セルロース誘導体を合成する新戦略―金属触媒による還元的脱酸素化―

2026-08-19 京都大学

セルロースはカーボンニュートラルに貢献するバイオマス材料として重要だが、化学修飾による誘導体の種類は限られていた。京都大学などの研究グループは、市販のセルロースアセテートを金属触媒による「還元的脱酸素化」で変換し、従来とは異なる化学構造を持つエチルセルロースを合成することに成功した。得られたエチルセルロースは市販品と異なる物性を示し、直接合成する場合と比べて工程を短縮できる利点も確認された。本手法はセルロースだけでなく、多糖、オリゴ糖、単糖にも適用可能とされ、これまで合成が困難だった糖由来材料の開発につながる可能性がある。石油由来高分子の代替材料創出や、バイオマス資源の高度利用を通じたカーボンニュートラルへの貢献が期待される。

セルロース誘導体を合成する新戦略―金属触媒による還元的脱酸素化―
本研究の概要(作成:佐藤佑樹)

<関連情報>

⾦属触媒を⽤いた市販セルロースアセテートの還元的脱酸素化による6位優先的置換エチルセルロースの合成と性質 Synthesis and properties of ethyl cellulose preferentially substituted at C6 position via metal-catalyzed reductive deoxygenation of commercial cellulose triacetate

Yuuki Sato, Naotaka Nishio, Hiroshi Kamitakahara
Carbohydrate Polymers  Available online: 10 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2026.125750

Abstract

This study describes a novel method for synthesizing ethyl cellulose (EC) via the metal-catalyzed reductive deoxygenation of commercial cellulose triacetate (CTA). Herein we explore suitable combinations of group 13 metal catalysts and hydrosilanes that enable the conversion of acetyl groups on CTA to ethyl groups, followed by the characterization and functional analysis of the resulting EC. The combination of InBr3 and triethylsilane successfully reduced CTA with various molecular weights, affording EC derivatives with ethyl, acetyl, and triethylsilyl substituents. The removal of the acetyl and triethylsilyl groups yielded water-soluble ECs with a degree of substitution of ethyl groups between 0.5 and 0.7. NMR analyses revealed that the reductively synthesized ECs unexpectedly had ethyl groups preferentially substituted at the C6 position (≈60%), contrary to EC synthesized by the SN2 reaction, which show preferential ethylation at the C2 position. Moreover, the ECs obtained via reduction exhibited different aggregation behaviors in aqueous solutions from those synthesized via nucleophilic substitution. These results indicate that the reductive deoxygenation of CTA affords EC with a substitution pattern distinct from that of conventionally synthesized ones, leading to unique functions. This study paves the way for a new synthetic paradigm that expands structural and functional diversity of cellulose ethers.

0502有機化学製品
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