CN105324030A - 四氢呋喃-2,5-二甲醛(二甲酰-四氢呋喃,dfthf)以及用于制造其的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了四氢呋喃-(THF)-2,5-二甲醛和制备其的方法。该方法涉及在高达约50℃的温度下，在惰性有机溶剂中将THF-二醇与氧化剂反应。该方法可以使用HMF或THF-二醇作为起始材料，并且使得THF-二醇单步转换为前体材料，该前体材料能够转化为众多呋喃衍生化合物。可以根据某些反应方法修饰THF二甲醛，以产生新的或现有的衍生化合物。

Description

四氢呋喃-2,5-二甲醛(二甲酰-四氢呋喃,DFTHF)以及用于制造其的方法
优先权声明
本申请要求于2013年6月28日提交的美国临时申请号61/840,896优先权的权益，该申请的内容结合在此。
技术领域
本发明涉及呋喃甲醛分子，涉及制备此类分子的具体方法，涉及从此类分子制得的某些衍生化合物或材料，以及制得某些衍生化合物的方法。
背景
近年来，因为生物质的丰富、可再生性、以及全世界范围内分布，越来越多的努力致力于寻找利用生物质作为原料用于生产有机化学品的方法。当考虑到可能的下游化学处理技术时，糖转化为增值化学品是非常重要的。近来，因为它有助于实现可持续能源供应和化学品生产的主要途径，所以从糖生产呋喃衍生物在化学和催化研究中已经变得激动人心。
环状的双功能材料通常被用作聚合物合成中的单体以及作为中间体。由于这些双功能材料目前源自日益稀缺的并昂贵的石油来源，基于可再生来源的替代品已在近年来具有越来越大的兴趣。生物质包含可以转化为增值产品的碳水化合物或糖(即，己糖和戊糖)。非食物用途的生物质衍生产品的生产是一个不断壮大的行业。基于生物的燃料是一个越来越感兴趣的应用的实例。另一个感兴趣的应用是从可再生烃源使用生物质作为原料用于合成各种化工原料。
碳水化合物代表最丰富的生物学上衍生的或可再生的来源原料用于生产类此可替代材料，但是碳水化合物容易烧焦并且通常不适于在形成和加工所得聚合物组合物中遇到的高温。此外，与具有低官能度的基于石油的疏水性脂肪族的或芳香族的原料相比，碳水化合物例如多糖类是复杂的，超过了功能化的亲水性材料。
因此，研究人员已经试图生产基于生物的材料，这些材料源自碳水化合物但是更低度功能化，例如，2,5-呋喃二甲酸(FDCA)、块茎糖酸和异山梨醇，这些碳水化合物可以作为单体以及共聚单体或在有用的基于生物的单体或共聚单体的合成中作为中间体。
作为容易从可再生资源制得的另一种重要的中间体物质，尤其是碳水化合物，2,5-(羟甲基)呋喃甲醛(HMF，还称2,5-(羟甲基)-糠醛)是一种可再生的、基于单糖的结构单元。
HMF是一种用于形成各种呋喃环衍生物的适合的起始材料，这些衍生物是用于各种化学合成的已知中间体，并且作为通常源自石油来源的基于苯的化合物的潜在替代物。由于其多种功能，已经提出可以利用HMF来生产各式各样的产品例如聚合物、溶剂、表面活性剂、药物、和植物保护剂。作为取代基，可以将HMF的衍生物与具有对应基于苯的环的化学品相比较，或者与包含呋喃或四氢呋喃的其他化合物相比较。因此，HMF和2,5-双取代的呋喃以及四氢呋喃衍生物在来自可再生农业资源的中间体化学品领域中具有较大潜力。然而，为了与基于石油的衍生物竞争，来自常见农业资源材料例如糖的HMF衍生物的制备必须是经济的。
THF-二醇、或2,5-双(羟甲基)四氢呋喃是感兴趣的基于生物的材料的另一个实例。然而，在数量上参考文献相对较少。这可能部分因为在商业规模数量上(从该商业规模数量上制备THF-二醇和THF-二醇的衍生物)HMF的数据不可用，尽管已经长时间进行努力来开发用于制得HMF的有效的方法，参见美国专利申请公开号2009/0156841，桑伯恩(Sanborn)等人。多年来，研究人员已经开发出借助HMF的还原将HMF转化到更容易使用的化合物例如2,5-双-(羟甲基)-四氢呋喃(THF-二醇)中的方法。典型地，使用拉尼镍还原制备THF-二醇。此方法的改进是使用镍和锆催化剂体系制备的方法，如在美国专利号7,393,963B2，桑伯恩(Sanborn)等人中所述，通过引用以其内容结合在此。
THF-二醇是一种少见但通用的有机化合物，该有机化合物作为起始材料用于增塑剂、树脂、表面活性剂、药物和农药的各种合成具有较大潜力。由于来自两个-OH基团的THF-二醇的双功能反应性，可以将THF-二醇用作聚合物(例如聚氨基甲酸酯(预聚合物、铸塑弹性体、热塑性弹性体、反应注射成型和纤维如氨纶)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、同聚物和共聚物的大家族、以及共聚酯-醚热塑性弹性体)领域中的前体材料。
