボグルコサン）およびアンヒドログルコフラノースの２種類が検出された。反応時間とアンヒドロ糖選択率（アンヒドログルコピラノースとアンヒドログルコフラノースの収率の和）の結果を表１に示した。Example 1: Water-insoluble polysaccharide in ionic liquid N, N-diethyl-N-methyl-N- (methoxyethyl) ammonium-bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (hereinafter abbreviated as DEME-TFSI) Production of Anhydrosugar from Cellulose) The ionic liquid DEME-TFSI was dried in advance under reduced pressure for 3 hours to make the water contained in the ionic liquid 300 ppm or less. In 4 mL of the dried ionic liquid DEME-TFSI, 40 mg of cellulose (manufactured by Aldrich, powder, particle size 10 μm) was dispersed. This sample was put into a test tube (diameter 20 mm) and heated using a microwave heating apparatus (manufactured by IDX, green motif). A thermocouple was inserted from the top of the test tube, and the temperature of the sample was measured. The reaction was performed under an argon atmosphere at atmospheric pressure. It took about 2 minutes to raise the temperature to 270 ° C. Thereafter, the reaction was carried out while maintaining the set temperature for the necessary time. During the reaction, the sample in the test tube was stirred with a magnetic stirring bar. After the reaction, the sample was quenched with cold air, and then the reaction was stopped by placing a test tube in cold water.
By adding 4 mL of water to the ionic liquid sample after the reaction and stirring, unreacted cellulose and anhydrosugar were easily extracted and separated into the aqueous phase. In order to completely recover the anhydrosugar, this extraction operation was performed four times. Unreacted cellulose was separated from the extracted aqueous solution by filtration. Anhydro sugars were analyzed by high performance liquid chromatography. Showa Denko KS801 was used for the separation column, and a differential refractometer (Shimadzu RID-6A) was used for the detector. Two types of anhydrosugars, anhydroglucopyranose (levoglucosan) and anhydroglucofuranose, were detected. The results of reaction time and anhydrosugar selectivity (sum of yields of anhydroglucopyranose and anhydroglucofuranose) are shown in Table 1.
実施例２：イオン液体ＤＥＭＥ−ＴＦＳＩ中での非水溶性多糖（デンプン）からアンヒドロ糖の生成
イオン液体ＤＥＭＥ−ＴＦＳＩ中でデンプンからアンヒドロ糖の生成反応を行った。実施例１と同様、ＤＥＭＥ−ＴＦＳＩは使用前に真空乾燥を行った。ＤＥＭＥ−ＴＦＳＩ４ｍＬにデンプン４０ｍｇを分散させた。マイクロ波加熱装置を用いて試料を加熱し、アンヒドロ糖生成に及ぼす反応温度の影響を調べた。
反応後の試料に、水４ｍＬを加えて撹拌し、アンヒドロ糖を抽出分離した。アンヒドロ糖を完全に回収するため、この操作を４回行った。セルロースの場合とは異なり、デンプンをイオン液体から水で抽出分離することはできなかった。実施例１と同様の方法でアンヒドロ糖の分析を行った。セルロースを用いた場合と同様、アンヒドログルコピラノース（レボグルコサン）およびアンヒドログルコフラノースの２種類が検出された。アンヒドロ糖収率（アンヒドログルコピラノースとアンヒドログルコフラノースの収率の和）に及ぼす反応温度の影響を表２にまとめた。Example 2: Production of anhydrosugar from water-insoluble polysaccharide (starch) in ionic liquid DEME-TFSI A production reaction of anhydrosugar from starch was performed in ionic liquid DEME-TFSI. As in Example 1, DEME-TFSI was vacuum dried before use. 40 mg of starch was dispersed in 4 mL of DEME-TFSI. The sample was heated using a microwave heating apparatus, and the influence of the reaction temperature on the production of anhydrosugar was investigated.
To the sample after the reaction, 4 mL of water was added and stirred to extract and separate the anhydrosugar. This operation was performed four times in order to completely recover the anhydrosugar. Unlike cellulose, starch could not be extracted and separated from the ionic liquid with water. The anhydrosugar was analyzed in the same manner as in Example 1. As in the case of using cellulose, two types of anhydroglucopyranose (levoglucosan) and anhydroglucofuranose were detected. Table 2 summarizes the effect of reaction temperature on the anhydrosugar yield (the sum of the yields of anhydroglucopyranose and anhydroglucofuranose).
