JP5458430B2 - Purification method of lignophenol derivatives - Google Patents
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Description
本発明は、バイオマス由来のフェノール性リグニン系高分子(以下、リグノフェノール誘導体という。)の精製法に関する。 The present invention relates to a method for purifying a biomass-derived phenolic lignin polymer (hereinafter referred to as lignophenol derivative).
これまで廃棄又は焼却して処分していた木材や草、廃木材、建築廃材等のバイオマス由来のリグニンを有効に活用するための研究開発が盛んに行われている。リグニンを利用する技術として、例えば、特許文献1には、植物由来のリグニンをフェノール誘導体及び酸と反応させてリグノフェノール誘導体に変換して分離精製する、リグノフェノール誘導体の製造方法が開示されている。 Research and development has been actively conducted to effectively utilize biomass-derived lignin such as wood, grass, waste wood, and building waste materials that have been disposed of after being discarded or incinerated. As a technique using lignin, for example, Patent Document 1 discloses a method for producing a lignophenol derivative in which plant-derived lignin is reacted with a phenol derivative and an acid to convert to a lignophenol derivative and separated and purified. .
このリグノフェノール誘導体製造とその精製方法は、以下の工程からなる。
(1)リグノセルロース系材料であるバイオマスにフェノール誘導体(具体的にはp−クレゾール)と酸(具体的には硫酸)を加え、リグニンをフェノール誘導体で溶媒和すると共に炭水化物を加水分解する工程、
(2)フェノール誘導体液を酸と分離してフェノール誘導体層を得る工程、
(3)得られたフェノール誘導体層をリグノフェノール誘導体の貧溶媒(具体的には脂肪族炭化水素類や脂肪族エーテル類)に滴下して、リグノフェノール誘導体をフェノール誘導体と分離して不溶区分として回収する工程(1次精製)、
(4)得られた不溶区分をアセトンに溶解してさらにリグノフェノール誘導体の貧溶媒に滴下することにより、不溶区分に含まれるフェノール誘導体を分離してリグノフェノール誘導体を回収する工程(2次精製)。
The production of the lignophenol derivative and the purification method thereof comprise the following steps.
(1) adding a phenol derivative (specifically p-cresol) and an acid (specifically sulfuric acid) to biomass which is a lignocellulosic material, solvating lignin with a phenol derivative and hydrolyzing a carbohydrate;
(2) a step of separating the phenol derivative liquid from the acid to obtain a phenol derivative layer;
(3) The obtained phenol derivative layer is dropped into a lignophenol derivative poor solvent (specifically, aliphatic hydrocarbons or aliphatic ethers), and the lignophenol derivative is separated from the phenol derivative to form an insoluble category. Recovering step (primary purification),
(4) The step of recovering the lignophenol derivative by separating the phenol derivative contained in the insoluble section by dissolving the obtained insoluble section in acetone and adding it dropwise to the poor solvent of the lignophenol derivative (secondary purification) .
得られたリグノフェノール誘導体は、各種材料に塗布し、乾燥して成形体とすることができる。また、リグノフェノール誘導体はアセトンに溶けるため、成形体が不要となった場合でも回収することが容易であり、繰り返し利用が可能であるという利点がある。
さらに、成形体以外の塗料以外の用途についても電子や電気用材料、医薬などへの幅広い応用が期待されている。
The obtained lignophenol derivative can be applied to various materials and dried to form a molded body. Further, since the lignophenol derivative is soluble in acetone, there is an advantage that it can be easily recovered even when the molded body is unnecessary, and can be repeatedly used.
Furthermore, for applications other than paints other than molded articles, a wide range of applications to electronic and electrical materials, medicines and the like are expected.
