离子液体及使用该离子液体来溶解纤维素的方法技术

本发明专利技术涉及离子液体及使用该离子液体来溶解纤维素的方法。本发明专利技术的课题是提供在不使用纤维素分解酶(即，能够水解纤维素的酶)的情况下能够溶解纤维素的离子液体。本发明专利技术提供由以下的化学式(I)表示的离子液体。[(CH3)3N(CH2)2OH]+[NH2－L－COO]－(I)L为－(CH2)2－或－(CH2)3－。

Ionic liquid and method for dissolving cellulose by using the ionic liquid

The invention relates to ionic liquids and a method for dissolving cellulose by using the ionic liquid. The subject of the present invention is to provide ionic liquids capable of dissolving cellulose without the use of cellulolytic enzymes (i.e., enzymes capable of hydrolyzing cellulose). The present invention provides ionic liquids represented by the following chemical formula (I). [[CH3] 3N (CH2) 2 OH] + [n. 2 - L co O] - (I) L is - (CH2) 2 - or (CH2) 3.

【技术实现步骤摘要】
离子液体及使用该离子液体来溶解纤维素的方法
本专利技术涉及离子液体以及使用该离子液体来溶解纤维素的方法。
技术介绍
专利文献1公开了使用离子液体作为纤维素系生物质的酶解糖化前处理剂。专利文献1在其0037段中公开了乙酸胆碱作为离子液体。进一步，专利文献1在0022段中公开了离子液体的阴离子的例子为谷氨酸阴离子那样的氨基酸阴离子。专利文献2公开了离子液体、离子液体的精制方法和纤维素系生物质的处理方法。专利文献2在其0024～0026段中公开了离子液体的阴离子的例子为丙氨酸、赖氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、天冬酰胺、缬氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、蛋氨酸、亮氨酸或鸟氨酸那样的氨基酸的阴离子。非专利文献1和非专利文献2公开了在使用由[(CH3)3NCH2CH2OH]+[NH2(CH2)4CH(NH2)COO]－构成的离子液体(以下，称为“[Ch][Lys]”)这样的分解促进剂的同时还使用了纤维素分解酶(即，能够水解纤维素的酶)的纤维素的分解。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015－096255号公报专利文献2：日本特开2012－144441号公报专利文献3：日本特开2016－154272号公报非专利文献非专利文献1：NingSunet.al.,“Understandingpretreatmentefficacyoffourcholiniumandimidazoliumionicliquidsbychemistryandcomputation”,RoyalSocietyofChemistry,GreenChem.,2014,16,2546－2557非专利文献2：Qiu-PingLiuet.al.,“Ionicliquidsfromrenewablebiomaterials:synthesis,characterizationandapplicationinthepretreatmentofbiomass”,GreenChemistry,2012,14,304－307
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术的目的是提供在不使用纤维素分解酶(即，能够水解纤维素的酶)的情况下能够溶解纤维素的离子液体。用于解决课题的手段本专利技术提供由以下的化学式(I)表示的离子液体。[(CH3)3N(CH2)2OH]+[NH2－L－COO]－(I)L为－(CH2)2－或－(CH2)3－。专利技术的效果本专利技术提供在不使用纤维素分解酶(即，能够水解纤维素的酶)的情况下能够溶解纤维素的离子液体。附图说明图1表示实施例1A中的核磁共振光谱1H－NMR测定的结果。图2表示实施例1B中的核磁共振光谱1H－NMR测定的结果。图3表示实施例1C中的核磁共振光谱1H－NMR测定的结果。图4表示比较例1A中的核磁共振光谱1H－NMR测定的结果。图5表示比较例1B中的核磁共振光谱1H－NMR测定的结果。图6表示实施例2A中的核磁共振光谱1H－NMR测定的结果。图7表示实施例2B中的核磁共振光谱1H－NMR测定的结果。图8表示实施例2C中的核磁共振光谱1H－NMR测定的结果。图9表示比较例2A中的核磁共振光谱1H－NMR测定的结果。图10表示比较例2B中的核磁共振光谱1H－NMR测定的结果。具体实施方式以下，说明本专利技术的实施方式。本实施方式的离子液体由以下的化学式(I)表示。[(CH3)3N(CH2)2OH]+[NH2－L－COO]－(I)L为－(CH2)2－或－(CH2)3－。本实施方式的离子液体组合物含有由化学式(I)表示的离子液体和水。与非专利文献1和非专利文献2所公开的内容不同，本实施方式的离子液体组合物不含有纤维素分解酶(即，能够水解纤维素的酶)。离子液体组合物所含有的离子液体的[(CH3)3N(CH2)2OH]+相对于[NH2－L－COO]－的摩尔比为0.86以上1.12以下。水相对于离子液体组合物的重量比为4.7％以下。如后面详细地说明的那样，纤维素被添加到本实施方式的离子液体组合物中。这样，纤维素溶解在离子液体组合物中，获得纤维素溶液。优选纤维素具有3万以上的重均分子量。更优选纤维素具有50万以下的重均分子量。如所周知的那样，离子液体由阳离子和阴离子形成。在本实施方式中，阳离子为由化学式[(CH3)3N(CH2)2OH]+(以下，称为“[Ch]”)表示的胆碱阳离子。胆碱是对人而言不可缺少的水溶性的营养素。在本实施方式中，阴离子由化学式[NH2－L－COO]－表示。L为由化学式－(CH2)n－表示的连接基(这里，n为2或3)。换言之，阴离子为由化学式[NH2－CH2－CH2－COO]－表示的β－丙氨酸阴离子、或者为由化学式[NH2－CH2－CH2－CH2－COO]－表示的γ－氨基丁酸阴离子。β－丙氨酸和γ－氨基丁酸为氨基酸的1种。为了使表述简单，关于本实施方式的离子液体，胆碱阳离子、β－丙氨酸阴离子和γ－氨基丁酸阴离子可以分别记载为[Ch]、[β－Ala]和[GABA]。[Ch]、[β－Ala]和[GABA]是存在于人体内、且在体内保有代谢途径等对生物体的安全性高的材料。此外，通过β－丙氨酸来源或γ－氨基丁酸来源的氨基或羧基的氢键力比纤维素链间的OH基彼此的氢键力大等，从而本公开的离子液体能够减弱纤维素链间的氢键，可以期待提高纤维素的溶解性的效果。作为一例，由化学式[Ch][β－Ala]表示的离子液体能够基于以下的化学反应式(II)来合成。如以下的化学反应式(II)所示那样，胆碱与β－丙氨酸被混合。胆碱的摩尔量与β－丙氨酸的摩尔量等量。含有胆碱和β－丙氨酸的混合溶液在减压下被加热，接着被干燥，经由胆碱的羟基离子与β－丙氨酸的羧基的氢离子之间的脱水反应而提供本实施方式的离子液体。由化学式[Ch][GABA]表示的离子液体也能够同样地合成。[化1]在本实施方式中，[(CH3)3N(CH2)2OH]+相对于[NH2－L－COO]－的摩尔比为0.86以上1.12以下。由实施例和比较例明确了，在该摩尔比小于0.86的情况下，纤维素不能在48小时以内溶解于离子液体。在该摩尔比超过1.12的情况下，纤维素也不能在48小时以内溶解于离子液体。水相对于离子液体组合物的重量比为4.7％以下。由后述的实施例和比较例也明确了，在该重量比超过4.7％的情况下，纤维素不能在48小时以内溶解于离子液体。随着重量比的降低，溶解纤维素所需的时间也减少。因此，优选重量比小。作为一例，重量比的下限为1.6％。然而，即使重量比小于1.6％，纤维素也能够溶解。如由化学反应式(II)所明确那样，应留意在离子液体的合成时水作为副产物产生。作为1个实施方式，对于本实施方式的离子液体而言，在纤维素被添加到本实施方式的离子液体中之后，在48小时以内、优选在24小时以内溶解纤维素。与非专利文献1和非专利文献2的公开内容不同，在本实施方式中，不使用纤维素分解酶。如专利文献3所公开地那样，由溶解于离子液体组合物的纤维素形成纤维素片。为了促进溶解，优选对添加了纤维素的离子液体进行加热。作为1个实施方式，添加了纤维素的离子液体在压力0.01～0.1MPa下以70摄氏度以上100摄氏度以下的温度被加热48小时以下。添加了纤维素的离子液体可以静置直到纤维素溶解于离子液体为止。添加了纤维素的离子液体可以被搅拌。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.由以下的化学式(I)表示的离子液体，[(CH3)3N(CH2)2OH]+[NH2－L－COO]－    (I)L为－(CH2)2－或－(CH2)3－。

