【手続補正書】
【提出日】平成29年4月6日(2017.4.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスから反応中間体を生産するための方法であって、
バイオマス由来の単糖類、オリゴ糖及びリグニン生成物を含む液相、及び固形分材料を生成するための条件下で、水性テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）の共溶媒混合物と、酸触媒とを含む組成物により、バイオマスを処理すること、を含む、上記方法。
【請求項２】
前記共溶媒混合物が、標準温度及び圧力（ＳＴＰ）にて単相である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記酸触媒が、鉱酸、有機酸、及びハロゲン化金属酸からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記酸触媒が、硫酸、塩酸、リン酸、硝酸、ギ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、又はＦｅＣｌ３である、請求項１又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記条件が、前記バイオマスと組成物とを組み合わせたものを１００℃〜２２０℃に加熱することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
バイオマスを共溶媒により前処理した後に、前記液相からＴＨＦを除去及び／又は回収することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記液相からＴＨＦを除去した後に固形分として沈殿させることにより、前記共溶媒で処理したバイオマスからリグニンを除去及び／又は回収することを更に含む、請求項１又は６に記載の方法。
【請求項８】
共沸蒸留又は溶媒抽出により前記バイオマスを共溶媒で処理した後に、液相からフルフラールを除去及び／又は回収することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
煮沸及び／又は水蒸気蒸留により共溶媒で処理している間及び／又は後に、蒸気相からフルフラールを除去及び／又は回収することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記フルフラールが更に処理され、触媒的にアップグレードされてＴＨＦ及び／又はメチル−ＴＨＦが生成される、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
Ｃ５及びＣ６単糖並びにそれらのオリゴマーを含む液体生成物を回収することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記液相が塩基により中和される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
バイオマスを共溶媒で処理した後に固形分材料を回収することを更に含み、前記固形分材料がグルカンを豊富に含む材料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記グルカンを豊富に含む材料が、キシロオリゴマー及びキシロースの長鎖ポリマーを除去してキシロースモノマーを生成する１種以上の酵素により更に処理される、請求項１又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記グルカンを豊富に含む材料が、グルコオリゴマー及びグルコースの長鎖ポリマーを除去してグルコースモノマーを生成する１種以上の酵素により更に処理される、請求項１又は１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記グルカンを豊富に含む固形分が、微生物及び／又は添加酵素とともにインキュベートされ、発酵によりアルコール又はその他の生成物が生成される、請求項１又は１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記アルコールがエタノールである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記アルコールが１個以上の炭素分子を含有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記微生物が、酵母、細菌、カビ、及び真菌からなる群から選択される、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記グルカンを豊富に含む材料が紙パルプとして使用される、請求項１又は１３に記載の方法。