本発明者等はリグノセルロース系材料からリグノフェノール誘導体を製造する方法の実用化を検討してきた。小規模な実験レベルから実用化に向けたスケールアップを図る場合、工程において使用する溶媒の量を削減する必要がある。例えば、フェノール誘導体であるクレゾールを少なくした場合、フェノール誘導体溶液に含まれるリグノフェノール誘導体の濃度が高くなり、そのため粘性が高くなる。粘性が高くなるとフェノール誘導体層と酸層とを液層分離するために反応液の静置に長い時間を必要とし、また、静置分離だけでは分離が困難であるため、フェノール誘導体層に残存する酸量が多くなるという問題に直面した。実験室レベルでは、反応溶液をすぐにリグノフェノール誘導体の親溶媒や貧溶媒に滴下して酸を反応系から速やかに除去することができるため、この問題は無視されていた。静置分離に代え、高速遠心を行うことも可能であるが、装置の大型化やイニシャルコストの増大につながり好ましくない。 The present inventors have examined the practical application of a method for producing a lignophenol derivative from a lignocellulosic material. In order to scale up from a small experimental level to practical use, it is necessary to reduce the amount of solvent used in the process. For example, when the amount of cresol, which is a phenol derivative, is reduced, the concentration of the lignophenol derivative contained in the phenol derivative solution is increased, and thus the viscosity is increased. When the viscosity is increased, it takes a long time for the reaction solution to stand to separate the phenol derivative layer and the acid layer from each other, and it is difficult to separate the solution alone, so that it remains in the phenol derivative layer. We faced the problem of increasing the amount of acid. At the laboratory level, this problem has been ignored because the reaction solution can be immediately dropped into the parent solvent or poor solvent of the lignophenol derivative to quickly remove the acid from the reaction system. Although high-speed centrifugation can be performed instead of stationary separation, it is not preferable because it leads to an increase in the size of the apparatus and an increase in initial cost.
フェノール誘導体層に残存する酸の量が多いと、上述した1次精製、2次精製の操作を数回繰り返す必要があり、貧溶媒の使用量は、一回の操作でフェノール誘導体量やアセトン量の15〜20倍にもなってしまう。貧溶媒を多量に使用する操作が増えることは、安全面やコストの点から好ましくない。
また、フェノール誘導体溶液やフェノール誘導体層に酸が滞留していると、リグノフェノール誘導体の低分子化が進行するため、高分子量のリグノフェノール誘導体を望む場合には望ましくない。
If the amount of acid remaining in the phenol derivative layer is large, it is necessary to repeat the above-described primary purification and secondary purification operations several times. The amount of the poor solvent used can be the amount of phenol derivative or the amount of acetone in one operation. It will be 15-20 times as much. An increase in the operation of using a large amount of a poor solvent is not preferable from the viewpoint of safety and cost.
Further, if an acid stays in the phenol derivative solution or the phenol derivative layer, the molecular weight of the lignophenol derivative proceeds, which is not desirable when a high molecular weight lignophenol derivative is desired.
本発明はリグノフェノール誘導体の分離精製において、有機溶媒の使用量を増やすことなく分離精製を効率的に行う方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for efficiently performing separation and purification without increasing the amount of an organic solvent used in the separation and purification of a lignophenol derivative.
上記目的を達成するため、本発明のリグノフェノール誘導体の精製法は、リグノフェノール誘導体及び酸を含むフェノール誘導体溶液を水と接触処理する工程と、得られた処理液を非水溶性極性溶媒で処理して非水溶性極性溶媒層を分離する工程と、
非水溶性極性溶媒層をリグノフェノール誘導体の貧溶媒に加えて沈殿物を分離する工程と、を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the method for purifying a lignophenol derivative of the present invention comprises a step of contacting a phenol derivative solution containing a lignophenol derivative and an acid with water, and treating the resulting treatment solution with a water-insoluble polar solvent. Separating the water-insoluble polar solvent layer,
Adding a water-insoluble polar solvent layer to the poor solvent for the lignophenol derivative and separating the precipitate.
本発明の精製法は、有機溶媒を使用したリグノフェノール誘導体の精製を繰り返して行う必要がないので有機溶媒の使用量を少なくすることが可能であり、また、リグニンをリグノフェノール誘導体に変換する過程で使用したフェノールを効率的に回収して再利用することができる。 The purification method of the present invention does not require repeated purification of a lignophenol derivative using an organic solvent, so that the amount of the organic solvent used can be reduced, and the process of converting lignin into a lignophenol derivative Can be efficiently recovered and reused.
以下、本発明について詳細に説明する。
[実施形態1]
図1に示すように、本実施形態のリグノフェノール誘導体の精製法は以下の工程を含む。
(1)リグノフェノール誘導体及び酸を含むフェノール誘導体溶液を水と接触処理する工程、
(2)得られた処理液を非水溶性極性溶媒で処理し、非水溶性極性溶媒層を分離する工程、及び
(3)非水溶性極性溶媒層をリグノフェノール誘導体の貧溶媒に加え、沈殿物を分離する工程。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[Embodiment 1]
As shown in FIG. 1, the method for purifying lignophenol derivatives of this embodiment includes the following steps.
