JPS6372400A - メタン発酵促進剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はメタン発酵促進剤に関する。

石油ショック以降、農畜、林産廃棄物、食生活廃′ｉｊ
１．物等Ｆｆ８Ｓ物の浄化と同時に熱エネルギー源の回
収法としてメタン発酵が注目されている。

（従来の技術） 近年、し尿、下水処理施設の普及に伴ってし尿、下水の
高濃度処理が可能となっており、汚泥発生量が少ない等
の利点を有する嫌気消化法（メタン発酵法）が、し尿処
理場に於て一般的に行なわれているが、反面、消化槽温
度を高めるため加温を必要とし、消化期間が長期に及ぶ
などの欠点をイ「する。

例えば、あるメタン発酵試験では、ガス化が９０％進行
するのに２０°Ｃでは９０日を要し、３０°Ｃでは２８
日、また、汚泥ダラム当り、ガス発生量は２０°Ｃで４
５０ｍ１に対し、３０°Ｃでは７６０Ｉｌｌｌと極めて
温度依存性が高く、従って実操業では３０〜３５°Ｃで
処理が行われ、また消化日数も通常２０〜３０日を要し
ているのが現状である。

（発明が解決しようとする問題点） このような現状に鑑み、常温に於ては勿論、低温に於て
もガス化速度が大きく、メタンガス発生量を増加させる
方法について、種々検討を行った結果、以下に詳記する
本発明を完成したものである。

（問題点を解決するための手段） 即ち、本発明は （但し式中、Ｒは塩素原子、ニトロ基、またはメルカプ
ト基を示し、０は１または２のアルキレンを示す）で示
されるＮ−アシルラクタム類化合物からなるメタン発酵
促進剤に関する。

（作　用） 本発明のＮ−アシルラクタム類化合物の製造方法は既に
周知の方法であり、例えば以下の方法により製造するこ
とができる。

（１）ラクタムと酸無水物との反応、（２）ラクタムと
酸クロリドとの直接反応、（３）３級アミン類あるいは
ジメチルホルムアミド存在下でのラクタムと酸塩化物と
の反応、（４）ラクタムのアルカリ金属塩と酸塩化物と
の反応、（５）ラフチムニ−チルと酸塩化物との反応、
（６）トリメチルシリル化ラクタムを経由した酸クロリ
ドとの反応、（７）２−クロロピリジニウム塩による酸
との中間体とラフチムニ−チルとの反応などにより製造
することができる。

例えば、ラクタムと酸クロリドとの直接反応で製造する
方法について云えば、３−（４−二トロ）フェニルプロ
ピオン酸、または３−（４−クロロ）フェニルプロピオ
ン酸を、塩化チオニル、五塩化リン、三塩化リン、塩化
オキサリル等で酸クロリド化した後、２−ピペリドンと
反応させることによって、Ｒが塩素原子、ニトロ基であ
るＮ−アシルラクタム化合物を製造することができる。

また、３−（４−メルカプト）フェニルプロピオン酸の
メチルエステル化物のメルカプト基をベンジル化するこ
とによりチオベンジルエーテル このメチルエステルを加水分解し、上記化合物で同様に
酸クロリド化後、２−ピペリドンと反応させ次に水素化
分解することによって、一般式におけるＲがメルカプト
基のＮ−アシルラクタム化合物を製造することができる
。

更に、前記一般式中−（Ｃ：Ｈ．）、−のｎが１の場合
には、上記の原料化合物に代え、２−（４−二１・口）
フェニル酢酸、２−（４−クロロ）フェニル酢酸等を用
いることによりｎが１で構成されるＮ−アシルラクタム
化合物を得ることができる。

本発明促進剤は、一般にはメタン発酵槽に添加するが、
メタン発酵原料の有機物に添加しても良いし、発酵中の
槽に単味で添加してもよい。

促進剤の添加形態としては、液状であっても粉末状であ
ってもよく、その使用３１１合は特段限定されないが、
有機物１００重１部に対して０．０１〜０．１重量部が
好ましい。

（実施例） 以下に本発明を実施例により更に説明するが、本発明は
これらに限定されるものではない。

また、％は特にことわらない限り全てｆｆｌ量％を示す
。

製造例Ｉ Ｐ−クロロ桂皮酸３．０ｇをメタノール１００ｍｌに溶
解させ、５％パラジウムカーボンを触媒とし、水素気流
中、室温で攪拌下８時間保持し、反応後メタノールを留
去し、３−（４−クロロ）フェニルプロピオン酸を得る
．次に塩化チオニルを原料に対して１。

３倍モル加え、還流条件下８０°Ｃ、３時間保持する。

反応後、減圧下で塩化チオニルおよび塩酸ガス、二酸化
イオウガスを除去し、２倍モルの２−ピペリドンを溶解
した無水ピリジン溶液を加え、塩化カルシウム管を取り
つけ８０℃で５時間保持する。

反応後エーテルを加え、エーテル層を分取後、これをＩ
Ｎ塩酸水溶液、ＩＮ水酸化すトリウム水溶液、水で順に
洗浄し、脱水後エーテルを留去し．　１−［３−（４−
クロロフェ゛ニル）プロパノイル］−２−ピペリド３、
。

ン幹噂ｇを得た。

製造例２ 濃硝酸水（６５％）　１４ｍ　ｌと濃硫酸１４ｍｌの混
合物を水浴で１０°Ｃに冷却し、攪拌下１時間を要して
３−フェニルプロピオン酸６．４ｇを反応混合物の温度
が２０°Ｃを超えない様に滴下する。加え終わったら１
時間室温で攪拌する。これを水１００ｍｌに注いで、析
出した沈澱をガラスフィルターを用いてろ別し、エタノ
ールから再結晶すると淡黄色結晶の３−（４−二トロ）
フェニルプロピオン酸７．１ｇを得た．これを実施例１
と同様の操作により、酸クロリド化を行った後、２−ピ
ペリドンと反応させて、１−［３−（４−二１・得た。

