(57)【要約】【課題】  熱安定性が向上した耐熱性リグニン系ポリマーを提供する【解決手段】  リグニンのフェニルプロパンユニットのα位にフェノール誘導体がグラフトされたジフェニルプロパンユニットを含み、１又は２以上の水酸基がアシル化されたエステル部位を備える耐熱性リグニン系ポリマーにより上記課題を解決する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
リグニンのフェニルプロパンユニットのα位にフェノール誘導体がグラフトされた１，１−ジフェニルプロパンユニットを含み、１又は２以上の水酸基がアシル化されたエステル部位を備える、耐熱性リグニン系ポリマー。
【請求項２】
熱重量分析における５％質量減少温度が２５０℃以上である、請求項１に記載の耐熱性リグニン系ポリマー。
【請求項３】
示差走査熱分析において実質的な発熱ピークを観察しない、請求項１又は２に記載の耐熱性リグニン系ポリマー。
【請求項４】
前記フェノール誘導体は、ｐ−クレゾール、２−ナフトール、２，６−ジメチルフェノール、２，４−ジメチルフェノール、２−メトキシフェノール、２，６−ジメトキシフェノール、カテコール、レゾルシノール、ホモカテコール、ピロガロール及びフロログルシノールからなる群から選択される１種又は２種以上である、請求項１〜３のいずれかに記載の耐熱性リグニン系ポリマー。
【請求項５】
２３０℃以上の温度の耐熱性成形体の成形材料である、請求項１〜４のいずれかに記載の耐熱性リグニン系ポリマー。
【請求項６】
耐熱性リグニン系ポリマーの製造方法であって、
リグニンのフェニルプロパンユニットのα位にフェノール誘導体がグラフトされた１，１−ジフェニルプロパンユニットを含むリグノフェノール誘導体の１又は２以上の水酸基をアシル化して耐熱性リグニン系ポリマーを取得する工程を備える、製造方法。
【請求項７】
熱重量分析における５％質量減少温度が２５０℃以上である、請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記耐熱性リグニン系ポリマーが、示差走査熱分析において実質的な発熱ピークを観察しない、請求項６又は７に記載の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜４に記載の耐熱性リグニン系ポリマーを用いて成形される成形体であって、
２５０℃以上３００℃以下において熱安定性を有する成形体。
【請求項１０】
耐熱性成形体の製造方法であって、
リグニンのフェニルプロパンユニットのα位にフェノール誘導体がグラフトされた１，１−ジフェニルプロパンユニットを含み、１又は２以上の水酸基がアシル化されたエステル部位を備える耐熱性リグニン系ポリマーを準備する工程と、
アニール工程を実施することなく前記耐熱性リグニン系ポリマーを用いて前記耐熱性成形体を製造する工程と、
を備える、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リグニンのフェニルプロパンユニットのα位にフェノール誘導体がグラフトされた１，１−ジフェニルプロパンユニットを含み、ジフェニルプロパンユニット中の水酸基がアシル化されたエステル部位を備える耐熱性リグニン系ポリマー及びその利用に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、枯渇が予想される石油や石炭等の化石資源に代わる資源の一つとして、バイオマス資源が着目されている。バイオマス資源は、化石資源と比べて短期間で生産可能であり、適切な維持管理により持続的な供給が可能あり、さらに資源としての利用後に自然界で分解して新たなバイオマス資源として生まれ変わるといった、有用な資源として期待されている。中でもリグノセルロース系バイオマスに含まれるリグニンは、地球上に存在する炭素資源としてはセルロースに次ぐ質量で存在するとともに、循環及び再生利用可能な資源である。現在、リグニンは、主としてパルプ製造工程の副産物としてスルホン酸が導入されたスルホリグニン等などの各種工業リグニンとして生成される。しかし、こうした工業リグニンは天然リグニンが分解及び／又は重縮合し、しかもスルホン酸等が導入された構造を有しているため、全体として不規則でかつ強度に改変されたものとなっている。そのため、工業リグニンは分画及び加工成形が困難であり、材料資源としてはほとんど利用されていなかった。
【０００３】
一方、既に、リグニンの有効利用を図るために、木材などのリグノセルロース系材料からリグニンを成形材料として利用しやすい形態で分離する方法が開発されてきている（例えば、特許文献１）。この方法では、リグノセルロース系材料を予めフェノール誘導体で溶媒和した上で濃酸と接触させることで、リグニンの基本骨格であるフェニルプロパンユニットの一定部位にフェノール誘導体が導入されて、１，１−ジフェニルプロパンユニット（以下、単にジフェニルプロパンユニットという）が生成されるとともにβ−アリールエーテル結合の解裂によって低分子化されたリグノフェノール誘導体を得ることができる。こうして得られたリグノフェノール誘導体は、水への溶解度が低いため、水中で容易に分離回収ができるとともに、成形体への加工成形が容易な成形材料として利用することができる。また、こうしたリグノフェノール誘導体をより利用しやすくするための各種の化学修飾も試みられている（例えば、特許文献２）。
【０００４】
リグノフェノール誘導体は、天然リグニンに由来する多様な化学構造を含んでいる集合体として回収されるため、分子量分画や構造多様性を均質化合物するための熱アニールによる熱処理が行われている。リグノフェノール誘導体の熱アニールに関し、リグノフェノール誘導体は、耐熱性が低いが、２００℃以上に熱アニールすることで、天然リグニン由来の未反応のベンジル位の水酸基等に他のフェノール性水酸基が結合して高分子化したり、さらに、このような結合が解裂したりするなどの反応が生じた結果、熱安定性（耐熱性）が向上することが報告されている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２３３７０１号公報
【特許文献２】特開２０００−７２８８８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】AOYAGI Mitsuru, IWASAKI Kunihisa, FUNAOKA Masamitsu, 2007, Trans Mater Res Soc Jpn, 32巻, 1119-1122
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、リグノフェノール誘導体は、原料のリグノセルロース種、導入したフェノール種とその配合、製造プロセス、精製及び分画プロセス、並びに化学修飾の種別によって熱的物性が異なり、熱アニールの温度、速度、量等の条件が複雑となる。このため、その条件の決定には多大な労力を要するものであった。また、熱アニールを施した結果得られる物性を決定することは容易ではなかった。
【０００８】
また、熱アニールによりリグノフェノール誘導体の耐熱性が向上するが、熱アニール後のリグノフェノール誘導体は、反応性の高いベンジル位のアリールエーテル結合や脂肪族性水酸基を喪失しており、リグノフェノール誘導体が有するスイッチング機能、すなわち、アルカリ下におけるジフェニルプロパンユニットからアリールクマランユニットさらにはスチルベンユニットへの構造変換能に基づく、可変性や構造制御性が大きく低減ないし喪失されていることがわかった。したがって、熱アニールは、耐熱性のリグノフェノール誘導体を提供するが、リグノフェノール誘導体が本来的に備えていた機能性や逐次利用性を損なうことがあることがわかった。熱アニールによる耐熱性の向上それ自体は有用であるが、熱アニールにより構造変換に有効な構造の一部が既に喪失されてしまっては、さらに化学修飾を行っても効果的な構造変換を実現できないおそれがある。
【０００９】
また、上記特許文献２に開示されるように、リグノフェノール誘導体中の水酸基へのアシル基の導入も行われていたが、アシル基の導入により熱アニールと同様の熱的物性の均質化や耐熱性が発現するかどうかは全く予測できなかった。
【００１０】
以上のことから、用いたリグノセルロース種や導入したフェノール種等によらずに熱的物性が均質化されており、リグノフェノール誘導体におけるアリールエーテル結合や脂肪族性水酸基を安定して維持可能であって、しかも、耐熱性の良好なリグニン系ポリマー及びその製造方法が求められていた。
