CN108349920A - 呋喃醛上的氧化化学 - Google Patents

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CN108349920A
CN108349920A CN201680063084.0A CN201680063084A CN108349920A CN 108349920 A CN108349920 A CN 108349920A CN 201680063084 A CN201680063084 A CN 201680063084A CN 108349920 A CN108349920 A CN 108349920A
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Abstract

本文提供了由糠醛起始化合物生产卤代甲基糠酸和酰氧甲基糠酸及酯化合物的方法。例如，在存在各种氧化剂的情况下，可以由5‑氯甲基糠醛生产5‑氯甲基‑2‑糠酸。还可以生产糠酸的盐。

Description

呋喃醛上的氧化化学
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年9月17日提交的美国临时专利申请号62/220,181的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开一般地涉及由糠醛起始化合物生产卤代甲基糠酸和酰氧甲基糠酸化合物，并且更具体地涉及由5-氯甲基糠醛生产5-氯甲基-2-糠酸和由5-(十八烷酰氧基)甲基糠醛生产5-(十八烷酰氧基)甲基-2-糠酸。
背景技术
几十年来一直在努力减少对作为工业化学品原料的化石燃料的依赖性，特别聚焦于实现可再生原料的经济可行性。由于环境问题日益严重，地缘政治稳定性问题持续存在以及化石燃料最终将耗尽的问题再度受到关注，正在加大力度以更有效地利用可再生资源和发展“绿色”技术。
例如，表面活性剂是以工业级生产的多种多样的化合物，其具有多种应用，包括用于清洁产品(例如，肥皂、洗涤剂)、涂料、粘合剂、塑料和药物组合物。目前，通过将来源于石油的长链醇磺化而生产表面活性剂。
表面活性剂通常用于家庭清洁、洗衣和个人护理以及很多工业过程。工业用途包括油田应用和溢油清理。人们对开发生物质来源的表面活性剂的兴趣日益增加，包括消费者对于可再生资源的需求。
可以通过取代(甲基)糠醛(如5-(卤代甲基)糠醛)方式，将纤维素用于生产基于呋喃的化合物。然而，本领域中需要的是从生物质和其他可再生资源生产卤代甲基糠酸和酰氧甲基糠酸化合物以及其他取代的糠酸化合物的更加直接的方法。
因此，本领域仍需要从可再生资源生产取代的糠酸化合物的新方法。
发明内容
本文提供了从可再生资源生产取代的呋喃和四氢呋喃化合物的方法。在一个方面中，所提供的是一种通过以下步骤生产卤代甲基糠酸或其盐的方法：将卤代甲基糠醛和抗氧剂结合以生产卤代甲基糠酸或其盐，其中抗氧剂是：式Wb-O2Xb化合物，其中Wb是I族阳离子且Xb是卤素；Wd-O3Xd，其中Wd是I族阳离子且Xd是卤素；HXbO2，其中Xb是卤素；HXdO3，其中Xd是卤素；或者XcO2，其中Xc是卤素。
在一些变体中，卤代甲基糠醛和抗氧剂还与水结合。在一个变体中，卤代甲基糠醛是5-氯甲基糠醛且卤代甲基糠酸是5-氯甲基-2-糠酸。在某些变体中，卤代甲基糠醛和氧化剂在0和5之间的pH下结合。
在一些方面中，本文提供了生产式(II)化合物的方法：
其中：
是双键或单键；
当是双键时，j是2，或者当是单键时，j是6；
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；且
Rz是H或脂肪族基团。
在其他方面中，本文提供了生产式(IIX)化合物的方法：
其中：
是双键或单键；
当是双键时，j是2，或者当是单键时，j是6；
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；且
W是阳离子。
在一些方面中，式(II)或式(IIX)化合物为通过将式(I)化合物氧化而生产：
其中：
是双键或单键；
当是双键时，j是2，或者当是单键时，j是6；
每个Rn独立地是H或烷基；以及
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团。
在一个变体中，式(I)化合物是5-氯甲基糠醛且式(II)化合物是5-氯甲基-2-糠酸。在某些变体中，式(I)化合物和氧化剂在0和5之间的pH下结合。
在另一个变体中，式(I)化合物是式(I-Bi)化合物，式(II)化合物是式(II-Bi)化合物，且式(IIX)化合物是式(IIX-Bi)化合物，其中：
式(I-Bi)化合物是：
其中每个Rn独立地是H或烷基；且
Ra是H、脂肪族或芳香族基团；
式(II-Bi)化合物是：
其中Rn和Ra如对于式(I-Bi)所定义；且
Rz是H；以及
式(IIX-Bi)化合物是：
其中Rn和Ra如对于式(I-Bi)所定义；且
W是阳离子。
在一个变体中，式(I-Bi)化合物是5-(十二烷酰氧基)甲基糠醛，且式(II-Bi)化合物是5-((十二烷酰氧基)甲基)呋喃-2-羧酸。在另一个变体中，式(IIX-Bi)化合物是5-((十二烷酰氧基)甲基)呋喃-2-羧酸钠。
在又一个方面中，本文提供了一种生产卤代甲基糠酸酯的方法，该方法通过将卤代甲基糠醛、醇和氧化剂结合以生产卤代甲基糠酸酯，其中氧化剂是式Wb-O2Xb化合物，其中Wb是I族阳离子且Xb是卤素；Wd-O3Xd，其中Wd是I族阳离子且Xd是卤素；HXbO2，其中Xb是卤素；HXdO3，其中Xd是卤素；或者XcO2，其中Xc是卤素。在某些变体中，卤代甲基糠醛和氧化剂在0和5之间的pH下结合。
在又一个方面中，本文提供了一种生产式(II-Bi)化合物的方法，该方法通过将式(I-Bi)化合物与醇和氧化剂结合以生产式(II-Bi)化合物，其中：
式(I-Bi)化合物是：
其中每个Rn独立地是H或烷基；且
Ra是H、脂肪族或芳香族基团；
式(II-Bi)化合物是：
其中Rn和Ra如对于式(I-Bi)所定义；且
Rz是脂肪族基团；以及
氧化剂是式Wb-O2Xb化合物，其中Wb是I族阳离子且Xb是卤素；Wd-O3Xd，其中Wd是I族阳离子且Xd是卤素；HXbO2，其中Xb是卤素；HXdO3，其中Xd是卤素；或者XcO2，其中Xc是卤素。