実施例３：イオン液体Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−プロピルアンモニウム−ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（以下、ＴＭＰＡ−ＴＦＳＩと略す。）中での水溶性糖類（グルコース）からアンヒドロ糖の生成
イオン液体ＴＭＰＡ−ＴＦＳＩ中でグルコースを原料に用いてアンヒドロ糖の生成反応を行った。ＴＭＰＡ−ＴＦＳＩは使用前に真空乾燥を行った。ＴＭＰＡ−ＴＦＳＩ（４ｍＬ）にグルコース４０ｍｇを分散させ、マイクロ波加熱装置により反応を行った。詳細は、実施例１と同様である。反応後の試料に４ｍＬの水を加えて撹拌することにより、アンヒドロ糖とグルコースを抽出分離した。実施例１と同様の方法でアンヒドロ糖を分析したところ、アンヒドログルコピラノース（レボグルコサン）およびアンヒドログルコフラノースの２種類が検出された。反応時間とアンヒドロ糖選択率（アンヒドログルコピラノースとアンヒドログルコフラノースの収率の和）の結果を表３に示した。Example 3: Formation of anhydrosugar from water-soluble saccharide (glucose) in ionic liquid N, N, N-trimethyl-propylammonium-bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (hereinafter abbreviated as TMPA-TFSI) Ion Anhydrosugar production reaction was performed using glucose as a raw material in liquid TMPA-TFSI. TMPA-TFSI was vacuum dried before use. Glucose 40 mg was dispersed in TMPA-TFSI (4 mL), and the reaction was performed using a microwave heating apparatus. Details are the same as in the first embodiment. Anhydrosugar and glucose were extracted and separated by adding 4 mL of water to the sample after the reaction and stirring. When the anhydrosugar was analyzed in the same manner as in Example 1, two types of anhydroglucopyranose (levoglucosan) and anhydroglucofuranose were detected. The results of reaction time and anhydrosugar selectivity (sum of yields of anhydroglucopyranose and anhydroglucofuranose) are shown in Table 3.
実施例４〜６：イオン液体ＤＥＭＥ−ＴＦＳＩ中でのα−、β−およびγ−シクロデキストリンからアンヒドロ糖の生成
イオン液体ＤＥＭＥ−ＴＦＳＩ中でα−、β−およびγ−シクロデキストリンをそれぞれ原料に用いてアンヒドロ糖の生成反応を行った。ＤＥＭＥ−ＴＦＳＩは使用前に真空乾燥を行った。ＤＥＭＥ−ＴＦＳＩ（４ｍＬ）にα−、β−およびγ−シクロデキストリン４０ｍｇを分散させ、マイクロ波加熱装置により反応を行った。詳細は、実施例１と同様である。反応後の試料に４ｍＬの水を加えて撹拌することにより、アンヒドロ糖を抽出分離した。実施例１と同様の方法でアンヒドロ糖を分析したところ、アンヒドログルコピラノース（レボグルコサン）およびアンヒドログルコフラノースの２種類が検出された。反応時間とアンヒドロ糖収率（アンヒドログルコピラノースとアンヒドログルコフラノースの収率の和）の結果を表４に示した。Examples 4 to 6: Production of anhydrosugar from α-, β-, and γ-cyclodextrin in ionic liquid DEME-TFSI Using α-, β-, and γ-cyclodextrin as raw materials in ionic liquid DEME-TFSI, respectively It was used to carry out an anhydrosugar production reaction. DEME-TFSI was vacuum dried before use. 40 mg of α-, β-, and γ-cyclodextrin were dispersed in DEME-TFSI (4 mL), and the reaction was performed using a microwave heating apparatus. Details are the same as in the first embodiment. Anhydrosugar was extracted and separated by adding 4 mL of water to the sample after the reaction and stirring. When the anhydrosugar was analyzed in the same manner as in Example 1, two types of anhydroglucopyranose (levoglucosan) and anhydroglucofuranose were detected. The results of reaction time and anhydrosugar yield (sum of the yields of anhydroglucopyranose and anhydroglucofuranose) are shown in Table 4.