(1) A step of contacting a phenol derivative solution containing a lignophenol derivative and an acid with water,
(2) treating the obtained treatment liquid with a water-insoluble polar solvent and separating the water-insoluble polar solvent layer; and (3) adding the water-insoluble polar solvent layer to the lignophenol derivative poor solvent, The process of separating things.
リグノフェノール誘導体とは、フェニルプロパン骨格のC1(ベンジル位)にフェノール誘導体が結合した1,1−ビス(アリール)プロパン−2−O−アリールエーテル型構造を有する化合物であり、例えば、リグノセルロース系材料にフェノール誘導体が溶解した溶媒を浸透させた後、酸を混合することによって、リグノセルロースの複合状態を緩和させ、同時にリグニンのフェニルプロパン骨格のC1(ベンジル位)にフェノール誘導体を結合させることによって得ることができる。ここで酸は、バイオマスの加水分解に用いられる酸であればよく、例えば硫酸が一般的に用いられている。なお、リグノセルロース系材料に代えてセルロースから分離されたリグニンをフェノール誘導体と接触させてもよい。 A lignophenol derivative is a compound having a 1,1-bis (aryl) propane-2-O-aryl ether type structure in which a phenol derivative is bonded to C1 (benzyl position) of a phenylpropane skeleton. By impregnating the solvent in which the phenol derivative is dissolved in the material and then mixing the acid, the composite state of lignocellulose is relaxed, and at the same time, the phenol derivative is bound to C1 (benzyl position) of the phenylpropane skeleton of lignin. Can be obtained. Here, the acid may be an acid used for hydrolysis of biomass, and for example, sulfuric acid is generally used. Instead of lignocellulosic material, lignin separated from cellulose may be contacted with a phenol derivative.
フェノール誘導体は、液体の状態でバイオマスと接触させる。フェノール誘導体として、p−クレゾールが用いられることが多いが、p−クレゾール以外のフェノール誘導体としては、フェノール、m(メタ)−クレゾール、o(オルト)−クレゾール、アニソール、2,4−ジメトキシフェノール、2,6−ジメトキシフェノール、2,4−ジメチルフェノール、2,6−ジメチルフェノール、プロピルフェノール、i−プロピルフェノール、tert−ブチルフェノール、カテコール、レゾルシノール、ピロガロール、フロログルシノール、ビスフェノール、バニリン、シリンゴール、グアイアゴール、フェルラ酸、クマル酸の何れか、又は、これらの組み合わせを使用することができる。 The phenol derivative is brought into contact with the biomass in a liquid state. As a phenol derivative, p-cresol is often used, but as a phenol derivative other than p-cresol, phenol, m (meth) -cresol, o (ortho) -cresol, anisole, 2,4-dimethoxyphenol, 2,6-dimethoxyphenol, 2,4-dimethylphenol, 2,6-dimethylphenol, propylphenol, i-propylphenol, tert-butylphenol, catechol, resorcinol, pyrogallol, phloroglucinol, bisphenol, vanillin, syringol, Any of guaiagol, ferulic acid, coumaric acid, or a combination thereof can be used.
酸は、塩酸、硫酸等の無機酸であり、硫酸が望ましい。 The acid is an inorganic acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid, and sulfuric acid is desirable.
リグノフェノール誘導体を含むフェノール誘導体溶液中には、リグノフェノール誘導体、リグノフェノール誘導体フラグメント等の低分子化合物、フェノール誘導体、酸が含まれている。 The phenol derivative solution containing the lignophenol derivative contains a low molecular compound such as a lignophenol derivative and a lignophenol derivative fragment, a phenol derivative, and an acid.
リグノフェノール誘導体、フェノール誘導体及び酸を含むフェノール誘導体溶液は、液層分離により、リグノフェノール誘導体を含むフェノール誘導体溶液の層(以下、フェノール誘導体層という。)と酸液層とに分離される。さらに、分離されたリグノフェノール誘導体層は、さらに遠心分離処理が施されていてもよい。すなわち、本実施例において、フェノール誘導体溶液とは、液層分離や遠心分離等の処理にこだわらず、フェノール誘導体及び酸を含むフェノール誘導体の溶液をいう。 A phenol derivative solution containing a lignophenol derivative, a phenol derivative and an acid is separated into a layer of a phenol derivative solution containing a lignophenol derivative (hereinafter referred to as a phenol derivative layer) and an acid liquid layer by liquid layer separation. Furthermore, the separated lignophenol derivative layer may be further subjected to a centrifugal separation treatment. In other words, in this example, the phenol derivative solution refers to a phenol derivative solution containing a phenol derivative and an acid, regardless of treatment such as liquid layer separation or centrifugation.