保证了利用基于生物的原料材料的更好并更容易的方法。本发明可以提供一种可以轻易从HMF通过THF-二醇衍生出二甲酰基四氢呋喃(DFTHF)的途径。因为DFTHF与另一种HMF衍生的分子实体，2,5-二甲酰基呋喃(DFF)，在结构上类似，该分子实体非常明确作为基于呋喃的聚合物和其他材料的单体(参见例如，(Partenheimer)等人，高级合成与催化(Adv.Synth.Catal.)2001,343,102-111；甘迪尼(Gandini)等人，国际聚合物(Polym.Int.)1998,4,987；鲍姆嘉通(Baumtarden)等人，欧洲化学期刊(Chem.Eur.J.)1998,4,987，(Xiang)等人，国际聚合物(Polym.Int.)2013)，此途径可以打开一种解决从基于生物材料制得有用化合物的需求的方法，该方法将在不断增长的、基于生物的“绿色”化学品工业中受到欢迎。
本发明的概述
本披露内容部分涉及用于从四氢呋喃(THF)-二醇或5-(羟甲基)-糠醛(HMF)制备2,5-二甲酰基四氢呋喃(DFTHF)的方法。根据第一实施例，该方法涉及提供包含THF-二醇和惰性有机溶剂的反应混合物；在高达约50℃的反应温度下，将THF-二醇与氧化剂反应，以产生THF-2,5-二醛。该反应可以在非惰性气氛如空气中进行。该氧化剂展现出与伯醇部分的选择反应性。该氧化剂不与大气氧或水蒸汽反应，并且抑制所得的THF-2,5-二醛的进一步氧化。在另一个实施例中，该方法包括在根据以上反应的选择性氧化之前的还原步骤中首先将HMF转化为THF-二醇。
在另一个方面中，本披露内容涉及通过上述方法生产的二甲酰基四氢呋喃(DFTHF)。THF-2,5-二甲醛是以至少60％的反应产率进行生产的，并且在从副产物中分离THF-2,5-二甲醛之后，是以至少50％的分离收率。在所得的混合物中THF-二醇和THF-2,5-二甲醛以顺式：反式非对映异构体的90:10的比率存在。
在另一个方面中，本披露内容描述了各种衍生化合物，这些衍生化合物可以根据可供用于有机合成的各种化学反应从作为起始或前体材料的THF-2,5-二甲醛制成。此类衍生材料可以被用做现有化合物的取代基或各种应用中新的化学结构单元。
将在以下详述中披露本合成方法和材料化合物的另外特征和优点。应理解的是上述概述以及以下详细说明和实例都仅代表本发明，并且旨在提供理解如权利要求所述的本发明的概述。
发明详述
部分I-描述
当进行将THF-二醇完全氧化成羧酸时，第一阶段氧化产物是THF二甲醛。THF二甲醛是一种对各种后续修饰开放的通用的化合物。THF-二甲醛可以打开使得更有效或更容易并更好使用HMF和/或THF-二醇作为起始材料并且使得更方便化学合成的途径。本发明能赋予一种使THF-二醇成为能够转化为众多呋喃衍生化合物的前体材料的单步转化方法。
相对于异己糖醇或其他基于生物的不对称的二醇，THF-二甲醛的明显的并有利的特征是关于呋喃氧的固定手性中心，该手性中心消除了反转构型的可能性。因为衍生物化学将发生在羰基部分，所以在α位的固定的手性中心没有经历倒置或反应。固定立体化学是在合成应用中用于官能控制的所希望的特征。因此，THF-二甲醛被用作多种潜在化合物的前体化学材料，包括例如：药物或药学前体化合物、聚合物或塑料、有机酸、溶剂、流变学调节剂(例如，表面活性剂、分散剂)、等等。
A.THF-二甲醛的制备
本发明部分涉及制造四氢呋喃-(THF)-2,5-二甲醛的方法。该方法可以使用HMF或THF-二醇作为起始材料。在一个实施例中，该方法涉及：提供包含THF-二醇和惰性有机溶剂的反应混合物，在约10℃至约50℃之间的反应温度下，在非惰性气氛中，将THF-二醇与氧化剂进行反应。
在某些实施例中，该THF-二醇可以希望地衍生化为HMF的还原产物。当从HMF制得时，能够实现顺式种类超过反式种类的主要的非对映异构体比例。可以产生约THF-二醇分子的顺式：反式混合物的90:10比例。相比之下，当THF-二醇是从石油化学的来源制得时，该顺式：反式分子是处于外消旋混合物(50:50)。本方法的该特征允许在THF-二甲醛分子的反应性部分的手性中的选择性提高。因此，使用HMF作为起始碳来源的优点是因为较高纯度产物的顺式种类的优势，在衍生化THF-二甲醛后具有更容易分离的可能性。
因为，如上文所述，在氧化THF-二醇之前，通过还原进行将HMF转化为THF-二醇的初步操作。因为醛基基团一般在任何还原条件下将会比芳香族双键更容易还原，所以由于HMF环状结构中的双键，直接从HMF产生THF-二甲醛是不可能的。因此，如方案1所示，为了产生THF-二甲醛，需要首先将HMF完全还原为THF-二醇，并且然后有选择地氧化来形成二醛。