【技术特征摘要】
2017.03.27 JP 2017-0610431.由以下的化学式(I)表示的离子液体，[(CH3)3N(CH2)2OH]+[NH2－L－COO]－(I)L为－(CH2)2－或－(CH2)3－。2.一种离子液体组合物，其含有：离子液体，和水，这里，所述离子液体由以下的化学式(I)表示，[(CH3)3N(CH2)2OH]+[NH2－L－COO]－(I)L为－(CH2)2－或－(CH2)3－，[(CH3)3N(CH2)2OH]+相对于[NH2－L－COO]－的摩尔比为0.86以上1.12以下，并且所述水相对于所述离子液体组合物的重量比为4.7％以下。3.根据权利要求2所述的离子液体组合物，所述离子液体组合物不含有能够水解纤维素的酶。4.根据权利要求2所述的离子液体组合物，[(CH3)3N(CH2)2OH]+相对于[NH2－L－COO]－的摩尔比为0.89以上1.10以下。5.根据权利要求2所述的离子液体组合物，所述水相对于所述离子液体组合物的重量比为1.6％以上。6.根据权利要求2所述的离子液体组合物，其进一步含有非质子性极性溶剂。7.根据权利要求6所述的离子液体组合物，所述非质子性极性溶剂为二甲基亚砜。8.根据权利要求7所述的离子液体组合物，所述二甲基亚砜相对于所述离子液体的重量比为309％以下。9.一种溶解纤维素的方法，其具有工序(a)：在离子液体组合物中添加纤维素，这里，所述离子液体组合物含有离子液体和水，所述离子液体由以下的化学式(I)表示，[(CH3)3N(CH2)2OH]+[NH2－L－COO]－(I)L为－(CH2)2－或－(CH2)3－，[(CH3)3N(CH2)2OH]+相对于[NH2－L－COO]－的摩尔比为0.86以上1.12以下，并且所述水相对于所述离子液体组合物的重量比为4.7％以下。10.根据权利要求9所...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木贵裕，川岛知子，楠龟晴香，谷池优子，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP