(57)【要約】【課題】セルロース分解酵素（すなわち、セルロースを加水分解できる酵素）を用いずにセルロースを溶解できるイオン液体を提供すること。【解決手段】本発明は、化学式[（ＣＨ３）３Ｎ（ＣＨ２）２ＯＨ]＋［ＮＨ２−Ｌ―ＣＯＯ］−（Ｌは、−（ＣＨ２）２−または−（ＣＨ２）３−である）で表されるイオン液体を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の化学式（Ｉ）で表されるイオン液体。
[（ＣＨ３）３Ｎ（ＣＨ２）２ＯＨ]＋［ＮＨ２−Ｌ―ＣＯＯ］−  （Ｉ）
Ｌは、−（ＣＨ２）２−または−（ＣＨ２）３−である。
【請求項２】
イオン液体組成物であって、
イオン液体、および
水
を含有し、
ここで、前記イオン液体は、以下の化学式（Ｉ）で表され、
[（ＣＨ３）３Ｎ（ＣＨ２）２ＯＨ]＋［ＮＨ２−Ｌ―ＣＯＯ］−  （Ｉ）
Ｌは、−（ＣＨ２）２−または−（ＣＨ２）３−であり、
[（ＣＨ３）３Ｎ（ＣＨ２）２ＯＨ]＋の［ＮＨ２−Ｌ−ＣＯＯ］−に対するモル比は０．８６以上１．１２以下であり、かつ
前記イオン液体組成物に対する前記水の重量比は、４．７％以下である、
イオン液体組成物。
【請求項３】
請求項２記載のイオン液体組成物であって、
前記イオン液体組成物は、セルロースを加水分解可能な酵素を含有しない、イオン液体組成物。
【請求項４】
請求項２に記載のイオン液体組成物であって、
[（ＣＨ３）３Ｎ（ＣＨ２）２ＯＨ]＋の［ＮＨ２−Ｌ−ＣＯＯ］−に対するモル比は、０．８９以上１．１０以下である、イオン液体組成物。
【請求項５】
請求項２に記載のイオン液体組成物であって、
前記イオン液体組成物に対する前記水の重量比は、１．６％以上である、イオン液体組成物。
【請求項６】
請求項２に記載のイオン液体組成物であって、さらに
非プロトン性極性溶媒を含有する、イオン液体組成物。
【請求項７】
請求項６に記載のイオン液体組成物であって、さらに
非プロトン性極性溶媒はジメチルスルホキシドである、イオン液体組成物。
【請求項８】
請求項７に記載のイオン液体組成物であって、さらに
前記ジメチルスルホキシドの前記イオン液体に対する重量比が３０９％以下である、イオン液体組成物。
【請求項９】
セルロースを溶解する方法であって、
（ａ）  イオン液体組成物にセルロースを添加する工程
を具備し、
ここで、
前記イオン液体組成物は、イオン液体および水を含有し、
前記イオン液体は、以下の化学式（Ｉ）で表され、
[（ＣＨ３）３Ｎ（ＣＨ２）２ＯＨ]＋［ＮＨ２−Ｌ―ＣＯＯ］−  （Ｉ）
Ｌは、−（ＣＨ２）２−または−（ＣＨ２）３−であり、
[（ＣＨ３）３Ｎ（ＣＨ２）２ＯＨ]＋の［ＮＨ２−Ｌ−ＣＯＯ］−に対するモル比は０．８６以上１．１２以下であり、かつ
前記イオン液体組成物に対する水の重量比は、４．７％以下である、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、
前記イオン液体組成物は、セルロースを加水分解可能な酵素を含有しない、方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法であって、
[（ＣＨ３）３Ｎ（ＣＨ２）２ＯＨ]＋の［ＮＨ２−Ｌ−ＣＯＯ］−に対するモル比は、０．８９以上１．１０以下である、イオン液体組成物。
【請求項１２】
請求項９に記載の方法であって、
前記イオン液体組成物に対する前記水の重量比は、１．６％以上である、イオン液体組成物。
【請求項１３】
請求項９に記載の方法であって、さらに
（ｂ１）  工程（ａ）の後、前記セルロースが添加されたイオン液体組成物を加熱して、前記セルロースを前記イオン液体組成物に溶解させる工程
を具備する方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の方法であって、さらに
（ｂ２）  工程（ａ）の後、前記セルロースが添加されたイオン液体組成物を静置して、前記セルロースを前記イオン液体組成物に溶解させる工程
を具備する方法。
【請求項１５】
請求項９に記載の方法であって、さらに
（ｂ３）  工程（ａ）の後、前記セルロースが添加されたイオン液体組成物を撹拌して、前記セルロースを前記イオン液体組成物に溶解させる工程
を具備する方法。
【請求項１６】
請求項９に記載の方法であって、
前記イオン液体組成物は、非プロトン性極性溶媒をさらに含有する、方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記非プロトン性極性溶媒が、ジメチルスルホキシドである、