方案1：
在将THF-二醇转化为相应THF-2,5-二甲醛的过程中，氧化剂在单步骤反应中进行了THF-二醇羟基基团适度的、有限的氧化。即，THF-二醇和氧化剂应当以一种受控的、选择性的方式自发进行反应。氧化剂展现出与一级醇部分的选择性反应，并且抑制进一步氧化所得的THF-2,5-二醛。令人希望的是，该氧化剂是无毒的并且是在空气中不与大气氧或水蒸汽反应。THF-二醇的每羟基(OH)-基团消耗最少一当量的氧化剂。
在某些实施例中，该反应可以从约12℃或15℃至约35℃或45℃的温度范围内进行。典型地，该反应温度是处于从约18℃或20℃至约25℃或28℃范围中的环境室温。
该氧化剂可以是，例如，戴斯-马丁氧化剂(DessMartinPeriodinane，DMP)。其他替代合成方法可以使用氯铬酸吡啶鎓(PCC)氧化，其中铬从+6还原成+3，或在斯文氧化条件下(二甲基亚砜(DMSO)，草酰氯)。然而，当使用斯文(Swern)氧化方案时，鉴于二甲基硫醚是需要小心处理并废弃的麻烦的副产物之一，斯文氧化方法并不适宜。
如附带实例1中所证实的，本合成方法可以导致THF-二甲醛的令人满意的产量。例如，THF-2,5-二甲醛可以是以至少60％的反应产率进行生产的，并且可以按至少50％的分离收率从未反应杂质或副产物中分离。总体来讲，该方法可以从THF-二醇和/或HMF起始材料中以至少50％的相当高的摩尔产量生产THF-二甲醛，典型的是约55％至约70％或72％。在反应条件的适当控制和提高的分离技术(例如，色谱法)下，可以获得THF-二甲醛的约75％-80％-90％或更好的产率。可以从商业或从相对廉价、可广泛获得的生物学上衍生的原料合成来获得HMF。
B.THF-二甲醛衍生物
在另一个方面中，本披露内容涉及某些呋喃衍生化合物和用于其制备的方法。可以根据某些反应方法修饰本THF二甲醛，来产生来自呋喃二甲醛的新的或常规生产的衍生化合物。例如，设想在后续反应中，可以进一步将THF-二甲醛氧化成其酸形式并且然后使用THF-二甲酸作为聚合反应中对苯二甲酸酯的替代化合物。
一旦根据如所述方法合成THF-二甲醛，那么它可以借助相对直接的方法，直接并容易地被转化为其他呋喃衍生化合物。例如，可以使THF-二甲醛反应以进行以下反应中的至少一种：1)氧化；2)希夫碱(例如，亚胺)形成；3)磺酰亚胺化(sulfonimidation)，在还原成磺酰胺之前(例如，药物前体)；4)合成单缩醛和双缩醛；5)还原氨基化；6)羟醛缩合；7)羟醛加成；8)苯亚胺化(benzimidation)，随后还原脱苄基作用(例如，双-2,5-(氨基-甲基)-THF)；9)Corey-Fuchs反应(例如，四-溴-二-乙烯基-THF)；10)肟形成，随后还原成经取代的羟基胺(例如，双(烷基-羟胺))；11)格利雅加成(Grignardaddition)，例如在方案2中在概念上描述的。
方案2：THF-二甲醛多功能性
其中[O]是氧化，R＝H、烷基、烯基、炔基、或芳基类。其他反应，例如在附加实例中所证实的维蒂希反应(Wittigreaction)(叶立德加成(ylideaddition)，消除)，也可以用来从THF-二甲醛生产衍生化合物。
表1呈现了可以从在方案2中所述反应的每种类型中制得的具体呋喃衍生化合物的一些示意性实例。这些实例旨在是非限制性的，并且类似化合物也涵盖在内。
表1.
反应和实例的上述列表并不旨在是衍生化合物的详尽的目录，而仅仅是代表性衍生物的一个非限制性示例。以下部分II呈现出可以从本发明THF-二甲醛合成的呋喃衍生化合物的其他实例。
部分II.-实例
A-THF-二甲醛制备
实例1：以下是用于合成THF-2,5-二醛C(顺式)和D(反式)的方案的实例。
试验：将配备有锥形涂覆有PTFE的磁力搅拌棒的50mL的圆底烧瓶，填充以100mg的THF二醇(9:1drA与B，0.756mmol)，704mg的戴斯-马丁氧化剂(DMP，1.67mmol)，以及25mL的无水二氯甲烷。将混合物在室温(～20°-23°)下搅拌24小时。在这段时间之后，观察到大量的白色固体，将其通过过滤去除。然后将滤液直接倾倒在预先制造的硅胶柱上，其中使用5:1至1:1己烷：乙酸乙酯梯度的快速色谱表明在在真空中溶剂蒸发后具有0.48的Rf、并且称重51mg的C和D(以及非对映异构体)(52％的理论值)。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm)C:9.70(s,2H),4.62(m,2H),2.20(m,2H),2.00(m,2H)。D:9.76(s,1H),9.72(s,1H),4.57(m,2H),2.17(m,2H),1.97(m,2H)。13CNMR(125MHz,CDCl3)C:201.24,94.04,23.33。D:200.99,92.72,22.81。