【００１１】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、リグノフェノール誘導体の可変性を維持しつつ、熱的物性が均質化され、しかも耐熱性の良好なリグニン系ポリマー、その製造方法及びその利用を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明者らは、上述した実情に鑑みて、リグノフェノール誘導体の物性を改変して耐熱性を向上する方法を種々検討した。その結果、リグノフェノール誘導体の水酸基をアシル化してエステル部位を形成したリグニン系ポリマーが、構造変換能が維持された状態で原料の種類にかかわらず熱的物性が均質化されており、しかも良好な耐熱性を有することを見出した。こうした知見に基づき以下の手段が提供される。
【００１３】
本明細書によって開示される耐熱性リグニン系ポリマーは、リグニンのフェニルプロパンユニットのα位にフェノール誘導体がグラフトされたジフェニルプロパンユニットを含み、１又は２以上の水酸基がアシル化されたエステル部位を備え、５％質量減少温度が２５０℃以上であるものとすることができる。
【００１４】
上記の耐熱性リグニン系ポリマーは、さらに、示差走査熱分析において実質的な発熱ピークを観察しないものとすることができる。
【００１５】
上記のフェノール誘導体には、ｐ−クレゾール、２−ナフトール、２，６−ジメチルフェノール、２，４−ジメチルフェノール、２−メトキシフェノール、２，６−ジメトキシフェノール、カテコール、レゾルシノール、ホモカテコール、ピロガロール及びフロログルシノールからなる群から選択される１種又は２種以上のフェノール誘導体を用いることができる。フェノール誘導体は、少なくとも一つのフリーのオルト位を有することが好ましい。
【００１６】
上記の耐熱性リグニン系ポリマーは、２３０℃以上の温度の耐熱性成形体の成形材料に用いることができる。
【００１７】
本明細書によって開示される耐熱性リグニン系ポリマーの製造方法は、リグニンのフェニルプロパンユニットのα位にフェノール誘導体がグラフトされた１，１−ジフェニルプロパンユニットを含むリグノフェノール誘導体の１又は２以上の水酸基をアシル化して５％質量減少温度が２５０℃以上である耐熱性リグニン系ポリマーを取得する工程を備えることができる。
【００１８】
上記の耐熱性リグニン系ポリマーの製造方法は、示差走査熱分析において実質的な発熱ピークを観察しない耐熱性リグニン系ポリマーを製造することができる。
【００１９】
上記の耐熱性リグニン系ポリマーを用いて、成形体を得ることができる。
【００２０】
本明細書によって開示される耐熱性成形体の製造方法は、リグニンのフェニルプロパンユニットのα位にフェノール誘導体がグラフトされた１，１−ジフェニルプロパンユニットを含み、１又は２以上の水酸基がアシル化されたエステル部位を備える耐熱性リグニン系ポリマーを準備する工程と、前記耐熱性リグニン系ポリマーを熱アニール工程を実施することなく用いて前記耐熱性成形体を製造する工程と、を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本明細書に開示される耐熱性リグニン系ポリマーの製造方法の概要である。
【図２】試験例１のリグニン系ポリマーのＦＴ-ＩＲの測定結果である。
【図３】試験例１のリグニン系ポリマーの示差走査熱量測定（ＤＳＣ）の測定結果である。
【図４】試験例２のリグニン系ポリマーのＦＴ-ＩＲの測定結果である。
【図５】試験例２のリグニン系ポリマーの示差走査熱量測定（ＤＳＣ）の測定結果である。
【図６】試験例３のリグニン系ポリマーのＦＴ-ＩＲの測定結果である。
【図７】実施例１のリグニン系ポリマーのＦＴ-ＩＲの測定結果である。
【図８】実施例１と試験例１のリグニン系ポリマーの熱機械分析（ＴＭＡ）の測定結果である。
【図９】実施例１のリグニン系ポリマーの示差走査熱量測定（ＤＳＣ）の測定結果である。
【図１０】実施例１と試験例１のリグニン系ポリマーの熱質量分析（ＴＧＡ）の測定結果である。
【図１１】実施例２のリグニン系ポリマーのＦＴ-ＩＲの測定結果である。
【図１２】実施例２と試験例１のリグニン系ポリマーの熱機械分析（ＴＭＡ）の測定結果である。
【図１３】実施例１と試験例１のリグニン系ポリマーの熱質量分析（ＴＧＡ）の測定結果である。
【図１４】実施例３のリグニン系ポリマーのＦＴ-ＩＲの測定結果である。
【図１５】実施例３と試験例１のリグニン系ポリマーの熱機械分析（ＴＭＡ）の測定結果である。
【図１６】実施例３と試験例１のリグニン系ポリマーの熱質量分析（ＴＧＡ）の測定結果である。
【図１７】実施例４のリグニン系ポリマーのＦＴ-ＩＲの測定結果である。
【図１８】実施例４と試験例３のリグニン系ポリマーの熱機械分析（ＴＭＡ）の測定結果である。
【図１９】実施例４と試験例３のリグニン系ポリマーの熱質量分析（ＴＧＡ）の測定結果である。
【図２０】実施例５のリグニン系ポリマーのＦＴ-ＩＲの測定結果である。
【図２１】実施例５と試験例２のリグニン系ポリマーの熱機械分析（ＴＭＡ）の測定結果である。
【図２２】実施例５のリグニン系ポリマーの示差走査熱量測定（ＤＳＣ）の測定結果である。
【図２３】実施例５と試験例２のリグニン系ポリマーの熱質量分析（ＴＧＡ）の測定結果である。
【図２４】実施例６のリグニン系ポリマーのＦＴ-ＩＲの測定結果である。
【図２５】実施例６と試験例２のリグニン系ポリマーの熱機械分析（ＴＭＡ）の測定結果である。
【図２６】実施例６と試験例２のリグニン系ポリマーの熱質量分析（ＴＧＡ）の測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本明細書の開示は、耐熱性リグニン系ポリマーに関する。本明細書に開示される耐熱性リグニン系ポリマーによれば、ジフェニルプロパンユニットを含むリグノフェノール誘導体中の１又は２以上の水酸基が、アシル化されたエステル部位を備えていることによって、ポリマーの耐熱性が向上し、熱アニールを施さなくても、熱質量分析における５％質量減少温度が２５０℃以上となる。本リグニン系ポリマーの原料であるリグノフェノール誘導体の５％質量減少温度は、通常、１６０℃以上１７０℃以下であり、アシル化によるこのような５％質量減少温度の上昇は本発明者らの予測を超えたものであった。
【００２３】
また、本リグニン系ポリマーは、示差走査熱分析において実質的な発熱ピークが観察されない。アシル化により水酸基が保護されたエステル部位を備えることで、リグノフェノール誘導体において水酸基の存在により生じていた加熱時の重合及び分解などの副反応が抑制ないし回避されたからである。したがって、本リグニン系ポリマーによれば、前記エステル部位の存在により、熱アニールしなくても本来的に高い耐熱性が備わっている。
【００２４】
さらに、本リグニン系ポリマーは、リグノフェノール誘導体に由来する構造可変性を十分に維持している。すなわち、前記エステル部位を備えることによって、構造変換のカギとなる、ベンジル位のアリールエーテル結合やその近傍の脂肪族性水酸基（ただし、アシル化されている）が維持されている。前記エステル部位からアシル基を必要に応じて脱離して水酸基を復元することにより、アルカリ下における構造変換能を再び発現可能な状態とすることができる。したがって、本リグニン系ポリマーは、耐熱性が良好でかつリサイクル性に富む成形材料であり、かかる特性を有する成形体を提供できる。なお、成形後の再利用にあたっては、成形体から回収後の本耐熱性リグニン系ポリマーあるいは成形体中に存在する本耐熱性リグニン系ポリマーに対して、室温から２００℃の温度範囲で適切な強度のアルカリ処理によりアシル基の脱離処理をすればよい。
【００２５】
さらにまた、本耐熱性リグニン系ポリマーは、リグノフェノール誘導体に用いた樹種、フェノール誘導体の種類等にかかわらず熱的物性が均質化されている。水酸基が保護されたこと、及びその結果、リグニン由来の構造が安定維持されることで、従来、樹種や用いたフェノール誘導体の種類に依存して変動していたリグノフェノール誘導体の熱的物性が均質化されている。
【００２６】