【請求項２１】
前記リグニンが更に処理され、液体としてＴＨＦ又はＤＭＳＯにより捕捉される、請求項７に記載の方法。
【請求項２２】
前記酸触媒がルイス酸及び／又はブレンステッド酸である、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記酸触媒がハロゲン化金属酸である、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記ハロゲン化金属酸が、ＡｌＣｌ３、ＣｕＣｌ２、ＣｒＣｌ３、ＦｅＣｌ３、及びＺｒＯＣｌ２からなる群から選択される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記水性ＴＨＦが、ＴＨＦ：水の体積比約１：５〜約５：１で構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
バイオマスからの反応中間体の生成のために、バイオマスの分画及び触媒変換を組み合わせた方法であって、
フルフラール、５−ＨＭＦ、及びレブリン酸を含む液相を生成する条件下で、ＴＨＦ、水と、酸触媒とを含む共溶媒混合物によりバイオマスを処理すること、を含む、上記方法。
【請求項２７】
前記共溶媒混合物が、標準温度及び圧力にて単相である、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記酸触媒が、鉱酸、有機酸、ハロゲン化金属酸、及び固体酸触媒からなる群から選択される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記酸触媒が、硫酸、塩酸、硝酸、ギ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、ＦｅＣｌ３、ＡｌＣｌ３、ＣｕＣｌ２及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記条件が、バイオマス及び共溶媒混合物を組み合わせたものを１３０℃〜２５０℃に加熱することを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記バイオマスを共溶媒処理した後に前記液相からＴＨＦを除去及び／又は回収することを更に含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
前記液相からＴＨＦを除去した後に固形分として沈殿させることにより、前記バイオマスの前記共溶媒処理からリグニンを除去及び／又は回収することを更に含む、請求項２６又は３１に記載の方法。
【請求項３３】
蒸留により、前記バイオマスの前記共溶媒処理の液相から、フルフラール及び／又は５−ＨＭＦを除去及び／又は回収することを更に含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３４】
煮沸及び／又は水蒸気蒸留により、共溶媒処理の間及び／又は後に、前記蒸気相からフルフラールを除去及び／又は回収することを更に含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３５】
前記フルフラールが、更に処理されて、触媒的に脱カルボニル化及び水素化されてＴＨＦを生成する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
水不混和性有機溶媒による、前記バイオマスの前記共溶媒処理の液相から、フルフラール及び／又は５−ＨＭＦを抽出及び／又は回収することを更に含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３７】
前記不混和性有機溶媒が、エーテル、ケトン、アルコール、アルカン、又はこれらを任意に組み合わせたものである、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
共溶媒で前記バイオマスを処理した後に固体生成物を回収することを更に含み、前記固形分はグルカンを豊富に含む材料を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３９】