方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、
前記イオン液体に対する前記ジメチルスルホキシドの重量比が３０９％以下である、
方法。
【請求項１９】
セルロースフィルムを製造する方法であって、
（ａ）  セルロースをイオン液体組成物に添加して、セルロース溶液を調製する工程、
（ｂ）  前記セルロース溶液を基板の表面に塗布して、前記表面上に膜を形成する工程、
（ｃ）  溶媒を用いて、前記膜から前記イオン液体組成物を除去する工程、および
（ｄ）  前記膜から前記溶媒を除去する工程
を具備し、
ここで、
前記イオン液体組成物は、イオン液体および水を含有し、
ここで、前記イオン液体は、以下の化学式（Ｉ）で表され、
[（ＣＨ３）３Ｎ（ＣＨ２）２ＯＨ]＋［ＮＨ２−Ｌ―ＣＯＯ］−  （Ｉ）
Ｌは、−（ＣＨ２）２−または−（ＣＨ２）３−であり、
[（ＣＨ３）３Ｎ（ＣＨ２）２ＯＨ]＋の［ＮＨ２−Ｌ−ＣＯＯ］−に対するモル比は０．８６以上１．１２以下であり、かつ
前記イオン液体組成物に対する前記水の重量比は、４．７％以下である、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン液体およびそれを用いてセルロースを溶解する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、セルロース系バイオマスの酵素糖化前処理剤としてイオン液体を用いることを開示している。特許文献１は、その段落番号００３７において、イオン液体としてコリン酢酸を開示している。さらに、特許文献１は、段落番号００２２において、イオン液体のアニオンの例がグルタミン酸アニオンのようなアミノ酸アニオンであることを開示している。
【０００３】
特許文献２は、イオン液体、イオン液体の精製方法、およびセルロース系バイオマスの処理方法を開示している。特許文献２は、その段落番号００２４〜００２６において、イオン液体のアニオンの例が、アラニン、リシン、トレオニン、イソロイシン、アスパラギン、バリン、フェニルアラニン、チロシン、メチオニン、ロイシン、またはオルニチンのようなアミノ酸のアニオンであることを開示している。
【０００４】
非特許文献１および非特許文献２は、［（ＣＨ３）３ＮＣＨ２ＣＨ２ＯＨ］＋［ＮＨ２（ＣＨ２）４ＣＨ（ＮＨ２）ＣＯＯ］―からなるイオン液体（以下、「[Ｃｈ][Ｌｙｓ]」という）の分解促進剤と共にセルロース分解酵素（すなわち、セルロースを加水分解できる酵素）を用いたセルロースの分解を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−０９６２５５号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４４４４１号公報
【特許文献３】特開２０１６−１５４２７２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ning Sun et. al., "Understanding pretreatment efficacy of four cholinium and imidazolium ionic liquids by chemistry and computation", Royal Society of Chemistry, Green Chem., 2014, 16, 2546-2557
【非特許文献２】Qiu-Ping Liu et. al., "Ionic liquids from renewable biomaterials: synthesis, characterization and application in the pretreatment of biomass", Green Chemistry, 2012, 14, 304-307
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、セルロース分解酵素（すなわち、セルロースを加水分解できる酵素）を用いずにセルロースを溶解できるイオン液体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の化学式（Ｉ）で表されるイオン液体を提供する。
[（ＣＨ３）３Ｎ（ＣＨ２）２ＯＨ]＋［ＮＨ２−Ｌ―ＣＯＯ］−  （Ｉ）