なお、質量減少温度とは、窒素ガスや空気を媒体として用いて熱質量分析を実施したとき、加熱前の物質質量に対して所定割合の質量の減少が生じる温度をいう。質量減少温度は、物質は加熱の過程で一部の構造の消失が生じ、質量減少という現象を生じる場合があることから、物質の耐熱性を示すためによく用いられる指標の一つである。例えば、加熱前から質量が５％減少したときの温度を５％質量減少温度、１０％減少したときの温度を１０％質量減少温度などという。本リグニン系ポリマーの熱重量分析は、好ましくは窒素ガス下において、例えば、２℃／分程度の昇温速度で３００℃〜４００℃程度までの適切な温度まで昇温することによって行うことができる。
【００２７】
また、本明細書に開示される耐熱性リグニン系ポリマーによれば、２３０℃以上の温度での耐熱性成形体の成形材料に用いることができる。
【００２８】
以下、本明細書に開示されるリグニン系ポリマー及びその製造方法について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本明細書に開示されるリグニン系ポリマーの原料となるフェノール誘導体の製造工程について説明する図である。
【００２９】
（リグニン系ポリマー）
本明細書によって開示される耐熱性リグニン系ポリマーは、リグニンのフェニルプロパンユニットのα位にフェノール誘導体がグラフトされたジフェニルプロパンユニットを含んでおり、１又２以上の水酸基がアシル化されたエステル部位を備える。
【００３０】
本明細書に開示されるリグニン系ポリマーにおけるジフェニルプロパンユニットは、リグニンの基本ユニットであるフェニルプロパンユニットのα位（ベンジル位又は側鎖Ｃ１位）にフェノール誘導体がそのオルト位又はパラ位でグラフトしたユニットである。
【００３１】
かかるジフェニルプロパンユニットは、特開平２−２３３７０１号公報、特開平９−２７８９０４号公報等に開示される方法によって得られるリグノフェノール誘導体が備える基本ユニットである。リグノフェノール誘導体におけるジフェニルプロパンユニットは、フェノール誘導体が、そのフェノール性水酸基のオルト位あるいはパラ位にてリグニン中のフェニルプロパンユニットのα位の炭素原子に結合して形成される。この反応では、フェノール誘導体は、前記α位に対して選択的に導入される。このため、出発原料であるリグニンのフェニルプロパンユニットのα位における様々な結合が開放され、リグニンの多様性が低減され、また、低分子量化される。これにより、原料のリグニンよりも各種溶媒への溶解性や熱流動性などが向上する。
【００３２】
ジフェニルプロパンユニットの要素である、リグニン由来のフェニルプロパンユニットのα位の炭素原子に結合されるフェノール誘導体としては、少なくとも一つのフリーの（無置換の）オルト位又はパラ位を有するものであれば、特に限定しないで、各種のフェノール及びその誘導体を用いることができる。すなわち、フェノール誘導体としては、無置換フェノール誘導体を含み、少なくとも一つの無置換のオルト位あるいはパラ位を有する各種置換形態のフェノール及びその誘導体の１種あるいは２種以上を適宜選択して用いることができる。
【００３３】
なかでも、少なくとも一つのフリーのオルト位を有するフェノール誘導体を用いることが好ましい。当該オルト位の炭素原子がフェニルプロパンユニットのα位に結合することで、当該結合炭素原子からみてオルト位に水酸基を備える形態でフェノール誘導体を含むジフェニルプロパンユニット（以下、オルト位結合ユニットという）が形成される。こうしたジフェニルプロパンユニットは、アルカリ下でアリールクマラン構造を含むアリールクマランユニットを形成することができる。選択的にオルト位結合ユニットを形成するには、ｐ−クレゾール、２，４−ジメチルフェノール、オルト位及びパラ位のうちオルト位のみがフリーのフェノール誘導体を用いる。
【００３４】
フェノール誘導体としては、典型的には、ｐ−クレゾール、２−ナフトール、２，６−ジメチルフェノール、２，４−ジメチルフェノール、２−メトキシフェノール（Guaiacol）、２，６−ジメトキシフェノール、カテコール、レゾルシノール、ホモカテコール、ピロガロール及びフロログルシノールなどが挙げられる。好適には、ｐ−クレゾールや、２−ナフトールを用いることにより、高い導入効率を得ることができる。
【００３５】
フェノール誘導体が有していてもよい置換基の種類は特に限定されず、任意の置換基を有していてもよいが、好ましくは、電子吸引性の基（ハロゲン原子など）以外の基であり、例えば、炭素数が１〜４、好ましくは炭素数が１〜３の低級アルキル基含有置換基である。低級アルキル基含有置換基としては、例えば、低級アルキル基（メチル基、エチル基、プロピル基など）、低級アルコキシ基（メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基など）である。また、アリール基（フェニル基など）の芳香族系の置換基を有していてもよい。また、水酸基含有置換基であってもよい。
【００３６】
本リグニン系ポリマーの原料であるリグノフェノール誘導体は、通常、リグノセルロース系材料等の天然材料から取得されるため、得られるリグノフェノールにおける導入フェノール誘導体の量やその分子量は、原料となるリグニン含有材料のリグニン構造および反応条件により変動し、その性状や物性は必ずしも一定ではない。また、リグニンにおける基本ユニットであるフェニルプロパンユニットは各種の態様があり、これらの基本ユニットは植物の種類によって相違している。しかしながら、おおよそ一般にリグノフェノールは、質量平均分子量が２０００〜２００００程度で、分子内に共役系をほとんど有さずその色調は淡色である。
【００３７】
リグノフェノール誘導体には、１又は複数の水酸基を備えている。水酸基は、主にリグニンの基本ユニットであるフェニルプロパンユニットＣ３位（側鎖Ｃ３位、又はγ位。以下、単にγ位という）、リグニンの基本骨格のフェニル部位、導入したフェノール誘導体の基本骨格のフェニル部位等に存在している。このうち、フェニル部位に存在している水酸基を、フェノール性水酸基と呼ぶ。リグノフェノール中に水酸基が多く存在するほど水への溶解度が高くなる。
【００３８】
本発明において「アシル化」とは、リグノフェノール誘導体中の１又は２以上の水酸基にアシル基を導入することをいう。水酸基のアシル化によって生じる官能基は、エステルである。また、アシル化には、導入されるアシル基（ＲＣＯ−）のＲが芳香族であるアロイル（Ａｒ−ＣＯ−）も含まれる。アシル化されたリグニン系ポリマー中の水酸基は、化学処理によって水酸基に戻すことができる。リグノフェノール誘導体中の水酸基のアシル化が可逆的であることによって、水酸基を一時的に保護し、水酸基における反応を回避しつつ、リグノフェノール誘導体を循環して再利用することができる。
【００３９】
リグノフェノール誘導体に内在する水酸基にアシル基が導入された本リグニン系ポリマーは、１，１−ジフェニルプロパンユニットや残存するフェニルプロパンユニットなどにある水酸基のうち、ＯＨ基の水素原子が−ＣＯＲ基（アシル基）で置換された構造を備えている。アシル基におけるＲとしては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、バレ３−メチル−ブチル基、フェニル基、ベンジル基、アリルオキシ基、ナフチル基、トリフェニル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基及びトリル基等が挙げられるが、好ましくはメチル基である。アシル基導入反応により、水酸基が保護される。このため、水酸基による特性発現が抑制されることになる。たとえば、水素結合が低減されて、会合性を低下させることができる場合がある。
【００４０】
本リグニン系ポリマーに含まれるリグノフェノール誘導体由来の１又は２以上の水酸基、好ましくはが８０％以上、より好ましくは８５％以上、さらに好ましくは９０％以上、一層このましくは９５％以上、さらに一層好ましくは９８％以上の水酸基がアシル化されていると、アシル化されていないリグノフェノール誘導体よりもガラス転位温度を低くすることができる。例えば、アシル化されていないリグノフェノール誘導体のガラス転位温度は針葉樹で１７０℃、広葉樹で１７０℃であるが、アシル化されたリグノフェノール誘導体である本リグニン系ポリマーでは、針葉樹リグノフェノール誘導体由来のリグニン系ポリマーでは７０℃以上１２０℃以下であり、広葉樹リグノフェノール誘導体由来のリグニン系ポリマーでは１２０℃以上１３０℃以下とすることができる。すなわち、リグノフェノール誘導体中の水酸基がアシル化されていることによって、アシル化されていないリグノフェノール誘導体よりも低温域で流動性を有することができる。そのため、加工や成形等を容易に行うことができる。