製造例３ ３−（４−アミノ）フェニルプロピオン酸４．８ｇを濃
塩酸６ｍｌを加えた３００ｍ１の水に溶解さゼ、液温を
０〜５℃に保持しながら亜硝酸ナトリウム２．１ｇを溶
解した水溶液１０ｍ１を加えて、ジアゾニウム塩とした
後、この温度で硫化ナトリウム９水和物７．８ｇ、イオ
ウ粉末１．０ｇ、水酸化ナトリウム１．２ｇを水１５＋
ｇｌに溶解した水溶液を、攪拌下２０分間要して加え、
さらに室温で４時間攪拌した後、濃塩酸を加え得られた
淡黄色沈澱物をろ別し、エタノールで再結晶したものを
、酢＠　５０　ｍ　ｌに溶解させ、これに亜鉛粉末５ｇ
を添加して攪拌下、４時間還流を行ない、冷却後析出し
た３−（４−メルカプト）フェニルプロピオン酸４．６
ｇをろ別した９次にこの物質１ｇに５ｗ／ｖ％硫酸メタ
ノール１０ｍ１を加え、還流条件下８０℃で６時間保持
し、反応後エーテルを加え、エーテル層を分取後、これ
をＩＮ水酸化ナトリウム、水の順に洗浄し、脱水後エー
テルを留去し、メチルエステルを得る。メチルエステル
を１０倍量のジメチルホルムアミドに溶解後、等モルの
無水炭酸カリウムを加え、次に等モルの塩化ベンジルを
加え、還流条件下８０℃で６時間保持し、反応後エーテ
ルを加え、ＩＮ塩酸溶液、ＩＮ水酸化ナトリウム溶液、
水の順でエーテル層を洗浄後、エーテルを留去しチオベ
ンジルエーテルを得る。チオベンジルエーテルにＩＮ水
酸化カリウム水溶液を倍量加え、１８０〜１９０℃に加
熱し、油状物が消失し、白色懸濁物となった時点で冷却
する。白色懸濁物をろ別し、過剰のエーテルに溶解後、
ＩＮ塩酸溶液、水の順に洗浄し、脱水後、エーテルを留
去し白色粉末１．３ｇを得た。これを実施例１と同様の
操作により、酸クロリド化を行ない、次に２−ピペリド
ンと反応させた後、酢酸エチルに溶解させ、５％パラジ
ウムカーボンを触媒とし、水素気流中で攪拌下、室温で
５時間保持し、反応後酢酸エチルを留去し、１−［３−
（４−メルカプトフェニル）プロパノイル］−２−ピペ
リ製造例４ ２−（４−クロロ）フェニル酢酸２．０ｇに塩化チオニ
ルを１．３倍モル加え、還流条件下８０°Ｃ１２時間保
持する。反応後、減圧下で塩化チオニル、塩酸ガス、及
び二酸化イオウガスを除去し、これに１．５倍モルの２
−とベリトンを無水ピリジンの２０ｍ１に溶解した溶液
を加え、反応器に塩化カルシウム管を取りつけ８０°Ｃ
で３時間保持する。

反応後エーテルを分取し、これをＩＮ塩酸水溶液、ＩＮ
水酸化ナトリウム水溶液、及び水で順に洗浄し、脱水後
エーテルを留去し、１−［２−（４−クロロフエλ、３ ニル）エタノイル１−２−ピペリドン□□□ｇを得た。

第１表に以後使用する物質名とその試料記号を記載する
。

実施例１ 第２表に示すメタン菌培地において消化スラッジ（し尿
処理）を約２ケ月間にわたり馴養後、種汚泥とした。第
１表に示した物質１■を１ｒＡ１の酢酸エチルに溶解後
、５μｌを七ブタム付スクリューバイアルビン（５ｍｌ
）に添加し、減圧下で酢酸エチルを除去後、第３表に示
す滅菌済み試験培地ＩＬに前記種汚泥を２０ｍ１　添加
し、バイアルビンに５ｍｌづつ分注し、３０°Ｃで培養
を行なった０本試験はすべて榎気培禿装置を使用して行
なった。

ヘッドスペースガス中のメタン濃度の変化をガスクロマ
トグラフで測定を行ない、ヘッドスペース容量によりメ
タンガス１を算出した結果を第４表に示した。

第１表 第２表 ４水塩 モリブデン酸ナト　　Ｏ，００１ｇ リウム・２水塩 す’ｙｅｌ１２力’Ｊ　’Ｆ　ム３．４８ｇリン酸１カ
リウム　　２．７２ｇ 蒸留水　　　　　　　１０００ａｌ 第３表 第４表 ※　発酵液量 実施例２ し尿処理場嫌気発酵汚泥を種汚泥とし、第５表に示す原
水に対する発酵試験を行なった。有ａ物ｊｔｔｒを１０
ｇ／ｌとし、１時間７日の断続攪拌下３０℃に深っな、
試料添加量をＩＢ／ｌ・回として開始時、１０日目に各
々第１表に示す物質を添加した。

結果を第６表に示す。

第５表 第６表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一般式　 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し式中、Ｒは塩素原子、ニトロ基、またはメルカプ
   ト基を示し、ｎは１または２のアルキレンを示す）で示
   されるＮ−アシルラクタム類化合物からなるメタン発酵
   促進剤。