附图说明
通过参考结合附图的以下描述可以理解本发明。
图1A描绘了将5-氯甲基糠醛转化为5-氯甲基-2-糠酸的示例性反应流程。
图1B描绘了将5-氯甲基糠醛转化为5-(氯甲基)呋喃-2-羧酸甲酯的示例性反应流程。
图2A描绘了将5-(十二烷酰氧基)甲基糠醛转化为5-((十二烷酰氧基)甲基)呋喃-2-羧酸的示例性反应流程。
图2B描绘了将5-(十二烷酰氧基)甲基糠醛转化为5-((十二烷酰氧基)甲基)呋喃-2-羧酸乙酯的示例性反应流程。
图3A描绘了将5-羟基甲基糠醛的醚氧化的示例性反应流程。
图3B描绘了将5-羟基甲基糠醛的醚转化为5-羟基甲基呋喃-2-羧酸乙酯的醚的示例性反应流程。
具体实施方式
以下描述阐述了示例性的方法、参数等。然而，应认识到这样的描述并不旨在作为对本公开的范围的限制，而是作为示例性实施方式的描述而提供。
在一些方面中，本文提供了生产式(II)化合物的方法：
其中：
是双键或单键；
当是双键时，j是2，或者当是单键时，j是6；
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；且
Rz是H或脂肪族基团。
在其他方面中，本文提供了生产式(IIX)化合物的方法：
其中：
是双键或单键；
当是双键时，j是2，或者当是单键时，j是6；
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族的；且
W是阳离子。
在一些变体中，式(II)化合物是式(II-i)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb，
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；且
Rz是H或脂肪族基团。
在其他变体中，式(IIX)化合物是式(IIX-i)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb，
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；且
W是阳离子。
在又一个变体中，式(II)化合物是式(II-ii)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb，
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；且
Rz是H或脂肪族基团。
在又一个变体中，式(IIX)化合物是式(IIX-ii)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb，
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；且
W是阳离子。
这样的式(II)或式(IIX)化合物可以通过氧化式(I)化合物而生产：
其中：
是双键或单键；
当是双键时，j是2，或者当是单键时，j是6；
每个Rn独立地是H或烷基；且
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团。
在一些变体中，式(I)化合物是式(I-i)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；且
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团。
在其他变体中，式(I)化合物是式(I-ii)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；且
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团。
在本文所述方法中使用的式(I)化合物可以从任何市售来源获得或根据本领域已知的任何适宜的方法生产。
在存在以下的情况下，可以将式(I)化合物，包括式(I-i)和(I-ii)化合物，转化为式(II)或式(IIX)化合物，包括式(II-i)、(II-ii)、(IIX-i)和(IIX-ii)化合物：
(i)水或醇，以及
(ii)选自以下的氧化剂：亚卤酸盐(halite)化合物、卤酸盐(halate)化合物、亚卤酸(halous acid)化合物、卤酸化合物或卤素二氧化物化合物或者其任意组合。
在一些变体中，式(I)化合物是式(I-Ai)化合物：
其中：
Rn如以上针对式(I)所定义；且
X是卤素。
例如，图1A和1B分别描绘了涉及采用水和醇的式(I-Ai)化合物的氧化的示例性反应。
在其他变体中，式(I)化合物是式(I-Bi)化合物：
其中：
Rn如以上针对式(I)所定义；且
Ra是H、脂肪族或芳香族基团。
例如，图2A和2B分别描绘了涉及采用水和醇的式(I-Bi)化合物的氧化的示例性反应。
在其他变体中，所述式(I)化合物是式(I-Ci)化合物：
其中：
Rn如以上针对式(I)所定义；且
Rb是脂肪族基团。
例如，图3A和3B分别描绘了涉及采用水和醇的式(I-Ci)化合物的氧化的示例性反应。
在其他变体中，所述式(I)化合物是式(I-Bii)化合物：
其中：
Rn如以上针对式(I)所定义；且
Ra是H、脂肪族或芳香族基团。
当在水的存在下氧化式(I)化合物(包括式(I-Ai)、(I-Bi)或(I-Ci))化合物时，生产出式(II)化合物(包括式(II-Ai)、(II-Bi)或(II-Ci)化合物)或其盐。
在一些变体中，式(II)化合物的盐是式(IIX-i)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；且
W是阳离子。
在其他变体中，式(II)化合物的盐是式(IIX-ii)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；且
W是阳离子。
在一些变体中，W是单原子的阳离子，而在其他变体中，W是多原子的阳离子。在一些实施方式中，W是I族或II族阳离子。应当理解的是，阳离子W可以根据所使用的氧化剂而改变。例如，在某些实施方式中，当使用NaClO2作为氧化剂时，W是Na+。