【００４１】
本リグニン系ポリマーは、熱アニールを施さない状態で、その５％質量減少温度が２５０℃以上であることが好ましい。こうした熱的特性を有することで広い範囲において耐熱性が求められる成形用途として用いることができる。リグニン系ポリマーの５％質量減少温度は、３００℃以上であることがより好ましい。より耐熱性が求められる成形体用途に用いることができる。なお、熱アニールの条件は特に限定しないが、例えば、窒素ガス下、２℃〜２０℃／分の程度の昇温速度で行うことができる。到達温度は、例えば、２００〜３００℃程度の範囲で適宜設定することができる。
【００４２】
具体的には、ブナやヒノキ等に由来する本リグニン系ポリマーでは、５％質量減少温度は３００℃以上３３０℃以下であり、１０％質量減少温度は、３２０℃以上３５０℃以下とすることができる。また、本リグニン系ポリマーの１％重量減少温度を２３０℃以上３００℃以下とすることもできる。これにより、本リグニン系ポリマーを、２３０℃以上の温度での耐熱性成形体の成形材料に用いることができる。
【００４３】
本リグニン系ポリマーの５％質量減少温度は、水酸基のアシル化前のリグノフェノール誘導体から、１２０℃以上高いことが好ましい。リグノフェノール誘導体における水酸基のアシル化が、質量減少温度の向上に寄与しているからである。例えば、アシル化されていないリグノフェノール誘導体の５％質量減少温度は、１６０℃以上２００℃以下であり、１０％質量減少温度は、２２０℃以上２６０℃以下である。
【００４４】
本リグニン系ポリマーの示差走査熱分析において実質的な発熱ピークは観察されないことが好ましい。こうした本リグニン系ポリマーは、かかる昇温処理における副反応が十分に回避又は抑制されている。なお、示差走査熱分析において、実質的な発熱ピークを観察しないとは、示差走査熱分析の昇温過程において０．３ｍＷ／ｇ以上の大きさの発熱ピークを観察しないことをいう。これに対して、アシル化前のリグノフェノール誘導体では、示差走査熱分析の昇温過程において、例えば２００℃近傍で５ｍＷ／ｇ以上の大きさの発熱ピークが観察される。なお、示差走査熱分析は、例えば、窒素ガス下、２０℃／分の程度の昇温速度で行うことができる。到達温度は、例えば、２００℃〜３００℃程度の範囲で適宜設定することができる。
【００４５】
以上説明したように、本リグニン系ポリマーによれば、リグノフェノール誘導体由来の水酸基がアシル化されていることにより、リグノフェノール誘導体に比較して、構造変換能を維持しつつ、熱質量減少温度が向上されているため、より耐熱性の良好な成形体の成形材料として好ましいものとなっている。
【００４６】
（リグニン系ポリマーの製造方法）
次に、本リグニン系ポリマーを製造するのに好ましい方法について図１を参照して説明する。本リグニン系ポリマーの製造方法は、リグニンのフェニルプロパンユニットのα位にフェノール誘導体がグラフトされたジフェニルプロパンユニットを含むリグノフェノール誘導体中の１又は２以上の水酸基をアシル化する工程を備えることができる。
【００４７】
図１に示すように、リグニン系ポリマーは、リグニン含有材料から得えられるリグノフェノール誘導体を原料とすることができる。リグニン含有材料は、天然リグニンを含有するリグノセルロース系材料を含む。リグノセルロース系材料は、木質化した材料、主として木材である各種材料、例えば、木粉、チップの他、廃材、端材、古紙などの木材資源に付随する農産廃棄物や工業廃棄物を挙げることができる。また用いる木材の種類としては、針葉樹、広葉樹など任意の種類のものを使用することができる。さらに、リグノセルロース系材料としては、各種草本植物、それに関連する農産廃棄物や工業廃棄物なども使用できる。また、リグニン含有材料としては、天然リグニンを含有する材料のみならず、リグノセルロース材料をパルピング処理した後に得られるいわゆる変性したリグニンを含有する廃液である黒液も利用することができる。
【００４８】
リグニン含有材料又はリグニン含有材料中のリグニンを、予めフェノール誘導体により溶媒和する。リグニン含有材料をフェノール誘導体で溶媒和するには、液体のフェノール誘導体をリグニン含有材料に供給してもよいし、液体あるいは固体のフェノール誘導体を適当な溶媒に溶解してリグニン含有材料に供給してもよい。リグニン含有材料中のリグニンとフェノール誘導体とが十分に接触して親和できるように到達されればよい。十分にリグニンにフェノール誘導体が到達した後は、過剰なフェノール誘導体を留去してもよい。また、リグニン含有材料へのフェノール誘導体の送達に用いた溶媒を留去することが好ましい。フェノール誘導体による溶媒和は、具体的には、液体のフェノール誘導体にリグニン含有材料を浸漬したり、液体あるいは固体のフェノール誘導体を当該フェノール誘導体が溶解する溶媒に溶解させたものをリグニン含有材料に含浸させるなどして行うことができる。
【００４９】
用いるフェノール誘導体は、少なくとも一つのオルト位又はパラ位がフリーなフェノール性化合物及びその誘導体であればよく、既に説明した各種フェノール性化合物及びその誘導体を適宜選択して用いることができる。
【００５０】
次いで、フェノール誘導体で溶媒和したリグニン含有材料と酸を接触させる。ここで用いる酸としては、特に限定せず、リグノフェノール誘導体を生成しうる範囲で各種無機酸や有機酸を使用することができる。したがって、硫酸、リン酸、塩酸などの無機酸の他、ｐ−トルエンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、ギ酸などを使用することができる。リグニン含有材料としてリグノセルロース系材料を使用する場合には、セルロースを膨潤させる作用を有していることが好ましい。例えば、６５質量％以上の硫酸（好ましくは、７２質量％の硫酸）、８５質量％以上のリン酸、３８質量％以上の塩酸、ｐ−トルエンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、ギ酸などを挙げることができる。好ましい酸は、８５質量％以上（好ましくは９５質量％以上）のリン酸、トリフルオロ酢酸又はギ酸である。
【００５１】
なお、リグニン含有材料中のリグニンを、リグノフェノール誘導体に変換し、分離する方法としては各種方法が採用できる。例えば、リグニン含有材料に、液体状のフェノール誘導体（例えば、ｐ−クレゾール）を浸透させ、リグニンをフェノール誘導体により溶媒和させ、次に、リグノセルロース系材料に酸（例えば、７２％硫酸）を添加し混合して、セルロース成分を溶解する。この方法によると、リグニンが低分子化され、同時にその基本構成単位のα位にフェノール誘導体が導入されたリグノフェノールが有機相に生成される。この有機相から、リグノフェノールが抽出される。リグノフェノールは、例えば、リグニン中のベンジルアリールエーテル結合が解裂して低分子化されたリグニンの低分子化体の集合体として得られる。
【００５２】
有機相からのリグノフェノールの抽出は、例えば、次の方法で行うことができる。すなわち、有機相を、大過剰のジエチルエーテルに加えて得た沈殿物を集めて、アセトンに溶解する。アセトン不溶部を遠心分離により除去し、アセトン可溶部を濃縮する。このアセトン可溶部を、大過剰のジエチルエーテルに滴下し、沈殿区分を集める。この沈殿区分から溶媒を留去し、リグノフェノールを得る。なお、粗リグノフェノールは、フェノール誘導体相やアセトン可溶区分を単に減圧蒸留により除去することによって得ることができる。
【００５３】
また、リグニン含有材料に、固体状あるいは液体状のフェノール誘導体を溶解した溶媒（例えば、エタノールあるいはアセトン）を浸透させた後、溶媒を留去（フェノール誘導体の収着）した場合も、先の方法と同様、リグノフェノール誘導体が生成される。この方法においては、生成したリグノフェノール誘導体は、液体フェノール誘導体にて抽出分離することができる。あるいは、全反応液を過剰の水中に投入し、不溶区分を遠心分離にて集め、脱酸後、乾燥する。この乾燥物にアセトンあるいはアルコールを加えてリグノフェノール誘導体を抽出する。さらに、この可溶区分を第１の方法と同様に、過剰のエチルエーテル等に滴下して、リグノフェノール誘導体を不溶区分として得ることもできる。