B-THF-二甲醛的衍生物
在以下实例中，主要的(顺式)异构体(～90％)示于反应方案中；然而，应当理解反式异构体也将以约10％存在于最终产物中。
实例2：羟醛缩合：(3E,3’E)-4,4’-((2R,5S)-四氢呋喃-2,5-二基)双(丁-3-烯-2-酮)，B的合成。
试验：将配备有涂覆有1/4”PTFE的磁力搅拌棒的10mL的圆底烧瓶，填充以100mg的A(0.780mmol)，175mg的KOH(3.12mmol)，573μL的丙酮(7.80mmol，10当量)，以及5mL无水乙醇。将该混合物在室温下搅拌24小时。在这段时间之后，去除等分试样(～1mL)：点样到正相TLC板上，其表示单独的点Rf＝0.61，在乙酸乙酯流动相中用10％己烷展开后钼酸铈染色。A的特征性条带(Rf＝0.49)的明显是不存在的，说明了这种试剂的完全转化。将第二等分试样用氘化丙酮进行稀释，并且通过1HNMR(400MHz)检查，表明无特征性醛共振频率并且因此确证A已经完全转化。然后将该混合物转移到125mL烧杯中并且用25mL体积的二氯甲烷和水稀释，然后转移到125mL分液漏斗中。去除有机溶相，用5mL二氯甲烷萃取水相x3，并且用无水硫酸钠干燥合并的有机相并且在真空中浓缩，产生呈淡黄色半固体的142mg的B(理论值的88％)。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm)6.99(m,2H)6.12(d,J＝13.6Hz,2H),4.61(m,2H),2.42(s,6H),2.02(m,2H),1.92(m,2H)；13CNMR(100MHz,CDCl3),δ(ppm)195.6,148.2,129.6,86.1,26.1,19.9
实例3：维蒂希反应(叶立德加成(ylideaddition)，消除)：(2E,2’E)-二甲基3,3’-((2R,5S)-四氢呋喃-2,5-二甲基)二丙烯酸酯，B的合成。
试验：将配备有1/4”PTFE磁力搅拌棒的10mL的圆底烧瓶填充以100mg的A(0.780mmol)，523mg的甲基-(三苯基亚膦基)乙酸酯(1.56mmol)，以及5mL无水THF。将该混合液在室温搅拌过夜。在这段时间之后，去除等分试样(～1mL)：点样到正相TLC板上，其表示两个点Rf1＝溶剂前沿，UV-Vis辐照(三苯基氧化膦)，Rf2＝0.55，在乙酸乙酯流动相中用10％己烷展开后钼酸铈染色。A的特征性条带(Rf＝0.49)的明显是不存在的，说明了这种试剂的完全转化。将第二等分试样用氘化丙酮进行稀释，并且通过1HNMR(400MHz)检查，表明无特征性醛共振频率并且因此确证A已经完全转化。然后将该混合物转移到125mL烧杯中并且用25mL体积的二氯甲烷和水稀释，然后转移到125mL分液漏斗中。去除有机相，用5mL二氯甲烷萃取水相3次，并且用无水硫酸钠干燥合并的有机相并且在真空中浓缩，产生呈疏松无色油的140mg的B(理论值的76％)。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm)6.86(m,2H)6.01(d,J＝13.0Hz,2H),4.50(m,2H),3.81(s,6H),2.01(m,2H),1.90(m,2H)；13CNMR(100MHz,CDCl3),δ(ppm)165.1,147.4,125.0,83.9,50.7,19.4。
实例4：格利雅反应：((1S,1’R)-1,1’-((2R,5S)-四氢呋喃-2,5-二基)双(丁-3-烯-1-醇)B、和非对映异构体C的合成。
试验：将配备有1/4”PTFE磁力搅拌棒的单颈、烘干的、10mL的圆底烧瓶填充以100mg的A(0.780mmol)以及5mL无水THF。然后将颈用橡胶垫片塞住并且附接氩气进气口。然后将烧瓶浸入到冰/盐水浴(-10℃)中，并且同时剧烈搅拌并且在氩气保护下，经10分钟滴加1.56mL的烯丙基溴化镁(在乙醚中的1M，1.56mmol)。然后去除该盐水，并且在室温下将混合物继续搅拌过夜。在这段时间之后，用10mL的二氯甲烷和10mL的水稀释该溶液，并且将所得的双相混合物转移至分液漏斗。底层分区，并且用5mL体积的二氯甲烷萃取水层两次。然后合并有机层，用无水硫酸钠干燥并且在减压下浓缩，产生呈浅黄色疏松油的121mg的B和C(理论值的73％)。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm)5.81(m,2H)5.02(m4H),4.55(m,2H),3.62(m,2H),3.55(m,2H),2.22(m,2H),2.01(m,2H),1.88(m,2H),1.79(m,2H)；13CNMR(100MHz,CDCl3),δ(ppm)133.3,117.0,84.1,77.3,39.4,29.7。