フェノール誘導体溶液中のリグノフェノール誘導体の濃度が高くなると、溶液の粘性が高くなり、フェノール誘導体層への酸の混入量が増加する問題が生ずる。フェノール誘導体溶液中に存在する酸をフェノール誘導体層と液層分離しても、フェノール誘導体層に混入する酸量をなくすることは困難である。フェノール誘導体層に残留する酸の量が多いと、フェノール誘導体の再利用が困難になるだけでなく、精製工程で使用する貧溶媒にも酸が混入して貧溶媒の回収、再利用にも悪影響を及ぼすことになるので好ましくない。
また、フェノール誘導体溶液やフェノール誘導体層中に酸が存在することにより、リグノフェノール誘導体の低分子化が生じやすいという問題がある。
When the concentration of the lignophenol derivative in the phenol derivative solution increases, the viscosity of the solution increases and the amount of acid mixed into the phenol derivative layer increases. Even if the acid present in the phenol derivative solution is separated from the phenol derivative layer by liquid layer, it is difficult to eliminate the amount of acid mixed into the phenol derivative layer. If the amount of acid remaining in the phenol derivative layer is large, not only will it be difficult to reuse the phenol derivative, but it will also adversely affect the recovery and reuse of the poor solvent due to acid mixing in the poor solvent used in the purification process. This is not preferable.
In addition, the presence of acid in the phenol derivative solution and the phenol derivative layer has a problem that the lignophenol derivative is likely to be reduced in molecular weight.
フェノール誘導体層に混入した酸を取り除くため、まず、リグノフェノール誘導体を含むフェノール誘導体溶液を水と接触させる処理を行う。接触処理として、具体的には以下の操作を挙げることができる。
(1)フェノール誘導体溶液を水に滴下し、懸濁させて水分散液とする。
(2)フェノール誘導体溶液を水で洗浄する。
In order to remove the acid mixed in the phenol derivative layer, first, the phenol derivative solution containing the lignophenol derivative is contacted with water. Specific examples of the contact treatment include the following operations.
(1) A phenol derivative solution is dropped into water and suspended to obtain an aqueous dispersion.
(2) The phenol derivative solution is washed with water.
フェノール誘導体溶液を水分散液とするためには、フェノール誘導体溶液より多い水を必要とするが、水洗浄の場合には、少ない水で繰り返し洗浄することで水の量を減らすことが可能である。
また、フェノール誘導体溶液と接触させる水をアルカリ性水溶液とし、酸の中和を行ってもよい。
In order to make the phenol derivative solution into an aqueous dispersion, more water is required than the phenol derivative solution, but in the case of water washing, it is possible to reduce the amount of water by repeatedly washing with less water. .
Moreover, the acid brought into contact with the phenol derivative solution may be an alkaline aqueous solution to neutralize the acid.
次いで、水と接触処理した処理液に非水溶性極性溶媒を加える。非水溶性極性溶媒は、リグノフェノール誘導体を溶解でき、水分離しやすい溶媒である。このような溶媒として、メチルエチルケトン、クロロホルム、ジクロロメタン、酢酸エチル、エーテル類、トルエン、ベンゼンを挙げることができる。リグノフェノール誘導体の溶解性と疎水性とを考慮するとメチルエチルケトンが好ましい。 Next, a water-insoluble polar solvent is added to the treatment solution that has been contact-treated with water. The water-insoluble polar solvent is a solvent that can dissolve the lignophenol derivative and easily separates into water. Examples of such a solvent include methyl ethyl ketone, chloroform, dichloromethane, ethyl acetate, ethers, toluene, and benzene. Considering the solubility and hydrophobicity of the lignophenol derivative, methyl ethyl ketone is preferred.
この操作により、処理液は水層と非水溶性極性溶媒層とに分離する。非水溶性極性溶媒層には、リグノフェノール誘導体を含むフェノール誘導体溶液が含まれるが、酸は含まれない。したがって、リグノフェノール誘導体は酸の影響を受けることがない。また、酸が取り除かれることにより、フェノール誘導体のスルホン化を抑制することが可能である。 By this operation, the treatment liquid is separated into an aqueous layer and a water-insoluble polar solvent layer. The water-insoluble polar solvent layer contains a phenol derivative solution containing a lignophenol derivative, but no acid. Therefore, the lignophenol derivative is not affected by the acid. Moreover, it is possible to suppress sulfonation of a phenol derivative by removing an acid.