【００５４】
（水酸基をアシル化する工程）
次いで、得られたリグノフェノール誘導体中の水酸基をアシル化する。アシル化によって、リグノフェノール誘導体中の水酸基のＯＨ基の水素原子が−ＣＯＲ基（アシル基）で置換されたリグニン系ポリマーが得られる。リグノフェノール中の水酸基のアシル化には、アシル化剤として、水酸基をアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、バレリル基、ベンゾイル基、アリルオキシカルボニル基、及びトルオイル基等に置換可能な公知のアシル化反応を触媒可能なものを用いることができるが、例えばカルボン酸ハロゲン化物、カルボン酸無水物等のアシル化剤を用いることができる。具体的には、アシル化剤として、無水酢酸、アセチルクロリドなどのカルボン酸モノハライド、酸ジクロリドなどの酸ジハライド等を用いることができる。また、酸ハライドとしては、アジピン酸ジクロリドやマレイン酸ジクロリド、テレフタル酸ジクロリドなどを用いることができる。これらの酸ハロゲン化物を用いたエステル化反応については、当業者において周知であり、一般的な反応条件をリグノフェノール誘導体についても適宜適用して実施できる。好適には、ピリジン存在下で行うことが好ましい。
【００５５】
こうして生成した本リグニン系ポリマーは溶媒中から分離される。本リグニン系ポリマーの分離としては、液性媒体によって抽出して分離される。液性媒体の種類は特に問わないで、水性媒体、非水性媒体及びこれらの混液を適宜用いることができる。液性媒体の態様は、本リグニン系ポリマーを分離する必要性が生じている混合系の態様や得られた本リグニン系ポリマーの溶解性により様々である。
【００５６】
水性媒体としては、水のほか水に可溶である有機溶媒との混液が挙げられる。こうした有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール等炭素数１〜４のアルキル基を備える１級アルコール、アセトン、メチルエチルケトン、ジオキサン、ピリジン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、エチレングリコール、グリセリン、エチルセロソルブ、メチルセロソルブ等のセロソルブ類、アセトニトリル等が挙げられる。水との混液を構成するとき、有機溶媒は１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５７】
また、非水性媒体としては、通常の有機溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、上記したメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール等炭素数１〜４のアルキル基を備える１級アルコール、アセトン、メチルエチルケトン、ジオキサン、ピリジン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、エチレングリコール、グリセリン、エチルセロソルブ、メチルセロソルブ等のセロソルブ類、アセトニトリル、フェノール等の極性溶媒のほか、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロホルム等の非極性溶媒が挙げられる。こうした有機溶媒は、１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５８】
分離における温度は、特に限定しないが、１００℃以下であれば、容易に分離することできる。操作性を考慮すれば６０℃以下であることが好ましく、より好ましくは４０℃以下である。また、下限は操作性等を考慮すれば０℃以上であることが好ましい。好適には室温（２５度程度）である。
【００５９】
分離の後に、さらに、本リグニン系ポリマーの回収を行うことができる。回収としては、遠心分離、沈殿、分離カラム等によって行うことができる。回収用液性媒体としては、無機又は有機アルカリを含むアルカリ性溶媒を用いることができる。無機アルカリとしては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮＨ４ＯＨ等が挙げられる。有機アルカリとしては、トリエチルアミンなどの有機アミン類等が挙げられる。好ましくは、ＮａＯＨなどの無機アルカリである。溶媒は、水、水と有機溶媒との混液及び有機溶媒から適宜選択して用いることができる。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール等炭素数１〜４のアルキル基を備える１級アルコール、アセトン、メチルエチルケトン、ジオキサン、ピリジン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、エチレングリコール、グリセリン、エチルセロソルブ、メチルセロソルブ等のセロソルブ類、アセトニトリル等の１種又は２種以上を用いることができる。
【００６０】
以上、本リグニン系ポリマーの製造方法の具体例を説明したが、これらに限定されるわけではなく、これらに適宜改良を加えた方法で製造することもできる。
【００６１】
（本リグニン系ポリマーを用いた成形体、その製造方法及び再利用方法）
本リグニン系ポリマーを用いて成形体を得ることができる。本明細書で「成形体」とは、製品又は材料としての物をいう。本リグニン系ポリマーは、リグノフェノール誘導体よりも耐熱性や流動性が良好であり、さらに、リグノフェノール誘導体由来の構造変換能を維持しているため、よりリサイクル性、逐次利用性、循環利用性の高い成形体となっている。
【００６２】
成形体における本リグニン系ポリマーの存在形態は特に限定しない。成形体は、本リグニン系ポリマーを含む樹脂相を有している。成形体の樹脂相は、本リグニン系ポリマーのみからなっていてもよいし、他のポリマーとのブレンドであってもよい。また、成形体は樹脂相のみから形成されていてもよいが、樹脂相以外に他の成形材料を含んでいてもよい。こうした他の成形材料としては、樹脂、ガラス、セラミックス、金属等の繊維状、粒状、チップ状等の各種形態の材料が挙げられる。本リグニン系ポリマーを含む樹脂相とこうした他の成形材料との配合比は特に限定されないし、その配合状態も特に限定されない。例えば、樹脂相中に他の成形材料が分散さして樹脂相がマトリックスとなる形態であってもよいし、他の成形材料の間に樹脂相が分散して樹脂相が接着剤となる形態であってもよい。
【００６３】
こうした成形体は、例えば、本リグニン系ポリマー、必要に応じて他の樹脂や他の成形材料を用いて、公知の成形方法で製造することができる。本リグニン系ポリマーは、リグノフェノール誘導体とは異なり、熱アニール工程を実施しなくとも良好な耐熱性を有する。したがって、熱アニール工程を実施することなく、リグノフェノール誘導体よりも高い温度での成形加工が可能となっている。本リグニン系ポリマーを用いて成形体は、例えば、本リグニン系ポリマーを含む材料を、型を使用したり、ダイを通過させることなどによって所望の形状に成形されて得られる。成形方法として、例えば、射出成形、圧縮成形、繊維またはフィルムの押出、形材の押出、ガス流紡糸、粘着紡糸、支持体被覆などが挙げられる。本発明のポリエステル組成物は、メルト、粒子あるいは揮発性溶媒中の溶液などの任意の形態で使用することができる。
【００６４】
そして、本リグニン系ポリマーにあっては、構造変換能が維持されているため、成形体の当初の用途が達成されたら、成形体から回収した本リグニン系ポリマー、あるいは成形体中に存在する本リグニン系ポリマーに対して、アシル基の脱離処理を施すことで、リグノフェノール誘導体由来の水酸基を復元して、本リグニン系ポリマーをリグノフェノール誘導体として取得あるいは成形体から回収することができる。アシル基の脱離処理は、アシル基の種類に応じた適切な塩基性条件下で行うことができる。
【００６５】
以下、本発明を具体例を挙げて説明するが、この具体例は本発明を具体的に説明するものであって、本発明を限定するものではない。
（試験例１）
【００６６】