在下文中进一步提供了在本文所述方法中使用的式(I)和(II)化合物以及氧化剂。
式(I)化合物
根据本文所述方法可以被氧化的式(I)化合物包括：
其中：
是双键或单键；
当是双键时，j是2，或者当是单键时，j是6；
每个Rn独立地是H或烷基；且
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团。
在一些实施方式中，是双键且j是2。在其他实施方式中，是单键且j是6。
式(I-i)化合物
在一些变体中，是双键，j是2，且式(I)化合物是式(I-i)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；且
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团。
在一些变体中，两个Rn均是H。在某些变体中，一个Rn是烷基而另一个Rn是H。在又一个变体中，两个Rn均是烷基。
如本文所用，“烷基”是指直链或支链饱和烃链。烷基的实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、2-戊基、异戊基、新戊基、己基、2-己基、3-己基和3-甲基戊基。当命名为具有特定碳数的烷基残基时，可以涵盖具有该碳数的所有几何异构体；因此，例如“丁基”可以包括正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基；“丙基”可以包括正丙基和异丙基。在一些实施方式中，在式(I)化合物和本文所述的其他化合物(如适用)中使用的烷基以及在本文所述方法中使用的相应醇具有1至40个碳原子(即，C1-40)、1至30个碳原子(即，C1-30烷基)、1至20个碳原子(即，C1-20烷基)、1至15个碳原子(即，C1-15烷基)、1至9个碳原子(即，C1-9烷基)、1至8个碳原子(即，C1-8烷基)、1至7个碳原子(即，C1-7烷基)、1至6个碳原子(即，C1-6烷基)、1至5个碳原子(即，C1-5烷基)、1至4个碳原子(即，C1-4烷基)、1至3个碳原子(即，C1-3烷基)、1至2个碳原子(即，C1-2烷基)或者1个碳原子(即，C1烷基)。
在一些变体中，Rx是卤素，且式(I-i)化合物是式(I-Ai)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；且
X是卤素。
例如，在一个实施方式中，X是氯，而在另一个实施方式中，X是溴。
在一个实施方式中，每个Rn是H，X是氯，且式(I-Ai)化合物是5-氯甲基糠醛。因此，在一个实施方式中，式(I-Ai)化合物是：
在另一个实施方式中，每个Rn是H，X是溴，且式(I-Ai)化合物是5-溴甲基糠醛。因此，在一个实施方式中，式(I-Ai)化合物是：
在其他变体中，Rx是OC(O)Ra，且式(I-i)化合物是式(I-Bi)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；且
Ra是H、脂肪族或芳香族基团。
在式(I-Bi)化合物的一些实施方式中，Ra是脂肪族基团。脂肪族基团包括除芳香族基团以外的无环或环状的、饱和或不饱和的碳基团。除了氢以外，其他元素可以结合至或引入碳链部分，包括例如氧、氮和硫。
脂肪族基团的实例包括甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、2-戊基、异戊基、新戊基、己基、2-己基、3-己基、3-甲基戊基、乙烯基、乙炔基、丙烯基、丙炔基、1,2-丁二烯基、1-丁炔基、丁烯基、环己基、环己烯基和戊基。当命名为具有特定碳数的芳香族残基时，可以涵盖具有该碳数的所有几何异构体。此外，应当理解的是，当列出值的范围时，旨在包括该范围内的每个值和子范围。例如，“C1–6脂肪族”(还可以将其称为1-6C脂肪族、C1-C6脂肪族或C1-6脂肪族)旨在包括C1、C2、C3、C4、C5、C6、C1–6、C1–5、C1–4、C1–3、C1–2、C2–6、C2–5、C2–4、C2–3、C3–6、C3–5、C3–4、C4–6、C4–5和C5–6脂肪族基团。
脂肪族基团可以是饱和的或不饱和的(例如，单不饱和的或多不饱和的)。在一些变体中，Ra是饱和的脂肪族基团。饱和的脂肪族基团的适宜实例包括烷基，如甲基、乙基、丙基和丁基。在其他变体中，Ra是不饱和的脂肪族基团。在某些变体中，Ra是C1-C18脂肪族基团。例如，在一些变体中，Ra是饱和的C11、饱和的C13、饱和的C15、饱和的C17、饱和的C19、单不饱和的C17或者多不饱和的C17脂肪族基团。
在一些变体中，脂肪族基团可以选自烷基、环烷基、醚、酯、羧酸、烯和炔。在一些变体中，脂肪族基团进一步被一个或多个独立地选自以下的取代基取代：羟基、酰胺、酸、氰基、烷氧基、酯、醚或硝基。
在某些变体中，Ra是C1-C40烷基、C1-C30烷基、C5-C30烷基、C10-C30烷基或C15-C25烷基。在一些实施方式中，Ra是直链的。在其他实施方式中，Ra是支链的。在一个实施方式中，Ra是直链C17烷基。在另一个实施方式中，Ra是直链C11烷基。
在一个变体中，每个Rn是H，Ra是脂肪族基团，其中脂肪族基团是直链C17烷基，且式(I-Bi)化合物是5-(十八烷酰氧基)甲基糠醛(或十八烷酸(5-甲酰基呋喃-2-基)甲酯)。因此，在一个变体中，式(I-Bi)化合物是：
在另一个变体中，每个Rn是H，Ra是脂肪族基团，其中脂肪族基团是直链C11烷基，且式(I-Bi)化合物是5-(十二烷酰氧基)甲基糠醛(或十二烷酸(5-甲酰基呋喃-2-基)甲酯)。因此，在一个变体中，式(I-Bi)化合物是：
在式(I-Bi)化合物的其他实施方式中，Ra是芳香族基团。芳香族基团可以包括芳基和杂芳基基团。“芳基”是指具有单环(例如，苯基)、多环(例如，联苯基)或者多重稠合环(例如，萘基、芴基和蒽基)的芳香族碳环基团。在某些实施方式中，如本文所用的芳基具有6至20个环碳原子(即，C6-20芳基)，或者6至12个碳环原子(即，C6-12芳基)。然而，芳基不包括也不以任何方式与下文所单独定义的杂芳基重叠。在某些实施方式中，如果一个或多个芳基与杂芳基环稠合，则所得到的环系是杂芳基。