前記グルカンを豊富に含む材料が、グルコオリゴマー及びグルコースの長鎖ポリマーを除去してグルコースモノマーを生成する１種以上の酵素により更に処理される、請求項２６又は３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記グルカンを豊富に含む固形分が、微生物及び／又は酵素と共にインキュベートされ、アルコール又はその他の発酵生成物を生成する、請求項２６又は３８に記載の方法
【請求項４１】
前記グルカンを豊富に含む固形分が、５−ＨＭＦ及び／又はレブリン酸へと更に触媒的に変換される、請求項２６又は３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記リグニンが更に処理され、液体としてＴＨＦ又はＤＭＳＯにより捕捉される、請求項３２に記載の方法。
【請求項４３】
前記酸触媒がルイス酸又はブレンステッド酸である、請求項２６に記載の方法。
【請求項４４】
前記酸触媒がハロゲン化金属酸である、請求項２６に記載の方法。
【請求項４５】
前記ハロゲン化金属酸が、ＡｌＣｌ３、ＣｕＣｌ２、ＣｒＣｌ３、ＦｅＣｌ３、及びＺｒＯＣｌ２からなる群から選択される、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記ＴＨＦ：水の体積比が約１：１〜約７：１である、請求項２６に記載の方法。
【請求項４７】
前記グルカンを豊富に含む材料が、ギ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される酸を使用してグルコース及びグルコースオリゴマーに加水分解される、請求項１３又は３８に記載の方法。
【請求項４８】
請求項１〜４７のいずれかに記載の方法を実施するためのシステム。
【請求項４９】
バイオマスと、ＴＨＦの水性共溶媒とを含む、組成物。
【請求項５０】
酸触媒を更に含む、請求項４９に記載の組成物。
【請求項５１】
前記ＴＨＦの水性共溶媒が、ＴＨＦ：水の体積比約１：３〜約７：１で構成される、請求項４９に記載の組成物。
【請求項５２】
前記酸触媒がルイス酸である、請求項５０に記載の組成物。
【請求項５３】
前記ルイス酸が硫酸である、請求項５２に記載の組成物。
【請求項５４】
前記酸触媒がハロゲン化金属酸である、請求項５０に記載の組成物。
【請求項５５】
前記酸触媒がブレンステッド酸である、請求項５０に記載の組成物。
【請求項５６】
前記ハロゲン化金属酸が、ＡｌＣｌ３、ＣｕＣｌ２、ＣｒＣｌ３、ＦｅＣｌ３、及びＺｒＯＣｌ２からなる群から選択される、請求項５４に記載の組成物。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
【数１】
2016524525.tif 000001
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
【数２】
2016524525.tif 000002
式中、Ｄは脱水生成物を表す。キシロース（Ｘ）の消失速度についての式及び速度定数についての計算を式（６）、（７）、及び（８）として与える。試験中、酸濃度（Ａ）は一定に維持し、総合速度定数ｋと組み合わせた。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
【数３】
2016524525.tif 000003
式中、ｋは式（８）に線形近似することにより求める。正確な定量が不能な程度にまで濃度が低下したことから、３０分後の結果はキシロース溶液としての線形近似には使用しなかった。全脱水生成物がフルフラールではないことから、各反応毎にフルフラール収率を求め、式（９）によるフルフラール選択性の算出に使用した。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
【数４】
2016524525.tif 000004
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２０】
本開示のその他の特徴及び利点は、以降の本発明についての詳細な記載を添付の図面と組み合わせて用いたときに、更に明白となるであろう。本明細書に記載のシステム及び方法には、本開示の範囲から逸脱せずとも更なる改変及び改良をなすことが可能である。したがって、本発明は、本明細書に記載の実施形態により制限されることを意図するものではない。
本発明は以下の実施形態を包含する。
［実施形態１］
バイオマスから反応中間体を生産するための方法であって、
グルカンを豊富に含む固形分材料、単糖類、フルフラール、５−ヒドロキシメチルフルフラール（５−ＨＭＦ）及びリグニン生成物を生成するための条件下で、水性テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）の共溶媒混合物と、酸触媒とを含む組成物により、バイオマスを処理すること、を含む、上記方法。