試験例１として、針葉樹のリグノフェノールの水酸基をアシル化していない例について説明する。試験例１では、ヒノキ材からヒノキリグノフェノール（ｐ−クレゾールタイプ）の合成を行った。１０００ｇの脱脂済みヒノキ（Chamaecyparis obtusa）木粉（60mesh pass）に５００ｇのｐ−クレゾールを収着させ、２．５Ｌの７２％硫酸を加え３０℃、１時間で、三重大学相分離系変換システム・システムプラントで反応させた。酸を除去した後、沈殿を乾燥させ、アセトン５Ｌで抽出し、ジエチルエーテルを用いて精製した。精製後のエーテル不溶区分として木粉あたり２５％の収率でリグノフェノール（p-クレゾールタイプ）エーテル不溶区分を得た。
【００６７】
得られたヒノキリグノフェノールをＫＢｒ法によるフーリエ変換赤外分光分析（FT-IR：島津製作所FT-IR5000RF）にて測定した。その結果、図２に示すように、８１５ｃｍ−１（導入クレゾール芳香環隣接2水素の面外変角）、１０００〜１４００ｃｍ−１（グアイアシル骨格：３位にメトキシル基を持つ芳香環の側鎖の伸縮・変角・振動）、１４５０〜１６００ｃｍ−１（芳香環炭素-炭素伸縮振動）、２９３０ｃｍ−１（メチル基／フェニルプロパンユニットプロパン側鎖Ｃ−Ｈ伸縮振動）、３０００〜３７００ｃｍ−１（水素結合を持つ水酸基）の特徴的な吸収ピークが観測された。
【００６８】
得られたヒノキリグノフェノールをプロトン核磁気共鳴分析（ＮＭＲ：日本電子（株）FT-NMR500）にて重水素化ピリジン／重水素化クロロホルム中で測定した。その結果、２．０〜２．３ｐｐｍ（導入クレゾールメチル水素）、３〜４ｐｐｍ（メトキシル基メチル水素）、４．８ｐｐｍ（ベンジル水酸基水素）、５ｐｐｍ（フェニルプロパン単位Ｃ２水素）、６．５〜７．５ｐｐｍ（芳香環水素）のピークが観察された。
【００６９】
得られたヒノキリグノフェノールを熱機械分析（TMA：セイコーインスツルメンツ社製TMA-SS）によって熱流動の測定を行った。実験には、直径５ｍｍのアルミニウムパンに１０ｍｇのリグノフェノールを入れ、表面にアルミニウム板を置き、その上に石英ニードルを配置して鉛直下向きに応力をかけ、１５０ｍＬ／分窒素気流下、５０〜３００℃の温度範囲で２℃／分で加熱し、変位を観測した。その結果、図８に示すように、１７０℃付近で変位が観測され、１８０℃でニードルが底部に達し溶融が観察された。
【００７０】
また、得られたヒノキリグノフェノールをサイズ排除クロマトグラフィー（SEC：クロマトグラフィーに島津製作所製LC-10）にて平均分子量を測定した。実験は、１ｍｇ／１ｍＬのＴＨＦ溶液をＫＦ６０１、６０２、６０３、６０４（Shodex. Co.）の直列4カラムに１ｍＬ／分、４０℃で流通し、ポリスチレンスタンダードで作成した検量線を用いて２８０ｎｍの吸光度から算出した。質量平均分子量（Ｍｗ）＝９０００、数平均分子量（Ｍｎ）＝４７００、分散比１．９であった。
【００７１】
次いで、熱質量分析（TGA：セイコーインスツルメンツ社製TG/DTA-SS）によって熱質量を測定した。実験は、直径５ｍｍのアルミニウムパンに５ｍｇのリグノフェノールを入れ、３００ｍＬ／分窒素気流下、５０〜４００℃の温度範囲で２℃／分で加熱し、質量変化を観測した。この結果、図１０に示すように、１６０℃付近で５％質量減少、２２０℃付近で１０％質量減少が観察された。
【００７２】
さらに、示差走査熱量計（DSC：パーキンエルマー社製Diamond DSC）によってガラス転移点を測定した。実験は、直径７ｍｍのアルミニウムパンに４ｍｇのリグノフェノールを入れ、２０ｍＬ／分窒素気流下、５０〜３００℃の温度範囲で２〜２０℃／分で加熱し、熱流を観測した。この結果、図３に示すように、１９０℃付近に発熱ピークが観測された。２回目以降の走査ではこのピークが消失した。
（試験例２）
【００７３】
次に、試験例２として、広葉樹のリグノフェノールの水酸基を保護基によって修飾していない例について説明する。試験例２では、ブナ材からブナリグノフェノール（ｐ−クレゾールタイプ）の合成を行った。なお、試験例２は、試験例１の材料をヒノキからブナに変更した点のみが異なり、同一の操作及び装置の説明は適宜省略する。まず、１０００ｇの脱脂済みブナ（Fagus crenata）木粉（60mesh pass）に５００ｇのｐ−クレゾールを収着させ、２．５Ｌの７２％硫酸を加え３０℃、１時間で、三重大学相分離系変換システム・システムプラントで反応させた。酸を除去した後、沈殿を乾燥させ、アセトン５Ｌで抽出し、ジエチルエーテルを用いて精製した。精製後のエーテル不溶区分として木粉あたり２２％の収率でリグノフェノール（p-クレゾールタイプ）エーテル不溶区分を得た。
【００７４】
このナリグノフェノールをＦＴ−ＩＲにて測定した結果、図４に示すように、８１５ｃｍ−１（導入クレゾール芳香環隣接2水素の面外変角）、１０００〜１４００ｃｍ−１（グアイアシル・シリンギル骨格：３位または３位・５位にメトキシル基を持つ芳香環の側鎖の伸縮・変角・振動）、１４５０〜１６００ｃｍ−１（芳香環炭素-炭素伸縮振動）、２９３０ｃｍ−１（メチル基／フェニルプロパンユニットプロパン側鎖Ｃ−Ｈ伸縮振動）、３０００〜３７００ｃｍ−１（水素結合を持つ水酸基）の特徴的な吸収ピークが観測された。
【００７５】
次いで、ＮＭＲにて測定した結果、１．６〜２．０ｐｐｍ（アセチル基メチル水素）、２．０〜２．３ｐｐｍ（導入クレゾールメチル水素）、３〜４ｐｐｍ（メトキシル基メチル水素）、４．５〜４．８ｐｐｍ（フェニルプロパン単位Ｃ１−Ｃ３水素）、５ｐｐｍ（フェニルプロパン単位Ｃ２水素）、６．５〜７．５ｐｐｍ（芳香環水素）でピークが観察された。特にシリンギル骨格に由来するメトキシル基のメチルプロトンピークが３．７ｐｐｍ付近にシャープなピークとして観察された。
【００７６】
さらに、ＳＥＣにて測定した結果、質量平均分子量（Ｍｗ）＝５６００、数平均分子量（Ｍｎ）＝３３００、分散比１．７であった。また、図１８に示すように、ＴＭＡでは１８０℃付近で変位が観測され、１９０℃でニードルが底部に達し溶融が観察された。ＤＳＣでは図５に示すように、２１０℃付近に発熱ピークが観測されたが、２回目以降の走査ではこのピークが消失した。図１９に示すように、ＴＧＡの結果、１７０℃付近で５％質量減少、２３０℃付近で１０％質量減少が観察された。
（試験例３）
【００７７】
次に、試験例３として、針葉樹未晒しグラウンドパルプのリグノフェノールの水酸基を保護基によって修飾していない例について説明する。試験例３では、ヒノキ材からヒノキグノフェノールの合成を行った。なお、試験例３は、試験例１の吸着剤をｐ−クレゾールから２−ナフトールに変更した点のみが異なり、同一の操作及び装置の説明は適宜省略する。
【００７８】
ヒノキリグノフェノール（２−ナフトールタイプ）をＦＴ−ＩＲにて測定した結果、図６に示すように、７００〜９００ｃｍ−１（導入ナフトール芳香環隣接水素の面外変角振動）、１０００〜１４００ｃｍ−１（グアイアシル骨格：３位または３位・５位にメトキシル基を持つ芳香環の側鎖の伸縮・変角・振動）、１４５０〜１６００ｃｍ−１（芳香環炭素-炭素伸縮振動）、２９３０ｃｍ−１（メチル基／フェニルプロパンユニットプロパン側鎖Ｃ−Ｈ伸縮振動）、３０００〜３７００ｃｍ−１（水素結合を持つ水酸基）の特徴的な吸収ピークが観測された。
【００７９】
また、ＮＭＲの結果、３〜４ｐｐｍ（メトキシル基メチル水素）、４．５〜４．８ｐｐｍ（フェニルプロパン単位Ｃ１−Ｃ３水素）、５ｐｐｍ（フェニルプロパン単位Ｃ２水素）、６．５〜８．０ｐｐｍ（ナフチル芳香環水素）ピークが観察された。
【００８０】
また、ＳＥＣの結果、質量平均分子量（Ｍｗ）＝３２００、数平均分子量（Ｍｎ）＝２０００、分散比１．６であった。ＴＭＡでは１７０℃付近で変位が観測され、１８５℃でニードルが底部に達し溶融が観察された。ＴＧＡの結果、１９４℃付近で５％質量減少、２５５℃付近で１０％質量減少が観察された。
【実施例１】
【００８１】
本実施例は、針葉樹のリグノフェノールのフェノール性水酸基をアシル化によって修飾した例を示す。針葉樹には、ヒノキを用いた。まず、１０００ｇの脱脂済みヒノキ（Chamaecyparis obtusa）木粉（60mesh pass）に５００ｇのｐ−クレゾールを収着させ、２．５Ｌの７２％硫酸を加え３０℃、１時間で、三重大学相分離系変換システム・システムプラントで反応させた。酸を除去した後、沈殿を乾燥させ、アセトン５Ｌで抽出し、ジエチルエーテルを用いて精製した。精製後に乾燥して得られた絶乾リグノフェノール１００ｍｇを１．０ｍＬピリジンに溶解させ、無水酢酸１．０ｍＬを加えて攪拌し、空気中・室温・暗所に静置した。４８時間後、反応混合液を４０ｍＬの冷水に磁気攪拌した後投入し、得られた沈殿を遠心分離で分離後、冷水３０ｍＬで洗浄した。得られた沈殿を凍結乾燥し、ヒノキリグノフェノール（ｐ−クレゾールタイプ、ＨＣＬＣ）酢酸エステルをリグノフェノールベース収率１０４．８％で得た。