“杂芳基”是指具有含有独立地选自氮、氧和硫的一个或多个环杂原子的单环、多环或者多重稠合环的芳香族基团。在一些实施方式中，杂芳基是含有一个或多个独立地选自氮、氧和硫的杂原子，且其余环原子是碳的芳香的单环或双环。在某些实施方式中，如本文所用的杂芳基具有3至20个环碳原子(即，C3-20杂芳基)、3至12个环碳原子(即，C3-12杂芳基)或者3至8个环碳原子(即，C3-8杂芳基)；以及1至5个杂原子、1至4个杂原子、1至3个环杂原子、1或2个环杂原子或者1个环杂原子，环杂原子独立地选自氮、氧和硫。在一个实例中，杂芳基具有3至8个环碳原子，具有1至3个环杂原子，环杂原子独立地选自氮、氧和硫。杂芳基的实例包括吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、苯并噻唑基和吡唑基。杂芳基不包括也不与如上文所定义的芳基重叠。
在一些变体中，杂芳基是吡啶基。在某些变体中，Ra是吡啶-2基、吡啶-3基或吡啶-4基。例如，在一个变体中，每个Rn是H，Ra是吡啶-4基，且式(I-Bi)化合物是异烟酸(5-甲酰基呋喃-2-基)甲酯。因此，在一个变体中，式(I-Bi)化合物是：
例如，在一个变体中，每个Rn是H，Ra是吡啶-2基，且式(I-Bi)化合物是吡啶甲酸(5-甲酰基呋喃-2-基)甲酯。因此，在一个变体中，式(I-Bi)化合物是：
在其他变体中，Ra是H。例如，在一个变体中，每个Rn是H，Ra是H，且式(I-Bi)化合物是甲酸(5-甲酰基呋喃-2-基)甲酯。因此，在一个变体中，式(I-Bi)化合物是：
在式(I-i)的其他变体中，Rx是ORb，且式(I-i)化合物是式(I-Ci)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；且
Rb是脂肪族基团。
例如，在一个实施方式中，Rb是直链烷基，而在另一个实施方式中，Rb是醚。
在一个变体中，每个Rn是H，Rb是聚乙二醇甲基醚，且式(I-Ci)化合物是：
其中m是大于1的整数。
例如，在一个变体中，m是5，且式(I-Ci)化合物是：
式(I-ii)化合物
在一些实施方式中，是双键，j是6，且式(I)化合物是式(I-ii)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；且
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团。
在一些变体中，每个Rn是H。在某些变体中，一个Rn是烷基且每个其余的Rn是H。在其他变体中，两个Rn独立地是烷基，且每个其余的Rn是H。在其他变体中，三个Rn独立地是烷基，且每个其余的Rn是H。在又一个变体中，四个Rn独立地是烷基，且每个其余的Rn是H。在又一个变体中，五个Rn独立地是烷基，且其余的Rn是H。在其他变体中，每个Rn独立地是烷基。
在一些变体中，Rx是卤素，且式(I-ii)化合物是式(I-Aii)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；且
X是卤素。
例如，在一个实施方式中，X是氯，而在另一个实施方式中X是溴。
在一个实施方式中，每个Rn是H，X是氯，且式(I-Aii)化合物是5-(氯甲基)四氢呋喃-2-甲醛。因此，在一个实施方式中，式(I-Aii)化合物是：
在另一个实施方式中，每个Rn是H，X是溴，且式(I-Aii)化合物是5-(溴甲基)四氢呋喃-2-甲醛。因此，在一个实施方式中，式(I-Aii)化合物是：
在其他变体中，Rx是OC(O)Ra，且式(I-ii)化合物是式(I-Bii)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；且
Ra是H、脂肪族或芳香族基团。
在式(I-Bii)化合物的一些实施方式，Ra是脂肪族基团。
在一个变体中，每个Rn是H，Ra是脂肪族基团，其中脂肪族基团是直链C11烷基，且式(I-Bii)化合物是十二烷酸(5-甲酰基四氢呋喃-2-基)甲酯(或十二烷酸(5-甲酰基四氢呋喃-2-基)甲酯)。因此，在一个变体中，式(I-Bii)化合物是：
在其他变体中，Ra是芳香族基团。在一些变体中，Ra是杂芳基，其中杂芳基是吡啶基。在某些变体中，Ra是吡啶-2基、吡啶-3基或吡啶-4基。例如，在一个变体中，每个Rn是H，Ra是吡啶-4基，且式(I-Bii)化合物是异烟酸(5-甲酰基四氢呋喃-2-基)甲酯。因此，在一个变体中，式(I-Bii)化合物是：
在式(I-ii)的其他变体中，Rx是ORb，且式(I-ii)化合物是式(I-Cii)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；且
Rb是脂肪族基团。
例如，在一个实施方式中，Rb是直链烷基，而在另一个实施方式中，Rb是醚。
在一个变体中，每个Rn是H，Rb是聚乙二醇甲基醚，且式(I-Cii)化合物是：
其中m是大于1的整数。
式(II)化合物
根据本文所述的方法，可以将式(I)化合物氧化以生产式(II)化合物：
其中：
是双键或单键；
当是双键时，j是2，或者当是单键时，j是6；
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；且
Rz是H或脂肪族基团。
在一些实施方式中，是双键且j是2。在其他实施方式中，是单键且j是6。
式(II-i)化合物
在一些变体中，是双键，j是2，且式(II)化合物是式(II-i)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；且
Rz是H或脂肪族基团。
在一些变体中，两个Rn均是H。在某些变体中，一个Rn是烷基和另一个Rn是H。在又一个变体中，两个Rn均是烷基。
在一些变体中，两个Rz均是H，且式(II-i)化合物是糠酸。在其他变体中，Rz是脂肪族基团，且式(II-i)化合物是脂肪族糠酸的酯(或脂肪族糠酸酯)。在又一个变体中，Rz是烷基，且式(II-i)化合物是烷基糠酸的酯(或烷基糠酸酯)。例如，在某些实施方式中，Rz是C1-C20烷基、C1-C15烷基、C1-C10烷基、C5-C10烷基或C1-C5烷基。在一些实施方式中，Rz是甲基、乙基、异丙基或丁基。通常应当理解的是，当将式(I-i)的糠醛起始化合物与水和抗氧剂结合时，可以生产式(II-i)化合物，其中Rz是H。当将式(I-i)的糠醛起始化合物与醇和抗氧剂结合时，可以生产式(II-i)化合物，其中Rz是烷基。在一些变体中，当将式(I-i)的糠醛初始化合物与醇和抗氧剂结合时，可以生产式(II-i)化合物，其中Rz是脂肪族基团。