直接相邻的手性中心的产生潜在打开了通向多种立体异构体的途径(例如，24＝16种可能的结构)。
实例5.还原氨基化：2,2’-((((((2R,5S)-四氢呋喃-2,5-二基)-双(亚甲基))双(氮烷二基))双(乙烷-2,1-二基))双(氮烷二基))二乙醇，B的合成
试验：将配备有1/4”PTFE磁力搅拌棒的单颈10mL的圆底烧瓶填充以100mg的A(0.780mmol)，158μL的氨乙基乙醇胺(AEEA，1.56mmol)，以及5mL的无水乙醇。然后将冷凝器附接到颈上并且使混合物回流4h。在这段时间之后，去除等分试样，通过1HNMR(400MHz，CDCl3)分析，其披露了对A具有特异性(～9.7ppm)的醛信号的缺失。然后将混合物冷却至室温，与500mg的5％Pd/C一起转移至75mL帕尔(Parr)容器中。在密封后，将容器用H2填充直至压力表读出200psi，并且高架搅拌开始。在1h后去除等分试样，并且通过1HNMR(400MHz，CDCl3)分析，其揭示无亚胺中间体的特征性信号(～7.7ppm)。然后过滤混合物并且在减压下浓缩，从而提供227mg的无色油(理论值的96％)。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm)3.92(m,2H),3.65(m,2H),3.44(t,J＝6.2Hz,4H),2.85(m,2H),2.77(m,4H),2.55-2.50(m,10H),2.01(m,2H),1.71(m,2H)；13CNMR(100MHz,CDCl3),δ(ppm)82.5,63.4,52.0,51.5,50.6,49.7,33.5。
实例6：Heyns氧化：(2R,5S)-四氢呋喃-2,5-二甲酸，B的合成。
试验：将配备有磁力搅拌棒的单颈100mL的圆底烧瓶填充以1.00g的A(7.80mmol)，1.61g的5％Pt/C(200g/molHMF)，3.99g的NaHCO3(47.6mmol)和60mL的去离子水。然后将烧瓶的瓶颈用橡胶垫片加帽并且通过18号不锈钢针附加进气口，该进气口的斜面尖端位于非均匀的溶液的底部附近。此外，六个2英寸、16号针刺穿隔膜，用作气孔。伴随着搅拌，将烧瓶浸入到油浴中并且在空气剧烈喷射下在60℃下加热持续24小时的时间段。在这段时间之后，通过过滤去除Pt/C，并且通过硅胶薄层层析法，使用在乙酸乙酯显影溶液中的20％甲醇和用于斑点照射的UV灯分析水性残余物。观察到位于基线的单一条带，然而针对HMF(真实样品0.90)的条带是不存在的，表明A已经完全转化为二钠盐，B。此外，产品混合物的1HNMR分析(400MHz，D2O)没能发现的A特征性醛信号(～9.6ppm)。B的二钠盐的存在的有说服力的证据来自13CNMR(D2O，125MHz)其中只观察到了在171.33、86.8、31.3ppm的三个信号。
尽管已经对本发明大体上并且通过举例进行了描述，但是本领域熟练技术人员应当理解本发明不必受限于具体披露的实施例，并且在不背离本发明的精神或范围的情况下可以进行修改和改变。因此，除非改变背离由以下权利要求所定义的本发明的范围，否则他们应当视为包含于此。

Claims (30)

1.一种制备四氢呋喃-(THF)-2,5-二甲醛的方法，该方法包括：提供一种包含THF-二醇和惰性有机溶剂的反应混合物；在约10℃至约50℃之间的反应温度下，在非惰性气氛中，将所述THF-二醇与氧化剂反应。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述THF-二醇是HMF的还原产物。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧化剂展现出与伯醇部分的选择反应性。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧化剂不与大气氧或水蒸汽反应。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧化剂被抑制进一步氧化所述THF-2,5-二醛。