【００８２】
次いで、得られたリグノフェノールを以下に示すように、ＩＲ、ＮＭＲ、ＳＥＣ、ＴＭＡ、ＤＳＣ、ＴＧＡによって測定した。なお、ＤＳＣ、ＴＭＡ、及びＴＧＡにおいては、試験例１で得られたリグノフェノールのデータを比較例として挙げる。
【００８３】
このリグノフェノールをＦＴ−ＩＲにて測定した結果、図７に示すように、８１５ｃｍ−１（導入クレゾール芳香環隣接２水素の面外変角）、９００ｃｍ−１（アセチル基によるシフト：導入クレゾール芳香環隣接２水素の面外変角）１０００〜１４００ｃｍ−１（グアイアシル骨格：３位にメトキシル基を持つ芳香環の側鎖の伸縮・変角・振動）、１２００〜１３００ｃｍ−１（アセチル基のＣＯＣＨ３アルキル変角振動）、１３５０〜１４５０ｃｍ−１（メチル基対称・非対称変角振動）、１４５０〜１６００ｃｍ−１（芳香環炭素-炭素伸縮振動）、１７００〜１７４０ｃｍ−１（脂肪族・フェノール性水酸基エステルＣ＝Ｏ伸縮振動）、２９３０ｃｍ−１（メチル基／フェニルプロパンユニットプロパン側鎖Ｃ−Ｈ伸縮振動）、の特徴的な吸収ピークが観測された。水酸基に特徴的な伸縮振動ピークを表す３４００ｃｍ−１付近にはピークは現れなかった。
【００８４】
ＮＭＲにて測定した結果、１．６〜２．０ｐｐｍ（アセチル基メチル水素）２．０〜２．３ｐｐｍ（導入クレゾールメチル水素）、３〜４ｐｐｍ（メトキシル基メチル水素）、４．５〜４．８ｐｐｍ（フェニルプロパン単位Ｃ１−Ｃ３水素）、５ｐｐｍ（フェニルプロパン単位Ｃ２水素）、６．５〜７．５ｐｐｍ（芳香環水素）のピークが観察された。また、ＳＥＣにて測定した結果、質量平均分子量（Ｍｗ）＝１６０００、数平均分子量（Ｍｎ）＝５０００、分散比３．２であった。
【００８５】
図８に示すように、ＴＭＡでは試験例１よりも４０℃近く低温の１２０℃付近で変位が観測され、１９０℃でニードルが底部に達し溶融が観察された。ＤＳＣでは１回目、２回目共に発熱ピークは観察されなかった。さらに、図１０に示すように、ＴＧＡの結果、５％質量減少は３００℃と１５０℃向上し、１０％質量減少は３２０℃付近となった。
【実施例２】
【００８６】
実施例２は、針葉樹のリグノフェノールのフェノール性水酸基をアシル化によって修飾した例を示す。なお、実施例２は、実施例１とは、アシル化の方法のみが異なり、同一の操作及び装置の説明は適宜省略する。まず、絶乾リグノフェノール３００ｍｇを３．０ｍＬのピリジンに溶解させ、無水安息香酸２５０ｍｇを加えて攪拌し、空気中・室温・暗所に静置した。４８時間後、反応混合液を４０ｍＬの冷水に磁気攪拌した後投入し、得られた沈殿を遠心分離で分離後、冷水３０ｍＬで洗浄した。得られた沈殿を凍結乾燥し、ヒノキリグノフェノール（ｐ−クレゾールタイプ）安息香酸エステルをリグノフェノールベース収率１１４．９％で得た。
【００８７】
次いで、得られたリグノフェノールを以下に示すように、ＩＲ、ＮＭＲ、ＳＥＣ、ＴＭＡ、ＤＳＣ、ＴＧＡによって測定した。なお、ＤＳＣ、ＴＭＡ、及びＴＧＡにおいては、試験例１で得られたリグノフェノールのデータを比較例として挙げる。
【００８８】
このヒノキリグノフェノールをＦＴ−ＩＲにて測定した結果、図１１に示すように、８１５ｃｍ−１（導入クレゾール芳香環隣接２水素の面外変角）、９００ｃｍ−１（アセチル基によるシフト：導入クレゾール芳香環隣接２水素の面外変角）１０００〜１４００ｃｍ−１（グアイアシル骨格：３位にメトキシル基を持つ芳香環の側鎖の伸縮・変角・振動）、１２００〜１３００ｃｍ−１（アセチル基のＣＯＣＨ３アルキル変角振動）、１３５０〜１４５０ｃｍ−１（メチル基対称・非対称変角振動）、１４５０〜１６００ｃｍ−１（芳香環炭素-炭素伸縮振動）、１７００〜１７４０ｃｍ−１（脂肪族・フェノール性水酸基エステルＣ＝Ｏ伸縮振動）、２９３０ｃｍ−１（メチル基／フェニルプロパンユニットプロパン側鎖Ｃ−Ｈ伸縮振動）、の特徴的な吸収ピークが観測された。水酸基に特徴的な伸縮振動ピークを表す３４００ｃｍ−１付近にはピークは現れなかった。
【００８９】
また、ＮＭＲの結果、１．６〜２．０ｐｐｍ（クレゾールメチルプロトンピークのシフト）２．０〜２．３ｐｐｍ（導入クレゾールメチル水素）、３〜４ｐｐｍ（メトキシル基メチル水素）、４．５〜４．８ｐｐｍ（フェニルプロパン単位Ｃ１−Ｃ３水素）、５ｐｐｍ（フェニルプロパン単位Ｃ２水素）、６．５〜７．５ｐｐｍ（芳香環水素）のピークが観察された。また、ＳＥＣの結果、質量平均分子量（Ｍｗ）＝２６０００、数平均分子量（Ｍｎ）＝５８００、分散比４．４であった。
【００９０】
図１２に示すように、ＴＭＡでは試験例１よりも５０℃近く低温の１２０℃付近で変位が観測され、１６０℃でニードルが底部に達し溶融が観察された。図１３に示すように、ＴＧＡの結果、５％質量減少は３２０℃と１７０℃近く向上し、１０％質量減少は３４０℃付近となった。
【実施例３】
【００９１】
実施例３は、針葉樹のリグノフェノールのフェノール性水酸基をアシル化によって修飾した例を示す。なお、実施例３は、実施例１及び２とは、アシル化の方法のみが異なり、同一の操作及び装置の説明は適宜省略する。まず、絶乾リグノフェノール１００ｍｇを３０．０ｍＬのピリジンに溶解させ、クロロギ酸アリル４．５ｍＬを窒素雰囲気下、氷冷下、滴下した。２４時間後、反応混合液を５００ｍＬの冷水に磁気攪拌した後投入し、得られた沈殿を遠心分離で分離後、冷水５０ｍＬで洗浄した。得られた沈殿を凍結乾燥し、ヒノキリグノフェノール（ｐ−クレゾールタイプ）アリルオキシカルボニル基誘導体をリグノフェノールベース収率１２４．６％で得た。
【００９２】
次いで、得られたリグノフェノールを以下に示すように、ＩＲ、ＮＭＲ、ＳＥＣ、ＴＭＡ、ＤＳＣ、ＴＧＡによって測定した。なお、ＤＳＣ、ＴＭＡ、及びＴＧＡにおいては、試験例１で得られたリグノフェノールのデータを比較例として挙げる。
【００９３】
得られたリグノフェノールをＦＴ−ＩＲにて測定した結果、図１４に示すように、７００〜９５０ｃｍ−１（導入ｐ−クレゾール芳香環隣接２水素の面外変角振動：アリルオキシカルボニル基によるシフト）、９５０ｃｍ−１（Ｃ＝Ｃ面外変角振動）、１０００〜１４００ｃｍ−１（グアイアシル骨格：３位にメトキシル基を持つ芳香環の側鎖の伸縮・変角・振動）、１２００〜１３００ｃｍ−１（アセチル基のＣＯＣＨ３アルキル変角振動）、１３５０〜１４５０ｃｍ−１（メチル基対称・非対称変角振動）、１４５０〜１６００ｃｍ−１（芳香環炭素-炭素伸縮振動）、１７００〜１７４０ｃｍ−１（脂肪族・フェノール性水酸基エステルＣ＝Ｏ伸縮振動）、２９３０ｃｍ−１（メチル基／フェニルプロパンユニットプロパン側鎖Ｃ−Ｈ伸縮振動）の特徴的な吸収ピークが観測された。水酸基に特徴的な伸縮振動ピークを表す３４００ｃｍ−１付近にはピークは現れなかった。
【００９４】
ＮＭＲの結果、１．６ｐｐｍ（アリル末端プロトン）１．８〜２．４ｐｐｍ（クレゾールメチルプロトン）、３〜４ｐｐｍ（メトキシル基メチル水素）、４．５〜４．８ｐｐｍ（フェニルプロパン単位Ｃ１−Ｃ３水素）、５〜６ｐｐｍ（アリルプロトン）、６．５〜８．０ｐｐｍ（芳香環プロトン）にピークが観察された。また、ＳＥＣの結果、質量平均分子量（Ｍｗ）＝２５０００、数平均分子量（Ｍｎ）＝５９００、分散比４．３であった。
【００９５】
図１５に示すように、ＴＭＡでは試験例１よりも１００℃近く低温の７０℃付近で変位が観測され、１４０℃でニードルが底部に達し溶融が観察された。図１６に示すように、ＴＧＡの結果、５％質量減少は３００℃と１３０℃向上し、１０％質量減少は３２０℃付近となった。
【実施例４】
【００９６】
実施例４は、針葉樹のリグノフェノールのフェノール性水酸基をアシル化によって修飾した例を示す。なお、実施例４は、実施例１の吸着剤をｐ−クレゾールから２−ナフトールに変更した点のみが異なり、同一の操作及び装置の説明は適宜省略する。まず、絶乾リグノフェノール１００ｍｇを１．０ｍＬピリジンに溶解させ、無水酢酸１．０ｍＬを加えて攪拌し、空気中・室温・暗所に静置した。４８時間後、反応混合液を４０ｍＬの冷水に磁気攪拌した後投入し、得られた沈殿を遠心分離で分離後、冷水３０ｍＬで洗浄した。得られた沈殿を凍結乾燥し、針葉樹未晒しグラウンドパルプリグノフェノール（２−ナフトールタイプ）酢酸エステルをリグノフェノールベース収率１１２．１％で得た。