Ｌは、−（ＣＨ２）２−または−（ＣＨ２）３−である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、セルロース分解酵素（すなわち、セルロースを加水分解できる酵素）を用いずにセルロースを溶解できるイオン液体を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１Ａにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。
【図２】図２は、実施例１Ｂにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。
【図３】図３は、実施例１Ｃにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。
【図４】図４は、比較例１Ａにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。
【図５】図５は、比較例１Ｂにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。
【図６】図６は、実施例２Ａにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。
【図７】図７は、実施例２Ｂにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。
【図８】図８は、実施例２Ｃにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。
【図９】図９は、比較例２Ａにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。
【図１０】図１０は、比較例２Ｂにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態が説明される。
本実施形態によるイオン液体は、以下の化学式（Ｉ）により表される。
[（ＣＨ３）３Ｎ（ＣＨ２）２ＯＨ]＋［ＮＨ２−Ｌ−ＣＯＯ］−  （Ｉ）
Ｌは、−（ＣＨ２）２−または−（ＣＨ２）３−である。
【００１２】
本実施形態によるイオン液体組成物は、化学式（Ｉ）により表されるイオン液体および水を含有する。非特許文献１および非特許文献２に開示された内容とは異なり、本実施形態によるイオン液体組成物は、セルロース分解酵素（すなわち、セルロースを加水分解可能な酵素）を含有しない。
【００１３】
イオン液体組成物に含有されるイオン液体の[（ＣＨ３）３Ｎ（ＣＨ２）２ＯＨ]＋の［ＮＨ２−Ｌ−ＣＯＯ］−に対するモル比は０．８６以上１．１２以下である
【００１４】
イオン液体組成物に対する水の重量比は、４．７％以下である
【００１５】
後に詳細に説明されるが、セルロースが本実施形態によるイオン液体組成物に添加される。このようにして、セルロースはイオン液体組成物中に溶解し、セルロース溶液を得る。望ましくは、セルロースは３万以上の重量平均分子量を有する。より望ましくは、セルロースは５０万以下の重量平均分子量を有する。
【００１６】
よく知られているように、イオン液体は、カチオンおよびアニオンからなる。本実施形態においては、カチオンは化学式[（ＣＨ３）３Ｎ（ＣＨ２）２ＯＨ]＋（以下、「［Ｃｈ］」と言う）により表されるコリンカチオンである。コリンは、人に不可欠な水溶性の栄養素である。本実施形態においては、アニオンは化学式［ＮＨ２−Ｌ−ＣＯＯ］−により表される。Ｌは化学式−（ＣＨ２）ｎ−により表されるリンカーである（ここで、ｎは２または３である）。言い換えれば、アニオンは、化学式［ＮＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＯＯ］−により表されるβ−アラニンアニオンであるか、または化学式［ＮＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＯＯ］−により表されるγ-アミノ酪酸アニオンである。β−アラニンおよびγ-アミノ酪酸は、アミノ酸の１種である。表記を簡素にするために、本実施形態によるイオン液体は、コリンカチオン、β−アラニンアニオン、およびγ-アミノ酪酸アニオンは、それぞれ、［Ｃｈ］、［β−Ａｌａ］、および［ＧＡＢＡ］と記載され得る。
【００１７】
［Ｃｈ］、［β−Ａｌａ］、及び［ＧＡＢＡ］は人の体内に存在し、また体内に代謝経路を保有するなど生体に対する安全性が高い材料である。
【００１８】
また、β−アラニン由来またはγ―アミノ酪酸由来のアミノ基またはカルボキシル基の水素結合力は、セルロース鎖間のＯＨ基同士の水素結合力よりも大きいことなどにより、本開示のイオン液体はセルロース鎖間の水素結合を弱めることが可能となり、セルロースの溶解性を高める効果が期待できる。