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧化剂是无毒的。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应温度是从约12℃至约45℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述的THF-二醇的每羟基(OH)-基团消耗最少一当量的氧化剂。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧化剂是以下各项中的至少一种：戴斯-马丁氧化剂(DMP)、斯文氧化剂(DMSO，草酰氯)、氯铬酸吡啶鎓(PCC)。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述THF-二醇和THF-2,5-二甲醛以顺式:反式非对映异构体的90:10的比率存在。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述THF-2,5-二甲醛以至少60％的反应产率进行生产。
12.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括将所述THF-2,5-二甲醛与副产物分离以具有至少50％的分离收率。
13.一种四氢呋喃(THF)-2,5-二甲醛：
14.根据权利要求13所述的THF-2,5-二甲醛，其中所述THF-2,5-二甲醛是约90％((2R,5S)-四氢呋喃-2,5-二甲醛)以及约10％(2R,5R)-四氢呋喃-2,5-二甲醛和(2S,5S)-四氢呋喃-2,5-二甲醛
15.一种制备四氢呋喃(THF)-2,5-二醛的呋喃衍生化合物的方法，该方法包括：在高达约50℃的反应温度下，在非惰性气氛中，将包含THF-二醇和惰性有机溶剂的混合物与氧化剂反应；并且将所述THF-二甲醛转化为呋喃衍生化合物。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述反应温度是在从约10℃至约50℃之间。
17.根据权利要求15所述的方法，其中至所述呋喃衍生化合物的所述转化包括：进行以下反应中的至少一项：1)氧化；2)希夫碱修饰；3)磺酰亚胺化，在还原成磺酰胺之前；4)合成单缩醛和双缩醛；5)还原氨基化；6)羟醛缩合；7)羟醛加成；8)苯亚胺化，随后还原脱苄基作用；9)Corey-Fuchs反应；10)肟形成，随后还原成经取代的羟基胺；11)格利雅加成；以及12)维蒂希反应。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述呋喃衍生化合物主要由单一异构体种类组成。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述呋喃衍生化合物由约90％的顺式异构体和约10％的反式异构体组成。
20.一种通过根据权利要求17所述的氧化进行转化的呋喃衍生化合物。
21.一种通过根据权利要求17所述的希夫碱修饰进行转化的呋喃衍生化合物，具有通式：其中R是H、烷基、烯基、炔基、或芳基类。
22.一种通过根据权利要求17所述的磺酰亚胺化进行转化的呋喃衍生化合物，具有通式：其中R是H、烷基、烯基、炔基、或芳基类。
23.一种通过根据权利要求17所述的合成单缩醛和双缩醛进行转化的呋喃衍生化合物，具有通式：其中R是H、烷基、烯基、炔基、或芳基类。
24.一种通过根据权利要求17所述的还原氨基化进行转化的呋喃衍生化合物，具有通式：其中R是H、烷基、烯基、炔基、或芳基类。
25.一种通过根据权利要求17所述的羟醛缩合进行转化的呋喃衍生化合物，具有通式：
26.一种通过根据权利要求17所述的羟醛加成进行转化的呋喃衍生化合物，具有通式：其中R是H、烷基、烯基、炔基、或芳基类。
27.一种通过根据权利要求17所述的肟形成进行转化的呋喃衍生化合物，具有通式：其中R是H、烷基、烯基、炔基、或芳基类。
28.一种通过根据权利要求17所述的维蒂希反应进行转化的呋喃衍生化合物。
29.一种根据以下反应中任一项转化的呋喃衍生化合物：
其中[O]是氧化，R＝H、烷基、烯基、炔基、或芳基类。
30.根据权利要求30所述的呋喃衍生化合物，其中所述呋喃衍生化合物是以下各项中的至少一种：
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107353267A (zh) * 2017-07-19 2017-11-17 四川大学 一种合成取代呋喃的方法