非水溶性極性溶媒層を分離したのち、リグノフェノール誘導体の貧溶媒に滴下し、リグノフェノール誘導体を沈殿物として得る。 After separating the water-insoluble polar solvent layer, the solution is added dropwise to the poor solvent for the lignophenol derivative to obtain the lignophenol derivative as a precipitate.
発明者らにより、リグノフェノール誘導体の溶媒溶解性は、次の序列になることがわかっている。
強アルカリ溶液>アセトン、メチルエチルケトンなどのアルキルケトン類>ジメチルフォルムアミド(DMF)、N-メチルピロリドン(NMP)のような非プロトン極性溶媒>テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサンのような環状エーテル類>ピリジンのようなヘテロ環状化合物>エタノール、セロソルブのようなアルコール類>tert-ブチルメチルエーテル(TBME)、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)などの非対称エーテル類>ジエチルエーテルやジプロピルエーテル、ジイソプロピルエーテルなどの対称アルキルエーテル>トルエン又はキシレンとヘキサンとの混合溶媒>ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素類>ヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの脂肪族炭化水素類。
The inventors have found that the solvent solubility of lignophenol derivatives is in the following order.
Strong alkaline solution> Alkyl ketones such as acetone and methyl ethyl ketone> Aprotic polar solvents such as dimethylformamide (DMF) and N-methylpyrrolidone (NMP)> Cyclic ethers such as tetrahydrofuran (THF) and dioxane> Pyridine Heterocyclic compounds> alcohols such as ethanol and cellosolve> asymmetric ethers such as tert-butyl methyl ether (TBME) and cyclopentyl methyl ether (CPME)> symmetric alkyl ethers such as diethyl ether, dipropyl ether and diisopropyl ether > Toluene or a mixed solvent of xylene and hexane> Aromatic hydrocarbons such as benzene and toluene> Aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, and octane.
リグノフェノール誘導体の貧溶媒は、非対称エーテル類、対称アルキルエーテル、環状炭化水素類、直鎖状炭化水素、エステル類を使用することができる。具体的には、ジイソプロピルエーテル、ジエチルエーテル、n−ヘキサン、ペンタン、ベンゼン、トルエン、酢酸エチルを挙げることができ、ジイソプロピルエーテルが好ましい。なお、上述した貧溶媒を混合して、極性を変化させて使用することは当分野において常套手段であり、極性の異なる溶媒を組み合わせたものを貧溶媒として使用してもよい。 As the poor solvent for the lignophenol derivative, asymmetric ethers, symmetric alkyl ethers, cyclic hydrocarbons, linear hydrocarbons, and esters can be used. Specific examples include diisopropyl ether, diethyl ether, n-hexane, pentane, benzene, toluene, and ethyl acetate, and diisopropyl ether is preferred. In addition, it is a conventional means in this field to mix the above-mentioned poor solvent and change the polarity, and a combination of solvents having different polarities may be used as the poor solvent.
非水溶性極性溶媒として、メチルエチルケトンを使用した場合、メチルエチルケトンと液体の直鎖状炭化水素の組み合わせが好ましい。 When methyl ethyl ketone is used as the water-insoluble polar solvent, a combination of methyl ethyl ketone and liquid linear hydrocarbon is preferable.
沈殿したリグノフェノール誘導体を遠心分離等により回収する。得られたリグノフェノール誘導体は、精製度を高めるために、アセトンやメチルエチルケトンに溶解し、さらにジイソプロピルエーテル又はメチルエチルケトンと液体状の直鎖状炭化水素との混合溶媒に滴下して再沈殿させてもよい。 The precipitated lignophenol derivative is recovered by centrifugation or the like. The obtained lignophenol derivative may be dissolved in acetone or methyl ethyl ketone and further re-precipitated by dropping it into a mixed solvent of diisopropyl ether or methyl ethyl ketone and liquid linear hydrocarbon in order to increase the degree of purification. .
なお、メチルエチルケトン、貧溶媒、フェノール誘導体の分離は蒸留にて分離可能である。 The methyl ethyl ketone, the poor solvent, and the phenol derivative can be separated by distillation.