【００１９】
一例として、化学式［Ｃｈ］［β−Ａｌａ］により表されるイオン液体は、以下の化学反応式（ＩＩ）に基づいて合成され得る。以下の化学反応式（ＩＩ）に示されるように、コリンがβ―アラニンと混合される。コリンのモル量は、β−アラニンのモル量と等量である。コリンおよびβ−アラニンを含有する混合溶液は減圧下で加熱され、次いで乾燥され、コリンの水酸基イオンおよびβ―アラニンのカルボキシル基の水素イオンの間の脱水反応を介して本実施形態によるイオン液体が提供される。化学式［Ｃｈ］［ＧＡＢＡ］により表されるイオン液体もまた同様に合成され得る。
【００２０】
【化１】
2018162447.tif 000002
【００２１】
本実施形態においては、[（ＣＨ３）３Ｎ（ＣＨ２）２ＯＨ]＋の［ＮＨ２−Ｌ−ＣＯＯ］−に対するモル比は、０．８６以上１．１２以下である。実施例および比較例から明らかなように、当該モル比が０．８６未満である場合には、セルロースは４８時間以内にイオン液体に溶解されない。当該モル比が１．１２を超える場合もまた、セルロースは４８時間以内にイオン液体に溶解されない。
【００２２】
イオン液体組成物に対する水の重量比は、４．７％以下である。後述される実施例および比較例からも明らかなように、当該重量比が４．７％を超える場合には、セルロースは４８時間以内にイオン液体に溶解されない。重量比の低下に伴い、セルロースを溶解するために必要とされる時間も減少する。従って、重量比は小さいことが望ましい。一例であるが重量比の下限は１．６％である。ただし、重量比が１．６％未満であってもセルロースは溶解し得る。化学反応式（ＩＩ）から明らかなように、イオン液体の合成時に水が副生成物として発生することに留意せよ。
【００２３】
１つの実施形態として、本実施形態によるイオン液体は、セルロースが本実施形態によるイオン液体に添加された後、４８時間以内に、望ましくは２４時間以内に、セルロースを溶解する。非特許文献１および非特許文献２の開示内容とは異なり、本実施形態においては、セルロース分解酵素は用いられない。特許文献３に開示されているように、イオン液体組成物に溶解されたセルロースから、セルロースシートが形成される。
【００２４】
セルロースが添加されたイオン液体は、溶解を促進するため、加熱されることが望ましい。１つの実施形態として、セルロースが添加されたイオン液体は、摂氏７０度以上摂氏１００度以下の温度、圧力が０．０１〜０．１ＭＰａで４８時間以下の間、加熱される。
【００２５】
セルロースが添加されたイオン液体は、セルロースがイオン液体に溶解するまで、静置され得る。セルロースが添加されたイオン液体は、撹拌されてもよい。
【００２６】
本開示のイオン液体で溶解可能なセルロースの種類は特に限定されない。例えば、植物種由来の天然セルロース、生物由来の天然セルロース、またはセロハンのような再生セルロースまたはセルロースナノファイバーのような加工したセルロースが適用され得る。また、元のセルロースの結晶状態には依存しない。すなわち、セルロースはI〜IV型の結晶構造及び非晶構造を持つことが知られている。どのような構造を有するセルロースでも溶解し得る。
【００２７】
本実施形態によるイオン液体組成物は、上記のイオン液体および他の成分を含有する。他の成分の例は、非プロトン性極性溶媒である。本実施形態によるイオン液体組成物は、液状である。
【００２８】
上記のように、本実施形態によるイオン液体組成物は、その粘度を制御するために、非プロトン性極性溶媒を含有し得る。非プロトン性極性溶媒の例は、ジメチルスルホキシドである。イオン液体組成物中において、非プロトン性極性溶媒のイオン液体に対する重量比は３０９％以下であり得る。また、ジメチルスルホキシドの添加はセルロースを溶解する前でもセルロースを溶解している途中でも溶解後でもよい。
【００２９】
非特許文献１および非特許文献２の開示内容とは異なり、本実施形態によるイオン液体組成物は、セルロース分解酵素を含有しない。
【００３０】
（実施例）
以下、本発明が以下の実施例を参照しながら、より詳細に説明される。
【００３１】
（実験例１）
実験例１は、実施例１Ａ〜実施例１Ｈおよび比較例１Ａ〜比較例１Ｄから構成される。実験例１では、カチオンはコリン由来であり、かつ、アニオンはβ−アラニン由来であった。
【００３２】
（実施例１Ａ）