CN107474026A (zh) * 2016-06-08 2017-12-15 中国科学院大连化学物理研究所 一种2,5‑二氨甲基四氢呋喃的制备方法
CN115397961A (zh) * 2020-02-19 2022-11-25 科学与工业研究委员会 将不同取代呋喃的醛选择性还原为甲基的不含金属催化剂和氢气的方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE546507T1 (de) * 2004-07-02 2012-03-15 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallines medium
KR20160098290A (ko) * 2013-12-19 2016-08-18 아처 다니엘 미드랜드 캄파니 푸란-2,5-디메탄올 및 (테트라하이드로푸란-2,5-디일)디메탄올의 설포네이트 및 그 유도체
WO2017105985A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Archer Daniels Midland Company Preparation of isohexide-3,6-dicarbaldehydes and isohexide-3,6-dimethanamines
DE102017008073A1 (de) * 2017-08-28 2019-02-28 Henkel Ag & Co. Kgaa Neue anionische Tenside und Wasch- und Reinigungsmittel, welche diese enthalten
JP7071534B2 (ja) * 2018-04-13 2022-05-19 アーチャー－ダニエルズ－ミッドランド カンパニー テトラヒドロフランジカルボン酸（ｔｈｆｄｃａ）への１，２，５，６－ヘキサンテトロール（ｈｔｏ）の変換

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005023787A1 (en) * 2003-09-10 2005-03-17 Shasun Chemicals And Drugs Limited Process for the manufacture of 2,1,3-benzoxadiazole-4-carboxaldehyde
US20060128843A1 (en) * 2004-12-10 2006-06-15 Archer-Daniels-Midland Company Conversion of 2,5-(hydroxymethyl)furaldehyde to industrial derivatives, purification of the derivatives, and industrial uses therefor
CN1942457A (zh) * 2004-04-20 2007-04-04 默克公司 作为β－促分泌酶抑制剂用于阿尔茨海默氏病的治疗中的1,3,5－取代的苯基衍生化合物
WO2012029949A1 (ja) * 2010-09-02 2012-03-08 独立行政法人産業技術総合研究所 フラン類の水素化反応によるテトラヒドロフラン誘導体の製造方法
CN102459214A (zh) * 2009-05-14 2012-05-16 阿彻丹尼尔斯米德兰德公司 糠醛化合物的氧化
CN104981462A (zh) * 2013-02-08 2015-10-14 罗地亚经营管理公司 通过介观结构的vpo催化剂氧化醇化合物

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB801169A (en) * 1956-06-25 1958-09-10 Olin Mathieson Process for the preparation of 2 (alpha-aminoethyl)-furan and derivatives thereof
GB946547A (en) * 1960-03-03 1964-01-15 Wolfen Filmfab Veb Veterinary preparations for combating endoparasites by intravenous injection
FR1593733A (zh) * 1968-11-28 1970-06-01
US3855237A (en) * 1973-06-14 1974-12-17 Ici America Inc Process of making hexahydro-1h-furo(3,4-c) pyrrole