ヒノキ脱脂木粉1gにp−クレゾール10mリットルを加え、これに72%のH2SO4を10mリットル添加し、30℃で1時間攪拌した。反応停止10分前にm,p−クレゾールを5mリットル加え、攪拌した。反応終了後、遠心分離し、クレゾール層と硫酸層に分離した。クレゾール層を水25mリットルに滴下したところ、薄桃白色に懸濁した。 10 ml of p-cresol was added to 1 g of cypress defatted wood flour, 10 ml of 72% H 2 SO 4 was added thereto, and the mixture was stirred at 30 ° C. for 1 hour. Ten minutes before stopping the reaction, 5 ml of m, p-cresol was added and stirred. After completion of the reaction, the mixture was centrifuged to separate into a cresol layer and a sulfuric acid layer. When the cresol layer was dropped into 25 ml of water, it was suspended in a light pink color.
懸濁液にメチルエチルケトン10mリットルを加え、しばらく静置すると、リグノフェノール誘導体を含むメチルエチルケトン層と水層とに分離した。上層のメチルエチルケトン層をジイソプロピルエーテルに滴下し、淡桃白色の沈殿物を得た。この沈殿物をアセトンに溶解し、可溶区分を濃縮後、再度ジイソプロパノールに滴下して0.282gの沈殿物(リグノフェノール誘導体)を得た。この沈殿物はリグニン当たり104%であった。
図2に一回目の生成物の沈殿物のGPC分析結果を、図3に二回目の沈殿物のGPC分析結果を示す。
When 10 ml of methyl ethyl ketone was added to the suspension and allowed to stand for a while, it was separated into a methyl ethyl ketone layer containing a lignophenol derivative and an aqueous layer. The upper methyl ethyl ketone layer was added dropwise to diisopropyl ether to obtain a pale pink white precipitate. This precipitate was dissolved in acetone, and the soluble fraction was concentrated and then dropped again into diisopropanol to obtain 0.282 g of a precipitate (lignophenol derivative). This precipitate was 104% per lignin.
FIG. 2 shows the GPC analysis result of the first product precipitate, and FIG. 3 shows the GPC analysis result of the second precipitate.
実施例1と同じ条件でヒノキ木粉を処理した。得られたクレゾール層を室温で0〜7日間放置し、クレゾール層からリグノフェノール誘導体を精製して、平均分子量の変化を調べた。精製溶媒はジイソプロピルエーテルを使用した。得られたリグノフェノール誘導体のGPC分析の結果を図4に示す。 Cypress wood flour was treated under the same conditions as in Example 1. The obtained cresol layer was allowed to stand at room temperature for 0 to 7 days, the lignophenol derivative was purified from the cresol layer, and the change in the average molecular weight was examined. Diisopropyl ether was used as the purification solvent. The result of GPC analysis of the obtained lignophenol derivative is shown in FIG.
相分離処理後遠心分離を行ない、すぐに精製したリグノフェノール誘導体の重量平均分子量は、約14000であったが、3時間室温放置で約8500まで低下した。15時間経過すると分子量は約4200まで低下した。7日目まで経時変化を調べたが、2日目以降は、分子量約3500で更なる低分子化は見られなかった。 Centrifugation was performed after the phase separation treatment, and the weight-average molecular weight of the lignophenol derivative immediately purified was about 14,000, but decreased to about 8500 after standing at room temperature for 3 hours. After 15 hours, the molecular weight had dropped to about 4200. The change over time was examined until the seventh day, but after the second day, the molecular weight was about 3500 and no further reduction in molecular weight was observed.
カバ木粉を連続式植物資源変換プラントにて変換し得られたクレゾール層1000gを5リットルの分液ロートに入れ、そこにイオン交換水250gを加え、ゆっくり攪拌した。次いで、メチルエチルケトン1リットルを添加し、5分間攪拌後、1時間静置し、分離した。メチルエチルケトン層が約1470g、水層が約500g回収された。水層の硫酸濃度は約36%となり、クレゾール層に含まれる硫酸の大半が水層に移行した。 A cresol layer (1000 g) obtained by converting birch wood flour in a continuous plant resource conversion plant was placed in a 5 liter separatory funnel, and 250 g of ion-exchanged water was added thereto and stirred slowly. Next, 1 liter of methyl ethyl ketone was added, stirred for 5 minutes, allowed to stand for 1 hour, and separated. About 1470 g of methyl ethyl ketone layer and about 500 g of aqueous layer were recovered. The sulfuric acid concentration in the aqueous layer was about 36%, and most of the sulfuric acid contained in the cresol layer was transferred to the aqueous layer.