β−アラニン（東京化成工業株式会社から入手、８．９グラム、１００ミリモル）を、コリン水溶液（東京化成工業株式会社から入手、２４．７グラム、１００ミリモル）に混合して、混合液を得た。混合液は、摂氏１００度、減圧下で３時間かけて乾燥された。このようにして、化学式［Ｃｈ］［β−Ａｌａ］によって表されるイオン液体を含有するイオン液体組成物を得た。
【００３３】
このようにして得られた［Ｃｈ］［β−Ａｌａ］イオン液体組成物は、核磁気共鳴スペクトル測定を用いることによって確認された。なお、本実施例で作製したイオン液体組成物の構造は、核磁気共鳴スペクトル（Ｖａｒｉａｎ社製Ｕｎｉｔｙ  Ｉｎｏｖａ―４００にて測定、４００  ＭＨｚ：１Ｈ-ＮＭＲ）で決定した。測定は重ＤＭＳＯを用いて行い、テトラメチルシラン（ＴＭＳ）を内部標準にした時のδ値（ｐｐｍ）で示した。図１は、実施例１Ａにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。
【００３４】
また、［Ｃｈ］［β−Ａｌａ］イオン液体組成物（５００ミリグラム）に含まれる水分量をカールフィッシャー法で測定した。その際、［Ｃｈ］［β−Ａｌａ］イオン液体組成物の重量を三回測定し平均重量を求め、微量水分測定装置 ＣＡ−１００（三菱化学アナリテック社製）にこのイオン液体組成物を注入し、残存する水分の質量を求め、イオン液体組成物の重量で割った水分比率を求めた。その結果、［Ｃｈ］［β−Ａｌａ］イオン液体組成物の水分量は、１．７％（８．５ミリグラム）であった。
【００３５】
０．９７グラムの重量を有する［Ｃｈ］［β−Ａｌａ］イオン液体組成物が、ガラス瓶に注入された。セルロース（０．０３ｇ、シグマアルドリッチ社から入手、商品名：Ａｖｉｃｅｌ  ＰＨ−１０１、ゲル浸透クロマトグラフ／多角度レーザ光散乱法によって測定された重量平均分子量：おおよそ３万）がガラス瓶に添加された。摂氏９０度、０．０２ＭＰa条件下でこの溶液を静置し、添加されたセルロースが、［Ｃｈ］［β−Ａｌａ］イオン液体組成物に溶解するかどうかが目視により観察された。その結果、イオン液体組成物およびセルロースの混合から１５時間が経過した後に、セルロースは、［Ｃｈ］［β−Ａｌａ］イオン液体組成物に溶解した。また、本発明者らは、Ｘ線回折分析結果においてセルロースの結晶性に由来するピークが消失していることをも根拠として、セルロースが溶解したことを確認した。
【００３６】
得られた［Ｃｈ］［β−Ａｌａ］の［β−Ａｌａ］アニオンに対する［Ｃｈ］カチオンの比率は、以下のように算出された。図１に示される１Ｈ−ＮＭＲスペクトルにおいて、３．０以上のシフト値を有する３つのピークは、コリン由来である。３つのピークの面積比の値は、０．１８、０．１９、および０．８１である。コリンは、１４個の水素原子を有する。しかし、コリンに含まれる１つの水酸基は、１Ｈ−ＮＭＲスペクトルに現れなかった。従って、図１には、コリンに含まれる１３個の水素原子が現れている。一方、３．０未満のシフト値を有する２つのピークは、β−アラニン由来である。これらの２つのピークの面積比の値は、０．１６、０．２０である。β−アラニンアニオンは、６個の水素原子を有する。しかし、β―アラニンに含まれるアミノ基に含まれる２つの水素原子は、１Ｈ−ＮＭＲスペクトルに現れない。従って、図１には、β−アラニン分子に含まれる４個の水素原子が現れている。
【００３７】
よく知られているように、１Ｈ−ＮＭＲスペクトルの面積は、水素原子の個数に比例する。従って、［Ｃｈ］［β−アラニン］イオン液体組成物の［β−アラニン］アニオンに対する［Ｃｈ］カチオンの比率ＲＣＡは、以下の数式（Ｘ）に基づいて算出される。
ＲＣＡ＝（（カチオン由来のピークの面積比の合計）／（カチオンに含まれ、かつ１Ｈ−ＮＭＲスペクトルに現れた水素原子の個数））／（（アニオン由来のピークの面積比の合計）／（アニオンに含まれ、かつ１Ｈ−ＮＭＲスペクトルに現れた水素原子の個数））    （Ｘ）
【００３８】
実施例１Ａ（すなわち、図１）では、
カチオン（すなわち、コリン）由来のピークの面積比の合計＝０．１８＋０．１９＋０．８１＝１．１８
カチオン（すなわち、コリン）に含まれ、かつ１Ｈ−ＮＭＲスペクトルに現れた水素原子の個数＝１３
アニオン（すなわち、β−アラニン）由来のピークの面積比の合計＝０．１６＋０．２０＝０．３６
アニオン（すなわち、β−アラニン）に含まれ、かつ１Ｈ−ＮＭＲスペクトルに現れた水素原子の個数＝４
である。従って、ＲＣＡは、以下の数式のように、おおよそ１．０１と算出される。
ＲＣＡ＝（１．１８／１３）／（０．３６／４）＝おおよそ１．０１
【００３９】
（実施例１Ｂ）
