Functional analysis of natural cellulose using artificial cellulose and its application

利用人造纤维素对天然纤维素进行功能分析及其应用

基本信息

批准号：
21H04739
负责人：
高野俊幸
金额：
$ 26.96万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題では、天然セルロースがD-グルコースからのみから成る多糖（D体）であるのに対して、L-グルコースからのみ成る多糖（L体）およびD-グルコースとLグルコースの共重合体である（D/L体）の非天然セルロースを化学合成し、天然セルロースのキラル性が物性に与える影響を検討し、その知見を基に、D-セルロースのキラル性を利用した新しい高付加価値利用の開発を課題として挙げている。研究初年度、当初の研究計画に沿って研究を実施し、主な研究成果として、以下の３点が得られた。（１）セルローストリアセテート（CTA）のステレオコンプレックス：D-CTAとL-CTAを各々化学合成し、その等量混合物について検討したところ、等量混合物の熱的性質は、単独物の熱的性質とは異なることが判明し、CTAでも、ポリ乳酸の場合と同様に、ステレオコンプレックスを発現することが示唆された。（２）D/L-セルロースの合成とその性質：D/L比の異なる各種D/L-セルロースの合成に成功し、円二色性（CD）スペクトルの測定に課題を残すものの、それらの基礎データを収集することができた。D/L-セルロースは、D-セルロースやL-セルロースとは異なり、結晶性を示さず、非晶性セルロースであった。なお、これら２件の研究成果については、セルロース学会第28回年次大会で発表した。（３）D-キトサン由来の酸化触媒の合成：D-セルロースのキラル性を利用した不斉触媒の開発の手始めとして、キトサン(言い換えれば、2-amino-2-deoxy-D-celllulose)に鉄ポルフィリン構造を導入した誘導体を合成し、酸化触媒能を有していることを確認した。

在本研究项目中，天然纤维素是仅由D-葡萄糖（D型）组成的多糖，而天然纤维素是仅由L-葡萄糖（L型）以及D-葡萄糖和L-葡萄糖的共聚物组成的多糖我们化学合成了某种（D/L形式）非天然纤维素，研究了天然纤维素的手性对其物理性质的影响，并基于这一知识，利用D-纤维素开发了新的高附加值用途。该系统的发展被认为是一个问题。研究第一年，按照原研究计划开展研究，获得以下三点作为主要研究成果。 (1)三醋酸纤维素(CTA)的立体络合物：分别化学合成D-CTA和L-CTA并研究等量混合物时，发现等量混合物的热性能与原来的热性能不同。发现单一物质不同，这表明 CTA 也像聚乳酸一样表达立体复合物。 (2) D/L-纤维素的合成及其性质：我们成功合成了各种不同D/L比的D/L-纤维素，虽然圆二色性(CD)光谱的测量仍存在问题，但我们能够收集基本数据。 D/L-纤维素与D-纤维素和L-纤维素不同，不表现出结晶性并且是无定形纤维素。这两项研究的结果已在第 28 届纤维素学会年会上公布。 (3)源自D-壳聚糖的氧化催化剂的合成：作为利用D-纤维素的手性开发不对称催化剂的起点，将铁添加到壳聚糖(即2-氨基-2-脱氧)中。我们合成了具有卟啉结构的衍生物，并证实其具有氧化催化能力。