メチルエチルケトン層に15%炭酸ナトリウム水溶液337gを加え、5分間攪拌後、1時間静置し、分離した。
メチルエチルケトン層にイオン交換水250gを加え、5分間攪拌後、1時間静置し、分離した。さらにイオン交換水250gを加え、5分間攪拌後、1時間静置し、分離した。水洗したメチルエチルケトン層を減圧濃縮し、メチルエチルケトン層を回収した。
メチルエチルケトン層を濃縮し、300mリットルをヘプタン/メチルエチルケトン70/30混合液2900mリットルに下した。不溶区分を減圧ろ過にて回収し、ヘプタンで洗浄した。これを乾燥し、65gの精製リグノフェノール誘導体を得た。このリグノフェノール誘導体には約13%のクレゾールが含まれていた。
To the methyl ethyl ketone layer, 337 g of a 15% aqueous sodium carbonate solution was added, stirred for 5 minutes, allowed to stand for 1 hour and separated.
To the methyl ethyl ketone layer, 250 g of ion exchange water was added, stirred for 5 minutes, allowed to stand for 1 hour and separated. Further, 250 g of ion-exchanged water was added, stirred for 5 minutes, allowed to stand for 1 hour and separated. The washed methyl ethyl ketone layer was concentrated under reduced pressure to recover the methyl ethyl ketone layer.
The methyl ethyl ketone layer was concentrated and 300 ml was dropped to 2900 ml of a heptane /
得られたリグノフェノール誘導体を250mリットルのメチルエチルケトンに溶解し、不溶区分をろ過にて除去した。ろ液をヘプタン/メチルエチルケトン80/20混合液1450mリットルに滴下した。不溶区分を減圧ろ過にて回収し、ヘプタンで洗浄した。これを乾燥し、37gの二次精製リグノフェノール誘導体を得た。
The obtained lignophenol derivative was dissolved in 250 ml of methyl ethyl ketone, and the insoluble fraction was removed by filtration. The filtrate was added dropwise to 1450 ml of a heptane /
二次精製リグノフェノール誘導体を316mリットルのメチルエチルケトンに溶解し、不溶区分をろ過にて除去した。ろ液をヘヘプタン/メチルエチルケトン80/20混合液1450mリットルに滴下した。不溶区分を減圧ろ過にて回収し、ヘプタンで洗浄した。これを乾燥し、32gの三次精製リグノフェノール誘導体を得た。
The secondary purified lignophenol derivative was dissolved in 316 ml of methyl ethyl ketone, and the insoluble fraction was removed by filtration. The filtrate was added dropwise to 1450 ml of a heptane /
本精製法で得られたリグノフェノール誘導体は、ジイソプロピルエーテル単独溶媒精製と比べて、性状はほぼ同じであり、収率は少し高くなった。これらのことから、溶媒の取扱いの安全性と回収率ならびコストが改善可能であった。 The lignophenol derivative obtained by this purification method had almost the same properties and a slightly higher yield than the solvent purification using diisopropyl ether alone. From these facts, it was possible to improve the safety, recovery rate and cost of handling the solvent.
3mol倍のp−クレゾールを収着したヒノキ木粉15g(木粉として10g)に72%硫酸100mlを加え、30℃で60分攪拌し、終了10分前にm,p−クレゾール80mリットルをくわえた。これを遠心分離し、フェノール層を回収した。フェノール層に固形分も少なく、分離性は良好であった。界面洗浄として10mリットルのm,p−クレゾールを加え、界面を洗浄した。クレゾール層100mリットルが回収された。このクレゾール層を600mリットルの水に滴下した。滴下後は淡桃白色の分散液となった。これに200mリットルのメチルエチルケトンを加え、分液ロートに入れ、一晩放置した。翌日、メチルエチルケトン層の濁りは少なくなっていた。水層を抜き、メチルエチルケトン層160mリットルを回収した。
Add 100 ml of 72% sulfuric acid to 15 g of cypress wood powder sorbed 3 mol times of p-cresol (10 g as wood flour), stir at 30 ° C. for 60 minutes, and add 80 ml of m, p-
イオンクロマトによりクレゾール層及びメチルエチルケトン層の硫酸を定量したところ、クレゾール層中の硫酸量は9.68%であったが、メチルエチルケトン層から硫酸は検出できなかった。 When the sulfuric acid in the cresol layer and the methyl ethyl ketone layer was quantified by ion chromatography, the amount of sulfuric acid in the cresol layer was 9.68%, but no sulfuric acid could be detected from the methyl ethyl ketone layer.