例如，参照图1A，方法100描绘了生产化合物110的示例性方法，化合物110是式(II-i)化合物的一个实例，其中Rz是H。将化合物102(式(I-i)化合物的一个实例)与氧化剂化合物104、水106和二甲亚砜108结合，以生产化合物110。可以在方法100中使用本文所述的任何适宜的氧化剂化合物。在方法100的一些变体中，化合物104在原位产生。
参照图1B，方法120描绘了生产化合物130的示例性方法，化合物130是式(II-i)化合物的一个实例，其Rz是烷基。将化合物122(式(I-i)化合物的一个实例)与氧化剂化合物124、醇126和二甲亚砜128结合以生产化合物130。可以在方法120中使用本文所述的任何适宜的氧化剂化合物。在方法120的一些变体中，化合物124在原位产生。
通常应当理解的是，在将式(I-i)化合物转化为式(II-i)化合物时，式(I-i)化合物的Rn和Rx与式(II-i)化合物的Rn和Rx是相同的。
化合物102和122二者均是式(I-i)化合物，其中Rx是卤素，并且因此其也是式(I-Ai)化合物的实例。化合物110和130二者均是式(II-i)化合物，其中Rx是卤素，并且因此其也是式(II-Ai)化合物的实例。应当理解的是，尽管方法100和120描绘了示例性方法以从式(I-Ai)化合物生产式(II-Ai)化合物，在一些变体中，可以使用式(I-Bi)化合物(式(I-i)化合物，其中Rx是OC(O)Ra，其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团)生产式(II-Bi)化合物(式(II-i)化合物，其中Rx是OC(O)Ra，其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团)。
式(II-Ai)化合物
在一些变体中，Rx是卤素，且式(II-i)化合物是式(II-Ai)化合物或其盐：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rz是H或脂肪族基团；且
X是卤素。
例如，在一个实施方式中，X是氯，而在另一个实施方式中X是溴。
在一个实施方式中，每个Rn是H，Rz是H，X是氯，且式(II-Ai)化合物是5-氯甲基-2-糠酸。因此，在一个实施方式中，式(II-Ai)化合物是：
在另一个实施方式中，每个Rn是H，Rz是H，X是溴，且式(II-Ai)化合物是5-溴甲基-2-糠酸。因此，在一个实施方式中，式(II-Ai)化合物是：
例如，再次参照图1A，方法100描绘了一个示例性方法以生产化合物110，5-氯甲基-2-糠酸(式(II-Ai)化合物的一个实例，其中每个Rn是H，Rz是H且X是氯)。将化合物102，5-氯甲基糠醛(式(I-Ai)化合物的一个实例，其中每个Rn是H且X是氯)与氧化剂104、水106和二甲亚砜108结合以生产化合物110。
式(II-Bi)化合物
在其他变体中，Rx是OC(O)Ra，且式(II-i)化合物是式(II-Bi)化合物或其盐：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rz是H或脂肪族基团；且
Ra是H、脂肪族或芳香族基团。
在一些变体中，Ra是C1-C40烷基、C1-C30烷基、C5-C30烷基、C10-C30烷基或C15-C25烷基。在一个实施方式中，Rx是OC(O)Ra，其中Ra是C17烷基。
在一个变体中，每个Rn是H，Rz是H，Ra是直链C17烷基，且式(II-Bi)化合物是5-(十八烷酰氧基)甲基-2-糠酸(或5-((十八烷酰氧基)甲基)呋喃-2-羧酸)。因此，在一个实施方式中，式(II-Bi)化合物是：
在另一个变体中，每个Rn是H，Rz是H，Ra是直链C11烷基，且式(II-Bi)化合物是5-(十二烷酰氧基)甲基-2-糠酸(或5-((十二烷酰氧基)甲基)呋喃-2-羧酸)。因此，在一个实施方式中，式(II-Bi)化合物是：
例如，参照图2A，方法200描绘了生产化合物210，5-(十二烷酰氧基)甲基-2-糠酸(式(II-Bi)化合物的一个实例，其中每个Rn是H，Ra是直链C11烷基且Rz是H)的示例性方法。将化合物202，5-(十二烷酰氧基)甲基糠醛(式(I-i)化合物的一个实例，其中每个Rn是H且Ra是直链C11烷基)与氧化剂化合物204、水206和二甲亚砜208结合以生产化合物210。可以在方法200中使用本文所述的任意适宜的氧化剂化合物。在方法200的一些变体中，氧化剂化合物204是LiClO2。在其他变体中，氧化剂化合物204是KClO3。应当理解的是，在一些变体中，方法200可以包括附加步骤。附加步骤可以包括例如通过溶剂萃取、沉淀、过滤或层析分离化合物210。
在另一个变体中，每个Rn是H，Rz是H，Ra是吡啶-4基，且式(I-Bi)化合物是5-((异烟酰氧基)甲基)呋喃-2-羧酸。因此，在一个变体中，式(II-Bi)化合物是：
在又一个变体中，Rn和Rz是H，Ra是H，且式(II-Bi)化合物是5-((甲酰氧基)甲基)呋喃-2-羧酸。因此，在一个变体中，式(II-Bi)化合物是：
式(II-Ci)化合物
在式(II-i)的其他变体中，Rx是ORb，且式(II-i)化合物是式(II-Ci)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rz是H或脂肪族基团；且
Rb是脂肪族基团。
例如，在一个实施方式中，Rb是直链烷基，而在另一个实施方式中，Rb是醚。
在一个变体中，每个Rn是H，Rz是H，Rb是聚乙二醇甲基醚，且式(II-Ci)化合物是：
其中m是大于1的整数。
在一些实施方式中，Rz是H。例如，参照图3A，方法300描绘了生产化合物310的一个示例性方法，化合物310是式II-Ci化合物的一个实例，其中每个Rn是H，Rz是H，且Rb是聚乙二醇甲基醚。将化合物302(式I-Ci化合物的一个实例，其中每个Rn是H且Rb是聚乙二醇甲基醚)与氧化剂化合物304、水306和二甲亚砜308结合以生产化合物310。