［実施形態２］
前記共溶媒混合物が、標準温度及び圧力（ＳＴＰ）にて単相である、実施形態１に記載の方法。
［実施形態３］
前記酸触媒が、鉱酸、有機酸、及びハロゲン化金属酸からなる群から選択される、実施形態１に記載の方法。
［実施形態４］
前記酸触媒が、硫酸、塩酸、リン酸、硝酸、ギ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、又はＦｅＣｌ３である、実施形態１又は３に記載の方法。
［実施形態５］
前記条件が、前記バイオマスと組成物とを組み合わせたものを１００℃〜２２０℃に加熱することを含む、実施形態１に記載の方法。
［実施形態６］
バイオマスを共溶媒により前処理した後に、前記液相からＴＨＦを除去及び／又は回収することを更に含む、実施形態１に記載の方法。
［実施形態７］
前記液相からＴＨＦを除去した後に固形分として沈殿させることにより、前記共溶媒で処理したバイオマスからリグニンを除去及び／又は回収することを更に含む、実施形態１又は６に記載の方法。
［実施形態８］
共沸蒸留又は溶媒抽出により前記バイオマスを共溶媒で処理した後に、液相からフルフラールを除去及び／又は回収することを更に含む、実施形態１に記載の方法。
［実施形態９］
煮沸及び／又は水蒸気蒸留により共溶媒で処理している間及び／又は後に、蒸気相からフルフラールを除去及び／又は回収することを更に含む、実施形態１に記載の方法。
［実施形態１０］
前記フルフラールが更に処理され、触媒的にアップグレードされてＴＨＦ及び／又はメチル−ＴＨＦが生成される、実施形態８又は９に記載の方法。
［実施形態１１］
Ｃ５及びＣ６単糖並びにそれらのオリゴマーを含む液体生成物を回収することを更に含む、実施形態１に記載の方法。
［実施形態１２］
前記液体生成物が塩基により中和される、実施形態１に記載の方法。
［実施形態１３］
バイオマスを共溶媒で処理した後に固形分の生成物を回収することを更に含み、前記固形分がグルカンを豊富に含む材料を含む、実施形態１に記載の方法。
［実施形態１４］
前記グルカンを豊富に含む材料が、キシロオリゴマー及びキシロースの長鎖ポリマーを除去してキシロースモノマーを生成する１種以上の酵素により更に処理される、実施形態１又は１３に記載の方法。
［実施形態１５］
前記グルカンを豊富に含む材料が、グルコオリゴマー及びグルコースの長鎖ポリマーを除去してグルコースモノマーを生成する１種以上の酵素により更に処理される、実施形態１又は１３に記載の方法。
［実施形態１６］
前記グルカンを豊富に含む固形分が、微生物及び／又は添加酵素とともにインキュベートされ、発酵によりアルコール又はその他の生成物が生成される、実施形態１又は１３に記載の方法。
［実施形態１７］
前記アルコールがエタノールである、実施形態１６に記載の方法。
［実施形態１８］
前記アルコールが１個以上の炭素分子を含有する、実施形態１６に記載の方法。
［実施形態１９］
前記微生物が、酵母、細菌、カビ、及び真菌からなる群から選択される、実施形態１６に記載の方法。
［実施形態２０］
前記グルカンを豊富に含む材料が紙パルプとして使用される、実施形態１又は１３に記載の方法。
［実施形態２１］
前記リグニンが更に処理され、液体としてＴＨＦ又はＤＭＳＯにより捕捉される、実施形態７に記載の方法。
［実施形態２２］
前記酸触媒がルイス酸及び／又はブレンステッド酸である、実施形態１に記載の方法。
［実施形態２３］
前記酸触媒がハロゲン化金属酸である、実施形態１に記載の方法。
［実施形態２４］
前記ハロゲン化金属酸が、ＡｌＣｌ３、ＣｕＣｌ２、ＣｒＣｌ３、ＦｅＣｌ３、及びＺｒＯＣｌ２からなる群から選択される、実施形態２３に記載の方法。
［実施形態２５］
前記水性ＴＨＦが、ＴＨＦ：水の体積比約１：５〜約５：１で構成される、実施形態１に記載の方法。
［実施形態２６］
バイオマスからの反応中間体の生成のために、バイオマスの分画及び触媒変換を組み合わせた方法であって、
フルフラール、５−ＨＭＦ、レブリン酸、グルカンを豊富に含む材料、及びリグニンを生成する条件下で、ＴＨＦ、水と、酸触媒とを含む共溶媒混合物によりバイオマスを処理すること、を含む、上記方法。
［実施形態２７］
前記共溶媒混合物が、標準温度及び圧力にて単相である、実施形態２６に記載の方法。
［実施形態２８］
前記酸触媒が、鉱酸、有機酸、ハロゲン化金属酸、及び固体酸触媒からなる群から選択される、実施形態２６に記載の方法。
［実施形態２９］