試験例１：有機溶媒およびイオン液体中でのアンヒドロ糖の安定性
イオン液体中でアンヒドロ糖の収率および選択性が高いのは、一度生成したアンヒドロ糖が分解しづらいためであると考えられる。この点を確認するため、レボグルコサンの分解反応を検討した。イオン液体ＤＥＭＥ−ＴＦＳＩ（４ｍＬ）中でレボグルコサン４０ｍｇを２５０℃に加熱した。加熱はマイクロ波加熱装置を用いた。また比較のために分子性溶媒スルホラン４ｍＬにレボグルコサン４０ｍｇを分散させて同様の実験を行った。
その結果、イオン液体ＤＥＭＥ−ＴＦＳＩ中では、２５０℃、６分の加熱条件で２５％のレボグルコサンが分解し、スルホラン中では、同条件で９０％のレボグルコサンが分解した。このことから、イオン液体中でアンヒドロ糖の収率が高い理由の一つに、生成したアンヒドロ糖が反応系で分解しにくいことが考えられる。Test Example 1: Stability of anhydrosugar in an organic solvent and ionic liquid The reason why the yield and selectivity of anhydrosugar are high in an ionic liquid is considered to be because once produced anhydrosugar is difficult to decompose. In order to confirm this point, the decomposition reaction of levoglucosan was examined. 40 mg of levoglucosan was heated to 250 ° C. in ionic liquid DEME-TFSI (4 mL). A microwave heating apparatus was used for heating. For comparison, the same experiment was conducted by dispersing 40 mg of levoglucosan in 4 mL of the molecular solvent sulfolane.
As a result, in ionic liquid DEME-TFSI, 25% of levoglucosan was decomposed under heating conditions at 250 ° C. for 6 minutes, and in sulfolane, 90% of levoglucosan was decomposed under the same conditions. From this, it is considered that one of the reasons why the yield of anhydrosugar is high in the ionic liquid is that the produced anhydrosugar is hardly decomposed in the reaction system.
本発明により製造されるアンヒドロ糖は、生分解性を有するバイオプラスチック、バイオ接着剤などの化学原料、抗癌剤や抗ＨＩＶ剤の原料、光学異性体分割剤、多分岐多糖を基盤物質とする糖由来の安全な医療材料など種々の機能性高分子材料として有用である。 The anhydrosugar produced by the present invention is derived from a biodegradable bioplastic, a chemical raw material such as a bioadhesive, a raw material for an anticancer agent or an anti-HIV agent, an optical isomer resolution agent, a sugar based on a multibranched polysaccharide It is useful as various functional polymer materials such as safe medical materials.
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02101092A (en) * | 1988-10-04 | 1990-04-12 | Agency Of Ind Science & Technol | Purification of levoglucosan |
| JP2005035916A (en) * | 2003-07-18 | 2005-02-10 | Nisshinbo Ind Inc | Method for producing halogen-substituted aromatic compound and solvent for halogenation reaction |
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|---|---|---|---|---|
| JPH02101092A (en) * | 1988-10-04 | 1990-04-12 | Agency Of Ind Science & Technol | Purification of levoglucosan |
| JP2005035916A (en) * | 2003-07-18 | 2005-02-10 | Nisshinbo Ind Inc | Method for producing halogen-substituted aromatic compound and solvent for halogenation reaction |
| JP2006028040A (en) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Method for producing anhydrosugar |
| JP2006137677A (en) * | 2004-11-10 | 2006-06-01 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | Solvent for slightly soluble polysaccharides and composition comprising the solvent and the polysaccharides |
| JP2006265544A (en) * | 2005-02-28 | 2006-10-05 | Chiba Flour Milling Co Ltd | Method for producing fatty acid ester of saccharide |
Non-Patent Citations (2)
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|---|
| CHEMICAL ABSTRACTS VOL.89,1978,P680 89:24646D, JPN6008014162, ISSN: 0002377088 * |
| 大野弘幸: "有機イオン性液体", 未来材料, vol. 第２巻第９号, JPN6008014163, 2002, pages 6 - 11, ISSN: 0002377089 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112957516A (en) * | 2018-08-20 | 2021-06-15 | 稳得希林(杭州)生物科技有限公司 | Polysaccharide-based tissue adhesive medical adhesive and application thereof |
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