在其他实施方式中，Rz是脂肪族基团。参照图3B，方法320描绘了生产化合物330(式(II-Ci)化合物的一个实例，其中Rz是烷基)的一个示例性方法。将化合物322与氧化剂化合物324、醇326和二甲亚砜328结合以生产化合物330，其中醇326是乙醇且Rz是乙基。
在一个变体中，m是5，且式(II-Ci)化合物是：
式(II-ii)化合物
在一些实施方式中，是双键，j是6，且式(II)化合物是式(II-ii)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rz是H或脂肪族基团；且
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团。
在一些变体中，每个Rn是H。在某些变体中，一个Rn是烷基且每个其余的Rn是H。在其他变体中，两个Rn独立地是烷基，且每个其余的Rn是H。在其他变体中，三个Rn独立地是烷基，且每个其余的Rn是H。在又一个变体中，四个Rn独立地是烷基，且每个其余的Rn是H。在又一个变体中，五个Rn独立地是烷基，且其余的Rn是H。在其他变体中，每个Rn独立地是烷基。
在一些变体中，Rz是H，且式(II-ii)化合物是四氢糠酸。在其他变体中，Rz是脂肪族基团，且式(II-ii)化合物是脂肪族四氢糠酸的酯(或脂肪族四氢糠酸酯)。在又一个变体中，Rz是烷基，且式(II-ii)化合物是烷基四氢糠酸的酯(或烷基四氢糠酸酯)。例如，在某些实施方式中，Rz是C1-C20烷基、C1-C15烷基、C1-C10烷基、C5-C10烷基或C1-C5烷基。在一些实施方式中，Rz是甲基、乙基、异丙基或丁基。通常应当理解的是，当将式(I-ii)的糠醛起始化合物与水和抗氧剂结合时，可以生产式(II-ii)化合物，其中Rz是H。当将式(I-ii)的糠醛起始化合物与醇和抗氧剂结合时，可以生产式(II-ii)化合物，其中Rz是烷基。在一些实施方式中，当将式(I-ii)的糠醛起始化合物与醇和抗氧剂结合时，可以生产式(II-ii)化合物，其中Rz是脂肪族基团。
在一些变体中，Rx是卤素，且式(II-ii)化合物是式(II-Aii)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rz是H或脂肪族基团；且
X是卤素。
例如，在一个实施方式中，X是氯，而在另一个实施方式中X是溴。
在一个实施方式中，每个Rn是H，Rz是H，X是氯，且式(II-Aii)化合物是5-(氯甲基)四氢呋喃-2-羧酸。因此，在一个实施方式中，式(II-Aii)化合物是：
在另一个实施方式中，每个Rn是H，Rz是H，X是溴，且式(II-Aii)化合物是5-(溴甲基)四氢呋喃-2-羧酸。因此，在一个实施方式中，式(II-Aii)化合物是：
在其他变体中，Rx是OC(O)Ra，且式(II-ii)化合物是式(I-Bii)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rz是H或烷基；且
Ra是H、脂肪族或芳香族基团。
在式(II-Bii)化合物的一些实施方式中，Ra是脂肪族基团。
在一个变体中，每个Rn是H，Rz是H，Ra是脂肪族基团，其中脂肪族基团是直链C11烷基，且式(II-Bii)化合物是5-((十二烷酰氧基)甲基)四氢呋喃-2-羧酸。因此，在一个变体中，式(II-Bii)化合物是：
在式(II-ii)的其他变体中，Rx是ORb，且式(II-ii)化合物是式(II-Cii)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rz是H或脂肪族基团；且
Rb是脂肪族基团。
例如，在一个实施方式中，Rb是直链烷基，而在另一个实施方式中，Rb是醚。
在一个变体中，每个Rn是H，Rz是H，Rb是聚乙二醇甲基醚，且式(II-Cii)化合物是：
其中m是大于1的整数。
式(II)化合物的盐
在一些变体中，还可以生产式(II)化合物的盐，包括例如卤代甲基糠酸和酰氧基甲基糠酸化合物的盐。应当理解的是，式(II)化合物的盐可以包括带电荷的式(II)化合物和一个或多个带相反电荷的抗衡离子的组合。
例如，在一些变体中，式(II)化合物的盐可以包括带负电荷的式(II)化合物和一个或多个带正电荷的抗衡离子的组合。带正电荷的抗衡离子可以包括例如I族金属阳离子(如Na+、K+或Li+)、II族金属阳离子(如Mg2+或Ca2+)、多原子阳离子(如NH4 +)或其他金属阳离子(如Cu+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Ag+或Al3+)或者其任意组合。
在其他变体中，式(II)化合物的盐可以包括带正电荷的式(II)化合物和一个或多个带负电荷的抗衡离子的组合。带负电荷的抗衡离子可以包括例如带负电荷的卤素阴离子(如F-、Cl-、Br-或I-)或多原子阴离子(如CO3 2-、HCO3 -、HO-、H2PO4 -、HPO4 2-、PO4 3-、NO3 -、NO2 -、CH3OO-或HCOO-)或者其任意组合。
应当进一步理解的是，在一些变体中，可以生产盐的混合物，这取决于所使用的氧化剂。例如，当一种氧化剂含有I族阳离子Na+且附加的氧化剂含有I族阳离子K+时，可以生产出式(II)化合物的Na+盐和K+盐的混合物。例如，在一个实施方式中，一种氧化剂是NaClO2，附加的氧化剂是KClO2，且生产出式(II)化合物的Na+盐和K+盐的混合物。
在一些变体中，式(II)化合物的盐是式(IIX)化合物：
其中：
是双键或单键；
当是双键时，j是2，或者当是单键时，j是6；
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；且
W是阳离子。
应当理解的是，阳离子W可以根据所使用的氧化剂、反应过程中存在的其他阳离子以及反应后处理而变化。
在某些变体中，W根据所使用的氧化剂而变化。例如，在一些实施方式中，当使用NaClO2作为氧化剂时，W是Na+。如果使用的是具有不同W的氧化剂的混合物，则可以生产出式(IIX)化合物的混合物。例如，在一个实施方式中，一种氧化剂是NaClO2，附加的氧化剂是KClO2，且生产出式(IIX)化合物的混合物，其中在第一式(IIX)化合物中W是Na+，且在附加式(IIX)化合物中W是K+。