前記酸触媒が、硫酸、塩酸、硝酸、ギ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、ＦｅＣｌ３、ＡｌＣｌ３、ＣｕＣｌ２及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、実施形態２６に記載の方法。
［実施形態３０］
前記条件が、バイオマス及び共溶媒混合物を組み合わせたものを１３０℃〜２５０℃に加熱することを含む、実施形態２６に記載の方法。
［実施形態３１］
前記バイオマスを共溶媒処理した後に前記液相からＴＨＦを除去及び／又は回収することを更に含む、実施形態２６に記載の方法。
［実施形態３２］
前記液相からＴＨＦを除去した後に固形分として沈殿させることにより、前記バイオマスの前記共溶媒処理からリグニンを除去及び／又は回収することを更に含む、実施形態２６又は３１に記載の方法。
［実施形態３３］
蒸留により、前記バイオマスの前記共溶媒処理の液相から、フルフラール及び／又は５−ＨＭＦを除去及び／又は回収することを更に含む、実施形態２６に記載の方法。
［実施形態３４］
煮沸及び／又は水蒸気蒸留により、共溶媒処理の間及び／又は後に、前記蒸気相からフルフラールを除去及び／又は回収することを更に含む、実施形態２６に記載の方法。
［実施形態３５］
前記フルフラールが、更に処理されて、触媒的に脱カルボニル化及び水素化されてＴＨＦを生成する、実施形態３３に記載の方法。
［実施形態３６］
水不混和性有機溶媒による、前記バイオマスの前記共溶媒処理の液相から、フルフラール及び／又は５−ＨＭＦを抽出及び／又は回収することを更に含む、実施形態２６に記載の方法。
［実施形態３７］
前記不混和性有機溶媒が、エーテル、ケトン、アルコール、アルカン、又はこれらを任意に組み合わせたものである、実施形態３６に記載の方法。
［実施形態３８］
共溶媒で前記バイオマスを処理した後に固体生成物を回収することを更に含み、前記固形分はグルカンを豊富に含む材料を含む、実施形態２６に記載の方法。
［実施形態３９］
前記グルカンを豊富に含む材料が、グルコオリゴマー及びグルコースの長鎖ポリマーを除去してグルコースモノマーを生成する１種以上の酵素により更に処理される、実施形態２６又は３８に記載の方法。
［実施形態４０］
前記グルカンを豊富に含む固形分が、微生物及び／又は酵素と共にインキュベートされ、アルコール又はその他の発酵生成物を生成する、実施形態２６又は３８に記載の方法
［実施形態４１］
前記グルカンを豊富に含む固形分が、５−ＨＭＦ及び／又はレブリン酸へと更に触媒的に変換される、実施形態２６又は３８に記載の方法。
［実施形態４２］
前記リグニンが更に処理され、液体としてＴＨＦ又はＤＭＳＯにより捕捉される、実施形態３２に記載の方法。
［実施形態４３］
前記酸触媒がルイス酸又はブレンステッド酸である、実施形態２６に記載の方法。
［実施形態４４］
前記酸触媒がハロゲン化金属酸である、実施形態２６に記載の方法。
［実施形態４５］
前記ハロゲン化金属酸が、ＡｌＣｌ３、ＣｕＣｌ２、ＣｒＣｌ３、ＦｅＣｌ３、及びＺｒＯＣｌ２からなる群から選択される、実施形態４４に記載の方法。
［実施形態４６］
前記ＴＨＦ：水の体積比が約１：１〜約７：１である、実施形態２６に記載の方法。
［実施形態４７］
前記グルカンを豊富に含む材料が、ギ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸及びこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される酸を使用してグルコース及びグルコースオリゴマーに加水分解される、実施形態１３又は３８に記載の方法。
［実施形態４８］
実施形態１〜４７のいずれかに記載の方法を実施するためのシステム。
［実施形態４９］
バイオマスと、ＴＨＦの水性共溶媒とを含む、組成物。
［実施形態５０］
酸触媒を更に含む、実施形態４９に記載の組成物。
［実施形態５１］
前記ＴＨＦの水性共溶媒が、ＴＨＦ：水の体積比約１：３〜約７：１で構成される、実施形態４９に記載の組成物。
［実施形態５２］
前記酸触媒がルイス酸である、実施形態５０に記載の組成物。
［実施形態５３］
前記ルイス酸が硫酸である、実施形態５２に記載の組成物。
［実施形態５４］
前記酸触媒がハロゲン化金属酸である、実施形態５０に記載の組成物。
［実施形態５５］
前記酸触媒がブレンステッド酸である、実施形態５０に記載の組成物。
［実施形態５６］
前記ハロゲン化金属酸が、ＡｌＣｌ３、ＣｕＣｌ２、ＣｒＣｌ３、ＦｅＣｌ３、及びＺｒＯＣｌ２からなる群から選択される、実施形態５４に記載の組成物。