β−アラニンの重量が１０．２ｇ（およそ０．１１５モル）であったこと以外は、実施例１Ａと同様の実験が行われた。図２は、実施例１Ｂにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。図２に基づいて算出されたＲＣＡは０．８６に等しかった。実施例１Ｂでは、イオン液体組成物およびセルロースの混合から１５時間後に、セルロースは溶解した。
【００４０】
（実施例１Ｃ）
β−アラニンの重量が７．９ｇ（およそ０．０８９モル）であったこと以外は、実施例１Ａと同様の実験が行われた。図３は、実施例１Ｃにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。図３に基づいて算出されたＲＣＡは１．１２に等しかった。実施例１Ｃでは、イオン液体組成物およびセルロースの混合から１５時間後に、セルロースは溶解した。
【００４１】
（実施例１Ｄ）
実施例１Ｄでは、セルロース（商品名：Ａｖｉｃｅｌ）に代えて、木材を原料とした漂白パルプ（平均重量分子量：およそ３０〜５０万）が用いられたこと以外は、実施例１Ａと同様の実験が行われた。実施例１Ｄでは、イオン液体組成物およびセルロースの混合から４８時間後に、セルロースは溶解した。
【００４２】
（実施例１Ｅ）
実施例１Ｅでは、実施例１Ａによるイオン液体組成物０．９７グラムがさらに水（０．０２９グラム、４．７重量％）を含有したこと、およびセルロース（商品名：Ａｖｉｃｅｌ）に代えて、木材を原料とした漂白パルプ（平均重量分子量：およそ３０〜５０万）が用いられたこと以外は、実施例１Ａと同様の実験が行われた。実施例１Ｅでは、イオン液体組成物およびセルロースの混合から４８時間後に、セルロースは溶解した。
【００４３】
（比較例１Ａ）
比較例１Ａでは、β−アラニンの重量が１１．０ｇ（およそ０.１２３モル）であったこと以外は、実施例１Ａと同様の実験が行われた。図４は、比較例１Ａにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。図４に基づいて算出されたＲＣＡは０．７９に等しかった。比較例１においては、セルロースは溶解しなかった。
【００４４】
（比較例１Ｂ）
比較例１Ｂでは、β−アラニンの重量が７．５ｇ（およそ０．０８４モル）であったこと以外は、実施例１Ａと同様の実験が行われた。図５は、比較例１Ｂにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。図５に基づいて算出されたＲＣＡは１．１９に等しかった。２４０時間が経過した後でもセルロースは溶解しなかった。比較例１Ｂでは、イオン液体組成物およびセルロースの混合から２４０時間が経過した後であっても、セルロースは溶解しなかった。
【００４５】
（比較例１Ｃ）
比較例１Ｃでは、実施例１Ａによるイオン液体組成物０．９７グラムがさらに水（０．０４９グラム、６．７重量％）を含有したこと、およびセルロース（商品名：Ａｖｉｃｅｌ）に代えて、木材を原料とした漂白パルプ（平均重量分子量：およそ３０〜５０万）が用いられたこと以外は、実施例１Ａと同様の実験が行われた。比較例１Ｃでは、イオン液体組成物およびセルロースの混合から２４０時間が経過した後であっても、セルロースは溶解しなかった。
【００４６】
以下の表１は、上記の実施例１Ａ〜比較例１Ｃの結果を示す。
【００４７】
【表１】
2018162447.tif 000003
【００４８】
表１から明らかなように、ＲＣＡの値がおよそ０．８６以上１．１２以下であれば、イオン液体組成物およびセルロースの混合後、４８時間以内にセルロースはイオン液体組成物に溶解する。一方、ＲＣＡの値がおよそ０．８６未満である場合または１．１２を超える場合には、２４０時間後であってもセルロースはイオン液体組成物に溶解されない。
【００４９】
さらに、水分量が４．７％以下であれば、イオン液体組成物およびセルロースの混合後、４８時間以内にセルロースはイオン液体組成物に溶解する。一方、水分量が６．７％以上である場合には、２４０時間後であってもセルロースはイオン液体組成物に溶解されない。
【００５０】
この実験例では、セルロース分解酵素は使われていないことは明らかであろう。
【００５１】
（実施例１Ｈ）
実施例１Ｈでは、実施例１Ｄで得たセルロースの溶解液１．００ｇに１．００ｇのジメチルスルホキシド（以下、「ＤＭＳＯ」という。イオン液体［Ｃｈ］［β−Ａｌａ］に対する重量比：１０３％）を添加した。次いで、摂氏９０度、常圧条件下でこの溶液を４８時間保管し、両者が相溶するかどうかが目視により観察された。
【００５２】