在其他实施方式中，W根据在反应过程中存在的其他阳离子而变化。应当理解的是，其他阳离子可以包括反应混合物中不是来自于氧化剂的阳离子。例如，一种或多种其他阳离子可以作为盐、溶剂、缓冲剂、酸、碱或其他附加化合物的一部分而包括在反应混合物中。例如，在一些实施方式中，使用NaClO2作为氧化剂，生产出包含钾缓冲剂和式(IIX)化合物的反应混合物，其中W是K+。在另一个实施方式中，使用NaClO2作为氧化剂，生产出包含铵盐和式(IIX)化合物的反应混合物，其中W是NH4 +。再次参照图2A，在方法200的一个变体中，在反应混合物中包含盐缓冲剂，且所生产的式(II)化合物是式(IIX)化合物。
在又一个实施方式中，W根据所使用的反应后处理的类型而变化。反应后处理可以包括将酸、碱、盐、溶剂或其他化合物加至产物混合物中。例如，在一个实施方式中，反应后处理包括向产物混合物中加入氢氧化钠以分离式(IIX)化合物，其中W是Na+。再次参照图2A,在一些变体中，方法200包括分离所生产的式(II)化合物的附加步骤。在一个这样的变体中，方法200包括向产物混合物中加入一种或多种酸、碱、盐、溶剂或其他化合物，且式(II)化合物是式(IIX)化合物，其中W来自一种或多种酸、碱、盐、溶剂或其他化合物。
在一个变体中，根据本文所述的方法将式(I)化合物与氧化剂接触以生产式(IIX)化合物，其中：
式(I)化合物是：
氧化剂是NaClO2，且
式(IIX)化合物是：
因此，在一个实施方式中，根据本文所述方法生产的式(II)化合物的盐是5-(十二烷酰氧基)甲基-2-糠酸的钠盐(或5-((十二烷酰氧基)甲基)呋喃基-2-羧酸钠)。
在一个实施方式中，式(IIX)化合物是5-(十二烷酰氧基)甲基-2-糠酸的钾盐，而在又一个实施方式中，盐是5-(十二烷酰氧基)甲基-2-糠酸的锂盐。在又一个实施方式中，生产了5-(十二烷酰氧基)甲基-2-糠酸的盐的混合物。
在另一个变体中，式(I)化合物是：
氧化剂是NaClO2；且
式(IIX)化合物是：
因此，在一个实施方式中，根据本文所述方法生产的式(IIX)化合物是5-氯甲基-2-糠酸的钠盐。在另一个实施方式中，盐是5-氯甲基-2-糠酸的钾盐，而在又一个实施方式中，盐是5-氯甲基-2-糠酸的锂盐。在又一个实施方式中，生产了5-氯甲基-2-糠酸的盐的混合物。
应当理解的是，尽管将式(II)化合物的盐描绘为上述单价盐，但是也可以通过本文所述的方法生产式(II)化合物的多价盐。例如，在某些实施方式中，W是带2+电荷的阳离子，且式(II)化合物的盐是：
在其他实施方式中，W带3+电荷的阳离子，且式(II)化合物的盐是：
在又一个实施方式中，带4+电荷的阳离子，且式(II)化合物的盐是：
例如，在一个变体中，根据本文所述的方法，将式(I)化合物与氧化剂接触，以生产式(II)化合物的盐，其中：
式(I)化合物是：
氧化剂是Ca(ClO2)2；且
式(II)化合物的盐是：
因此，在一个实施方式中，根据本文所述的方法生产的式(IIX)化合物是5-氯甲基-2-糠酸的钙盐。
在另一个变体中，根据本文所述的方法，将式(I)化合物与氧化剂接触，以生产式(II)化合物的盐，其中：
式(I)化合物是：
氧化剂是NaClO2；
在存在Mg2+的情况下，将式(I)化合物与氧化剂接触；且
式(II)化合物的盐是：
因此，在一个实施方式中，根据本文所述方法生产的式(IIX)化合物是5-氯甲基-2-糠酸的镁盐。
式(IIX-i)化合物
在一些变体中，是双键且j是2，且式(IIX)化合物是式(IIX-i)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；且
W是阳离子。
在本文所述方法的一些变体中，是双键，j是2，Rx是卤素，且将式(I-Ai)化合物与氧化剂接触以生产式(II-Ai)化合物的盐，其中盐是式(IIX-Ai)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
X是卤素；且
W是阳离子。
例如，在一个实施方式中，每个Rn是H，X是氯，W是Na+，且式(IIX-Ai)化合物是5-氯甲基糠酸的钠盐(或5-(氯甲基)呋喃-2-羧酸钠)。
在本文所述方法的其他变体中，是双键，j是2，Rx是-OC(O)Ra，且将式(I-Bi)化合物与氧化剂接触以生产式(II-Bi)化合物的盐，其中盐是式(IIX-Bi)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Ra是H、脂肪族或芳香族基团；且
W是阳离子。
例如，在一个实施方式中，每个Rn是H，Ra是直链C17烷基，W是Na+，且式(IIX-Bi)化合物是5-(十八烷酰氧基)甲基-2-糠酸的钠盐(或5-((十八烷酰氧基)甲基)呋喃-2-羧酸钠)。在另一个实施方式中，每个Rn是H，Ra是直链C11烷基，W是Na+，且式(IIX-Bi)化合物是5-(十二烷酰氧基)甲基-2-糠酸的钠盐(或5-((十二烷酰氧基)甲基)呋喃-2-羧酸钠)。
在本文所述方法的其他变体中，是双键，j是2，Rx是ORb，且式(IIX-i)化合物是式(IIX-Ci)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rb是脂肪族基团；且
W是阳离子。
例如，在一些变体中，每个Rn是H，Rb是聚乙二醇甲基醚，W是Na+，且式(IIX-Ci)化合物是：
其中m是大于1的整数。
式(IIX-ii)化合物
在其他变体中，是单键且j是6，且式(IIX)化合物是式(IIX-ii)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；且
W是阳离子。
在一些变体中，Rx是卤素，且式(IIX-ii)化合物是式(IIX-Aii)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
X是卤素；且
W是阳离子。
在其他变体中，Rx是OC(O)Ra，且式(IIX-ii)化合物是式(IIX-Bii)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Ra是H、脂肪族或芳香族基团；且
