バイオマス中の全成分のレブリン酸塩とフェノリンの二相性システムを用いた方向的かつ統合的な変換

Directional and integrated conversion of whole components in biomass for levulinates and phenolics with biphasic system.

• Junfeng Feng
• Le Tong
• Changyue Ma
• Yangyang Xu
• Jianchun Jiang
• Zhongzhi Yang
• Hui Pan

抄録

バイオマス中の全成分を統合的に変換し、段階的に抽出することで、レブリン酸塩とフェノール類の化学品を製造する方法を紹介した。メタノール/ジメトキシメタンを二相溶媒とした場合、軽度の反応条件では、稲わら4gあたり80.59wt%の変換率で、レブリン酸メチル46.51%、フェノール類18.78%が得られた。レブリン酸塩は、セルロースとヘミセルロースを段階的に沈殿させて抽出し、高純度のレブリン酸メチル87.5wt%を回収した。抽出したレブリン酸メチルは、酸価,凝固点,誘導期間,動粘度,引火点の結果から、燃料添加剤の要求を満たすことができると考えられた。重合したリグニンは低分子フェノール類が多く含まれていた。これらの結果から、二相系はセルロースとヘミセルロースの異なる中間遷移化合物を介して同じ製品であるレブリン酸メチルへの変換を促進することができ、触媒は適切なプロトンでグリコシド結合であるβ-O-4, 4-O-5を直接切断することに貢献できることが明らかになった。

Integrated conversion and stepwise extraction of whole components in biomass with biphasic system are introduced for producing chemicals: levulinates and phenolics. When methanol/dimethoxymethane as biphasic solvent, 46.51% methyl levulinate and 18.78% phenolics were obtained with a conversion of 80.59 wt% per 4 g rice straw under the mild reaction conditions. Levulinates were collected with a 87.5 wt% high purity of methyl levulinate with stepwise precipitation and extraction from the cellulose and hemicellulose. The results of acid value, freezing point, induction period, kinematic viscosity, and flash point supposed that the extracted methyl levulinate could meet the requirements of fuel additives. Depolymerized lignin was consisted of many low-molecular phenolics. These results illustrated that the biphasic system can promote the conversion of cellulose and hemicellulose to the same product methyl levulinate through different intermediate transition compounds, and the catalyst can contribute to directly cleave the glycosidic bonds, β-O-4, and 4-O-5 with adequate protons.

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