（実施例１Ｉ）
実施例１Ｉでは、２．００ｇ（イオン液体［Ｃｈ］［β−Ａｌａ］に対する重量比：２０６％）のＤＭＳＯが用いられたこと以外は、実施例１Ｈと同様の実験が行われた。
【００５３】
（実施例１Ｊ）
実施例１Ｊでは、３．００ｇ（イオン液体［Ｃｈ］［β−Ａｌａ］に対する重量比：３０９％）のＤＭＳＯが用いられたこと以外は、実施例１Ｈと同様の実験が行われた。
【００５４】
（比較例１Ｄ）
比較例１Ｄでは、４．００ｇ（イオン液体［Ｃｈ］［β−Ａｌａ］に対する重量比：４１２％）のＤＭＳＯが用いられたこと以外は、実施例１Ｈと同様の実験が行われた。
【００５５】
以下の表２は、上記の実施例１Ｈ〜比較例１Ｄの結果を示す。
【００５６】
【表２】
2018162447.tif 000004
【００５７】
表２から明らかなように、［Ｃｈ］［β−Ａｌａ］により表されるイオン液体組成物に対するＤＭＳＯの重量比が３０９％以下である場合には４８時間以内に相溶する。一方、ＤＭＳＯの重量比が４１２％以上である場合には４８時間経つ間にセルロースが析出する。このように、イオン液体［Ｃｈ］［β−Ａｌａ］にセルロースが溶解しているセルロース溶液に３０９％以下の重量比を有するＤＭＳＯを添加した場合には、４８時間以内にセルロースが析出することなく両者が相溶される。
【００５８】
（実施例２）
実験例２は、実施例２Ａ〜実施例２Ｈおよび比較例２Ａ〜比較例２Ｄから構成される。実験例２では、カチオンはコリン由来であり、かつアニオンはγ―アミノ酪酸由来であった。
【００５９】
（実施例２Ａ）
γ―アミノ酪酸（和光純薬工業株式会社から入手、１０．３グラム、１００ミリモル）を、コリン水溶液（東京化成工業株式会社から入手、２４．７グラム、１００ミリモル）に混合して、混合液を得た。混合液は、摂氏１００度、減圧下で３時間かけて乾燥された。このようにして、［Ｃｈ］［ＧＡＢＡ］イオン液体を含有するイオン液体組成物を得た。実施例１Ａと同様に、得られた［Ｃｈ］［ＧＡＢＡ］イオン液体組成物は、核磁気共鳴スペクトル測定を用いることによって確認された。［Ｃｈ］［ＧＡＢＡ］イオン液体組成物の水分量は、１．６％（８．０ミリグラム）であった。
【００６０】
図６は、実施例２Ａにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。図６に基づいて算出されたＲＣＡは１．００に等しかった。実施例２Ａにおいては、セルロースは溶解した。また、本発明者らは、Ｘ線回折分析結果においてセルロースの結晶性に由来するピークが消失していることをも根拠として、セルロースが溶解したことを確認した。
【００６１】
（実施例２Ｂ）
γ−アミノ酪酸の重量が１１．５グラム（およそ１１２ミリモル）であったこと以外は、実施例２Ａと同様の実験が行われた。図７は、実施例２Ｂにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。図７に基づいて算出されたＲＣＡは０．８９に等しかった。実施例２Ｂでは、イオン液体組成物およびセルロースの混合から１３時間後に、セルロースは溶解した。
【００６２】
（実施例２Ｃ）
γ−アミノ酪酸の重量が９．１グラム（およそ８８ミリモル）であったこと以外は、実施例２Ａと同様の実験が行われた。図８は、実施例２Ｃにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。図８に基づいて算出されたＲＣＡは１．１０に等しかった。実施例２Ｃでは、イオン液体組成物およびセルロースの混合から１３時間後に、セルロースは溶解した。
【００６３】
（実施例２Ｄ）
実施例２Ｄでは、セルロース（商品名：Ａｖｉｃｅｌ）に代えて、木材を原料とした漂白パルプ（平均重量分子量：およそ３０〜５０万）が用いられたこと以外は、実施例２Ａと同様の実験が行われた。実施例２Ｄでは、イオン液体組成物およびセルロースの混合から４４時間後に、セルロースは溶解した。
【００６４】
（実施例２Ｅ）
実施例２Ｅでは、実施例２Ａによるイオン液体組成物（０．９７グラム）がさらに水（０．０２９グラム、４．６重量％）を含有したこと、およびセルロース（商品名：Ａｖｉｃｅｌ）に代えて、木材を原料とした漂白パルプ（平均重量分子量：およそ３０〜５０万）が用いられたこと以外は、実施例２Ａと同様の実験が行われた。実施例２Ｅでは、イオン液体組成物およびセルロースの混合から４４時間後に、セルロースは溶解した。
【００６５】
（比較例２Ａ）