【００９７】
次いで、得られたリグノフェノールを以下に示すように、ＩＲ、ＮＭＲ、ＳＥＣ、ＴＭＡ、ＤＳＣ、ＴＧＡによって測定した。なお、ＤＳＣ、ＴＭＡ、及びＴＧＡにおいては、試験例３で得られたリグノフェノールのデータを比較例として挙げる。
【００９８】
得られたリグノフェノールをＦＴ−ＩＲにて測定した結果、図１７に示すように、７００〜９５０ｃｍ−１（導入ナフトール芳香環隣接２水素の面外変角振動：アセチル基によるシフト）、１０００〜１４００ｃｍ−１（グアイアシル骨格：３位にメトキシル基を持つ芳香環の側鎖の伸縮・変角・振動）、１２００〜１３００ｃｍ−１（アセチル基のＣＯＣＨ３アルキル変角振動）、１３５０〜１４５０ｃｍ−１（メチル基対称・非対称変角振動）、１４５０〜１６００ｃｍ−１（芳香環炭素-炭素伸縮振動）、１７００〜１７４０ｃｍ−１（脂肪族・フェノール性水酸基エステルＣ＝Ｏ伸縮振動）、２９３０ｃｍ−１（メチル基／フェニルプロパンユニットプロパン側鎖Ｃ−Ｈ伸縮振動）、の特徴的な吸収ピークが観測された。水酸基に特徴的な伸縮振動ピークを表す３４００ｃｍ−１付近にはピークは現れなかった。
【００９９】
ＮＭＲの結果、１．０〜２．７ｐｐｍ（アセチル基メチルプロトン）、３〜４ｐｐｍ（メトキシル基メチル水素）、４．５〜４．８ｐｐｍ（フェニルプロパン単位Ｃ１−Ｃ３水素）、５ｐｐｍ（フェニルプロパン単位Ｃ２水素）、６．５〜８．０ｐｐｍ（ナフチル芳香環水素）にピークが観察された。水酸基に特徴的な伸縮振動ピークを表す３４００ｃｍ−１付近にはほとんどピークは現れなかった。なお、アセチル基の導入により一部の芳香環プロトンピークの低磁場側へのシフトが観察された。
【０１００】
図１８に示すように、ＴＭＡでは試験例３よりもより３０℃近く低温の１４０℃付近で変位が観測され、１８５℃でニードルが底部に達し溶融が観察された。図１９に示すように、ＴＧＡの結果、５％質量減少は２９８℃と１００℃向上し、１０％質量減少は３２０℃付近となった。
【実施例５】
【０１０１】
実施例５は、広葉樹のリグノフェノールのフェノール性水酸基をアシル化によって修飾した例を示す。なお、実施例５は、実施例１とは材料のみが異なり、同一の操作及び装置の説明は適宜省略する。まず、絶乾ブナリグノフェノール１００ｍｇを１．０ｍＬピリジンに溶解させ、無水酢酸１．０ｍＬを加えて攪拌し、空気中・室温・暗所に静置した。４８時間後、反応混合液を４０ｍＬの冷水に磁気攪拌した後投入し、得られた沈殿を遠心分離で分離後、冷水３０ｍＬで洗浄した。得られた沈殿を凍結乾燥し、針葉樹未晒しグラウンドパルプリグノフェノール（２−ナフトールタイプ）酢酸エステルをリグノフェノールベース収率１０５．４％で得た。
【０１０２】
次いで、得られたリグノフェノールを以下に示すように、ＩＲ、ＮＭＲ、ＳＥＣ、ＴＭＡ、ＤＳＣ、ＴＧＡによって測定した。なお、ＤＳＣ、ＴＭＡ、及びＴＧＡにおいては、試験例２で得られたリグノフェノールのデータを比較例として挙げる。
【０１０３】
ＦＴ−ＩＲの結果、図２０に示すように、８１５ｃｍ−１（導入クレゾール芳香環隣接２水素の面外変角）、９００ｃｍ−１（アセチル基によるシフト：導入クレゾール芳香環隣接２水素の面外変角）、１０００〜１４００ｃｍ−１（グアイアシル・シリンギル骨格：３位にメトキシル基を持つ芳香環の側鎖の伸縮・変角・振動）、１２００〜１３００ｃｍ−１（アセチル基のＣＯＣＨ３アルキル変角振動）、１３５０〜１４５０ｃｍ−１（メチル基対称・非対称変角振動）、１４５０〜１６００ｃｍ−１（芳香環炭素-炭素伸縮振動）、１７００〜１７４０ｃｍ−１（脂肪族・フェノール性水酸基エステルＣ＝Ｏ伸縮振動）、２９３０ｃｍ−１（メチル基／フェニルプロパンユニットプロパン側鎖Ｃ−Ｈ伸縮振動）の特徴的な吸収ピークが観測された。水酸基に特徴的な伸縮振動ピークを表す３４００ｃｍ−１付近にはピークは現れなかった。
【０１０４】
ＮＭＲの結果、１．６〜２．０ｐｐｍ（アセチル基メチル水素）、２．０〜２．３ｐｐｍ（導入クレゾールメチル水素）、３〜４ｐｐｍ（メトキシル基メチル水素）、４．５〜４．８ｐｐｍ（フェニルプロパン単位Ｃ１−Ｃ３水素）、５ｐｐｍ（フェニルプロパン単位Ｃ２水素）、６．５〜７．５ｐｐｍ（芳香環水素）にピークが観察された。また、ＳＥＣの結果、質量平均分子量（Ｍｗ）＝８３００、数平均分子量（Ｍｎ）＝４５００、分散比１．８であった。
【０１０５】
図２１に示すように、ＴＭＡでは試験例２よりも５０℃近く低温の１２０℃付近で変位が観測され、１９０℃でニードルが底部に達し溶融が観察された。図２２に示すように、ＤＳＣでは１回目、２回目共に発熱ピークは観察されなかった。図２３に示すように、ＴＧＡの結果、５％質量減少は３１０℃と１００℃向上し、１０％質量減少は３２０℃付近となった。
【実施例６】
【０１０６】
実施例６は、広葉樹のリグノフェノールのフェノール性水酸基をアシル化によって修飾した例を示す。なお、実施例６は、実施例５とはアシル化の方法のみが異なり、同一の操作及び装置の説明は適宜省略する。まず、絶乾ブナリグノフェノール３００ｍｇを３．０ｍＬピリジンに溶解させ、無水安息香酸２５０ｍｇを加えて攪拌し、空気中・室温・暗所に静置した。４８時間後、反応混合液を４０ｍＬの冷水に磁気攪拌した後投入し、得られた沈殿を遠心分離で分離後、冷水３０ｍＬで洗浄した。得られた沈殿を凍結乾燥し、ブナリグノフェノール（ｐ−クレゾールタイプ）安息香酸エステルをリグノフェノールベース収率１１２．４％で得た。
【０１０７】
次いで、得られたリグノフェノールを以下に示すように、ＩＲ、ＮＭＲ、ＳＥＣ、ＴＭＡ、ＤＳＣ、ＴＧＡによって測定した。なお、ＤＳＣ、ＴＭＡ、及びＴＧＡにおいては、試験例２で得られたリグノフェノールのデータを比較例として挙げる。
【０１０８】
ＦＴ−ＩＲの結果、図２４に示すように、８１５ｃｍ−１（導入クレゾール芳香環隣接２水素の面外変角）、９００ｃｍ−１（アセチル基によるシフト：導入クレゾール芳香環隣接２水素の面外変角）、１０００〜１４００ｃｍ−１（グアイアシル・シリンギル骨格：３位にメトキシル基を持つ芳香環の側鎖の伸縮・変角・振動）、１２００〜１３００ｃｍ−１（アセチル基のＣＯＣＨ３アルキル変角振動）、１３５０〜１４５０ｃｍ−１（メチル基対称・非対称変角振動）、１４５０〜１６００ｃｍ−１（芳香環炭素-炭素伸縮振動）、１７００〜１７４０ｃｍ−１（脂肪族・フェノール性水酸基エステルＣ＝Ｏ伸縮振動）、２９３０ｃｍ−１（メチル基／フェニルプロパンユニットプロパン側鎖Ｃ−Ｈ伸縮振動）の特徴的な吸収ピークが観測された。水酸基に特徴的な伸縮振動ピークを表す３４００ｃｍ−１付近にはピークは現れなかった。
【０１０９】
ＮＭＲの結果、１．６〜２．０ｐｐｍ（クレゾールメチルプロトンピークのシフト）、２．０〜２．３ｐｐｍ（導入クレゾールメチル水素）、３〜４ｐｐｍ（メトキシル基メチル水素）、４．５〜４．８ｐｐｍ（フェニルプロパン単位Ｃ１−Ｃ３水素）、５ｐｐｍ（フェニルプロパン単位Ｃ２水素）、６．５〜７．５ｐｐｍ（芳香環水素）ピークが観察された。また、ＳＥＣの結果、質量平均分子量（Ｍｗ）＝８７００、数平均分子量（Ｍｎ）＝４７００、分散比１．９であった。
【０１１０】
図２５に示すように、ＴＭＡでは試験例２より４０℃近く低温の１３０℃付近で変位が観測され、１５０℃でニードルが底部に達し溶融が観察された。ＤＳＣでは１回目、２回目共に発熱ピークは観察されなかった。図２６に示すように、ＴＧＡの結果、５％質量減少は３１０℃と１００℃向上し、１０％質量減少は３３０℃付近となった。
【０１１１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【０１１２】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【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】
2011256381.tif 000009
【図９】
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【図１０】
2011256381.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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