処理当日に、メチルエチルケトン層10mリットルを120mリットルのジイソプロピルエーテルに滴下し、1次精製リグノフェノール誘導体を得た。GPC分析の結果を図5に示す。 On the day of treatment, 10 ml of the methyl ethyl ketone layer was dropped into 120 ml of diisopropyl ether to obtain a primary purified lignophenol derivative. The result of GPC analysis is shown in FIG.
1次精製リグノフェノール誘導体をアセトンに溶解後、ジイソプロピルエーテルに滴下し2次精製を行い、0.125gのリグノフェノール誘導体を得た。 The primary purified lignophenol derivative was dissolved in acetone and then added dropwise to diisopropyl ether to perform secondary purification to obtain 0.125 g of lignophenol derivative.
処理後15日後のメチルエチルケトン層10mリットルを120mリットルのジイソプロピルエーテルに滴下し、1次精製リグノフェノール誘導体を得た。GPC分析の結果を図6に示す。
1次精製リグノフェノール誘導体をアセトンに溶解後、ジイソプロピルエーテルに滴下し2次精製を行い、0.136gのリグノフェノール誘導体を得た。
15 days after the treatment, 10 ml of the methyl ethyl ketone layer was dropped into 120 ml of diisopropyl ether to obtain a primary purified lignophenol derivative. The result of GPC analysis is shown in FIG.
The primary purified lignophenol derivative was dissolved in acetone and then added dropwise to diisopropyl ether for secondary purification to obtain 0.136 g of lignophenol derivative.
GPCを見ると処理後15日後のリグノフェノール誘導体は、若干、重量平均分子量にばらつきがあり、高分子区分が少なくなっているが、ほとんど変化は見られなかった。
収率も処理日、15日目ともほぼ同じであり、経時変化による低分子化は進んでいなかった。
When GPC was observed, the lignophenol derivative 15 days after the treatment had a slight variation in the weight average molecular weight and the number of polymer segments decreased, but almost no change was observed.
The yield was almost the same on both the treatment day and the 15th day, and the molecular weight reduction due to the change with time did not progress.
<比較例>
実施例1と同様に、ヒノキ脱脂木粉1gにp−クレゾール10mリットルを加え、これに72%のH2SO4を20mリットル添加し、激しく攪拌した。60分攪拌後、遠心分離(3500/rpm)によりp−クレゾール層と硫酸層とに分離した。p−クレゾール層をジイソプロピルエーテルに滴下したところ、滴下初期は分散状態となったが、すぐに油状凝集物を生成し、淡桃白色のリグノフェノール誘導体を得ることができず、さらに2〜3回の分離精製処理を必要とした。
<Comparative example>
In the same manner as in Example 1, 10 ml of p-cresol was added to 1 g of cypress defatted wood flour, and 20 ml of 72% H 2 SO 4 was added thereto and stirred vigorously. After stirring for 60 minutes, the mixture was separated into a p-cresol layer and a sulfuric acid layer by centrifugation (3500 / rpm). When the p-cresol layer was dropped into diisopropyl ether, it was in a dispersed state at the beginning of dropping, but immediately formed an oily aggregate and a pale pink white lignophenol derivative could not be obtained. Separation and purification treatment was required.
Claims (4)
前記フェノール誘導体溶液の水分散液にメチルエチルケトン、クロロホルム、ジクロロメタン、酢酸エチル、エーテル類、トルエン及びベンゼンからなる群より選ばれる溶媒を加え、水層と溶媒層とに分離する工程と、
前記溶媒層をリグノフェノール誘導体の貧溶媒に加え、沈殿物を分離する工程と、を含む、リグノフェノール誘導体の精製方法。 Contacting a phenol derivative solution containing a lignophenol derivative and an acid with water to form an aqueous dispersion of the phenol derivative solution ;
Adding a solvent selected from the group consisting of methyl ethyl ketone, chloroform, dichloromethane, ethyl acetate, ethers, toluene and benzene to the aqueous dispersion of the phenol derivative solution, and separating the aqueous layer and the solvent layer ;
Adding the solvent layer into a poor solvent for lignophenol derivatives, and separating the precipitate, the purified how the lignophenol derivative.
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