US5138076A (en) * 1990-12-03 1992-08-11 Great Lakes Chemical Corporation Process for the preparation of 2-(2-bromo-2-nitroethenyl)furan
US7880049B2 (en) * 2006-06-06 2011-02-01 Wisconsin Alumni Research Foundation Production of liquid alkanes in the jet fuel range (C8-C15) from biomass-derived carbohydrates
US20100152435A1 (en) * 2007-03-14 2010-06-17 Stapley Jonathan A Compositions and processes for the selective catalytic oxidation of alcohols
ES2587714T3 (es) * 2010-12-16 2016-10-26 Archer-Daniels-Midland Company Preparación de aminometil-furanos y derivados de alcoximetil-furano a partir de carbohidratos
WO2014121513A1 (en) * 2013-02-08 2014-08-14 Rhodia Operations Oxydation of alcohol compounds via mesostructured vpo catalysts

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005023787A1 (en) * 2003-09-10 2005-03-17 Shasun Chemicals And Drugs Limited Process for the manufacture of 2,1,3-benzoxadiazole-4-carboxaldehyde
CN1942457A (zh) * 2004-04-20 2007-04-04 默克公司 作为β－促分泌酶抑制剂用于阿尔茨海默氏病的治疗中的1,3,5－取代的苯基衍生化合物
US20060128843A1 (en) * 2004-12-10 2006-06-15 Archer-Daniels-Midland Company Conversion of 2,5-(hydroxymethyl)furaldehyde to industrial derivatives, purification of the derivatives, and industrial uses therefor
CN102459214A (zh) * 2009-05-14 2012-05-16 阿彻丹尼尔斯米德兰德公司 糠醛化合物的氧化
WO2012029949A1 (ja) * 2010-09-02 2012-03-08 独立行政法人産業技術総合研究所 フラン類の水素化反応によるテトラヒドロフラン誘導体の製造方法
CN104981462A (zh) * 2013-02-08 2015-10-14 罗地亚经营管理公司 通过介观结构的vpo催化剂氧化醇化合物

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107474026A (zh) * 2016-06-08 2017-12-15 中国科学院大连化学物理研究所 一种2,5‑二氨甲基四氢呋喃的制备方法
CN107474026B (zh) * 2016-06-08 2020-08-04 中国科学院大连化学物理研究所 一种2,5-二氨甲基四氢呋喃的制备方法
CN107353267A (zh) * 2017-07-19 2017-11-17 四川大学 一种合成取代呋喃的方法
CN107353267B (zh) * 2017-07-19 2019-11-01 四川大学 一种合成取代呋喃的方法
CN115397961A (zh) * 2020-02-19 2022-11-25 科学与工业研究委员会 将不同取代呋喃的醛选择性还原为甲基的不含金属催化剂和氢气的方法

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