比較例２Ａでは、γ―アミノ酪酸の重量が１２．８グラム（およそ１２４ミリモル）であったこと以外は、実施例２Ａと同様の実験が行われた。図９は、比較例２Ａにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。図９に基づいて算出されたＲＣＡは０．７９に等しかった。比較例２Ａでは、セルロースは溶解しなかった。
【００６６】
（比較例２Ｂ）
比較例２Ｂでは、γ―アミノ酪酸の重量が７．０グラム（およそ６７．８ミリモル）であったこと以外は、実施例２Ａと同様の実験が行われた。図１０は、比較例２Ｂにおける核磁気共鳴スペクトル１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果を示す。図１０に基づいて算出されたＲＣＡは１．１９に等しかった。比較例２Ｂでは、イオン液体組成物およびセルロースの混合から２４０時間が経過した後であっても、セルロースは溶解しなかった。
【００６７】
（比較例２Ｃ）
比較例２Ｃでは、実施例２Ａによるイオン液体組成物（０．９７グラム）がさらに水（０．０４９グラム、６．６重量％）を含有したこと、およびセルロース（商品名：Ａｖｉｃｅｌ）に代えて、木材を原料とした漂白パルプ（平均重量分子量：およそ３０〜５０万）が用いられたこと以外は、実施例２Ａと同様の実験が行われた。比較例２Ｃでは、イオン液体組成物およびセルロースの混合から２４０時間が経過した後であっても、セルロースは溶解しなかった。
【００６８】
以下の表３は、上記の実施例２Ａ〜比較例２Ｃの結果を示す。
【００６９】
【表３】
2018162447.tif 000005
【００７０】
表３から明らかなように、ＲＣＡの値がおよそ０．８９以上１．１０以下であれば、イオン液体組成物およびセルロースの混合後、４４時間以内にセルロースはイオン液体組成物に溶解する。一方、ＲＣＡの値がおよそ０．８９未満である場合または１．１０を超える場合には、２４０時間後であってもセルロースはイオン液体組成物に溶解されない。
【００７１】
さらに、水分量が４．６％以下であれば、イオン液体組成物およびセルロースの混合後、４８時間以内にセルロースはイオン液体組成物に溶解する。一方、水分量が６．６％以上である場合には、２４０時間後であってもセルロースはイオン液体組成物に溶解されない。
【００７２】
この実験例では、セルロース分解酵素は使われていないことは明らかであろう。
【００７３】
（実施例２Ｆ）
実施例２Ｆでは、実施例２Ｄで得たセルロースの溶解液１．００ｇに１．００ｇのジメチルスルホキシド（以下、「ＤＭＳＯ」という。イオン液体［Ｃｈ］［ＧＡＢＡ］に対する重量比：１０３％）を添加した。次いで、摂氏９０度、常圧条件下でこの溶液を４８時間保管し、両者が相溶するかどうかが目視により観察された。
【００７４】
（実施例２Ｇ）
実施例２Ｇでは、２．００ｇ（イオン液体［Ｃｈ］［ＧＡＢＡ］に対する重量比：２０６％）のＤＭＳＯが用いられたこと以外は、実施例２Ｆと同様の実験が行われた。
【００７５】
（実施例２Ｈ）
実施例２Ｈでは、３．００ｇ（イオン液体［Ｃｈ］［ＧＡＢＡ］に対する重量比：３０９％）のＤＭＳＯが用いられたこと以外は、実施例２Ｆと同様の実験が行われた。
【００７６】
（比較例２Ｄ）
比較例２Ｄでは、４．００ｇ（イオン液体［Ｃｈ］［ＧＡＢＡ］に対する重量比：４１２％）のＤＭＳＯが用いられたこと以外は、実施例２Ｆと同様の実験が行われた。
【００７７】
以下の表４は、上記の実施例２Ｆ〜比較例２Ｄの結果を示す。
【００７８】
【表４】
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【００７９】
表４から明らかなように、［Ｃｈ］［ＧＡＢＡ］により表されるイオン液体に対するＤＭＳＯの重量比が３０９％以下である場合には、ＤＭＳＯおよびイオン液体は、４８時間以内に相溶する。一方、ＤＭＳＯの重量比が４１２％以上である場合には４８時間経つ間にセルロースが析出してしまった。このように、［Ｃｈ］［ＧＡＢＡ］にセルロースを溶解させた液体にＤＭＳＯを３０９％まで添加した際には、４８時間以内にセルロースが析出することなく両者が相溶される。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、セルロース分解酵素（すなわち、セルロースを加水分解できる酵素）を用いずにセルロースを溶解できるイオン液体組成物を提供する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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