W是阳离子。
在式(IIX-ii)化合物的其他变体中，Rx是ORb，且式(IIX-ii)化合物是式(IIX-Cii)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rb是脂肪族基团；且
W是阳离子。
应当理解的是，尽管使用部分描绘了式(IIX)化合物(包括式(IIX-Ai)、(IIX-Bi)、(IIX-Ci)、(IIX-Aii)、(IIX-Bii)和(IIX-Cii))，但是在一些变体中可以生产溶剂化物形式的式(IIX)化合物，其中羧酸根阴离子和阳离子在溶液中分离。
如适用，应用关于式(I)、(I-i)、(I-ii)、(I-Ai)、(I-Bi)、(I-Ci)、(I-Aii)、(I-Bii)和(I-Cii)化合物的本文所述的Rx、Rn、Ra、Rb和X的任何变体，就如同将式(I)、(I-i)、(I-ii)、(I-Ai)、(I-Bi)、(I-Ci)、(I-Aii)、(I-Bii)和(I-Cii)的化合物以及式(II)、(II-i)、(II-ii)、(II-Ai)、(II-Bi)、(II-Ci)、(II-Aii)、(II-Bii)、(II-Cii)、(IIX-i)、(IIX-ii)、(IIX-Ai)、(II-Bi)、(IIX-Ci)、(IIX-Aii)、(IIX-Bii)和(IIX-Cii)的化合物的Rx、Rn、Ra、Rb和X分别单独地列出。
在存在以下的情况下，可以将糠基和四氢呋喃基起始化合物转化为糠酸和四氢糠酸化合物：(i)水或醇，(ii)一种或多种以下氧化剂：亚卤酸盐化合物、卤酸盐化合物、亚卤酸化合物、卤酸化合物或卤素二氧化物化合物，或者其任意组合。
氧化剂
在存在水或醇以及一种或多种以下氧化剂的情况下，可以将式(I)化合物转化为式(II)化合物或其盐：亚卤酸盐化合物、卤酸盐化合物、亚卤酸化合物、卤酸化合物或卤素二氧化物化合物，或者其任意组合。
下文进一步详细描述适用于本文所述方法中的氧化剂。通常应当理解的是，所使用的氧化剂可以作为从任意市售试剂获得的试剂提供或者通过本领域已知的任何方法在原位产生。在一些实施方式中，一种或多种试剂获得自市售来源。可以使用本文所述的氧化剂的组合。
亚卤酸盐化合物
在一些实施方式中，所使用的亚卤酸盐化合物具有式Wb-O2Xb，其中Wb是I族阳离子且Xb是卤素。在一些变体中，Wb是钠、锂或钾。在一个变体中，Xb是氯。在另一个变体中，Xb是溴。
在其他实施方式中，所使用的亚卤酸盐化合物具有式Zb-(O2Xb)2，其中Zb是II族阳离子且Xb是卤素。在一些变体中，Zb是钙或镁。在一个变体中，Xb是氯。在另一个变体中，Xb是溴。
适宜的亚卤酸盐化合物可以包括例如亚氯酸钠、亚氯酸锂、亚氯酸钾、亚氯酸镁、亚氯酸钙或亚溴酸钠。
所使用的亚卤酸盐化合物可以获得自任意市售来源或者根据本领域已知的任何适宜方法生产。
通常还应当理解的是，当使用具有I族或II族阳离子的亚卤酸盐化合物时，所生产的式(II)化合物可以是盐的形式。因此，在本文所述方法的一些变体中，生产了式(IIX)化合物，其中W是Wb。在其他变体中，生产了式(IIX)化合物，其中W是Zb。
例如，当组合使用亚氯酸钠与5-氯甲基糠醛和水时，可以生产5-氯甲基-2-糠酸的钠盐。在另一个实施方式中，当组合使用亚氯酸钠与5-(十二烷酰氧基)甲基糠醛时，可以生产5-(十二烷酰氧基)甲基-2-糠酸的钠盐。
卤酸盐化合物
在一些实施方式中，所使用的卤酸盐化合物具有式Wd-O3Xd，其中Wd是I族阳离子且Xd是卤素。在一些变体中，Wd是钠、锂或钾。在一个变体中，Xd是氯。在另一个变体中，Xd是溴。
在其他实施方式中，所使用的卤酸盐化合物具有式Zd-(O3Xd)2，其中Zd是II族阳离子且Xd是卤素。在一些变体中，Zd是钙或镁。在一个变体中，Xd是氯。在另一个变体中，Xd是溴。
适宜的卤酸盐可以包括例如氯酸钠、氯酸钾、氯酸锂、氯酸钙、氯酸镁或溴酸钠。
所使用的卤酸盐化合物可以获得自任意市售来源或者根据本领域已知的任何适宜方法生产。
通常还应当理解的是，当使用具有I族或II族阳离子的卤酸盐化合物时，所生产的式(II)化合物可以是盐的形式。因此，在本文所述方法的一些变体中，生产了式(IIX)化合物，其中W是Wd。在其他变体中，生产了式(IIX)化合物，其中W是Zd。
例如，当组合使用氯酸钠与5-氯甲基糠醛和水时，可以生产5-氯甲基-2-糠酸的钠盐。在另一个实施方式中，当组合使用氯酸钠与5-(十八烷酰氧基)甲基糠醛时，可以生产5-(十八烷酰氧基)甲基-2-糠酸的钠盐。
亚卤酸化合物
在一些实施方式中，所使用的亚卤酸化合物具有式HXbO2，其中Xb是卤素。在一个变体中，Xb是氯。在另一个变体中，Xb是溴。
适宜的亚卤酸化合物可以包括例如亚氯酸或亚溴酸。
所使用的亚卤酸化合物可以获得自任意市售来源或者根据本领域已知的任何适宜方法生产。
卤酸化合物
在一些实施方式中，所使用的卤酸化合物具有式HXdO3，其中Xd是卤素。在一个变体中，Xd是氯。在另一个变体中，Xd是溴。
适宜的卤酸化合物可以包括例如氯酸或溴酸。
所使用的卤酸化合物可以获得自任意市售来源或者根据本领域已知的任何适宜方法生产。
卤素二氧化物化合物
在一些实施方式中，所使用的卤素二氧化物具有式XcO2，其中Xc是卤素。在一个变体中，Xc是氯。在另一个变体中，Xc是溴。
适宜的卤素二氧化物可以包括例如二氧化氯。
所使用的卤素二氧化物化合物可以获得自任意市售来源或者根据本领域已知的任何适宜方法生产。在一些变体中，卤素二氧化物可以通过本领域已知的任意适宜方法在原位生产。例如，在一些实施方式中，通过将亚氯酸钠与酸结合而生产二氧化氯。在一个实施方式中，通过将亚氯酸钠与盐酸结合而生产二氧化氯。
可以彼此之间组合或与其他化合物组合而使用本文所述的各种氧化剂，以将式(I)化合物或其盐转化为式(II)化合物或其盐。
在本文所述方法的一些变体中，一种或多种氧化剂与式(I)化合物的摩尔比是在0.1和4.0之间、0.5和3.0之间、0.5和2.5之间、1.0和2.0之间或者1.0和1.5之间。
其他化合物
在其他实施方式中，可以将烯烃、过氧化物或有机硫化合物或其任意组合加入反应混合物中。有机硫化合物包括具有碳-硫键的有机化合物。不希望受到任何理论的束缚，在本文所述方法的一些变体中可能产生次卤酸盐或次卤酸，且向反应混合物中加入烯烃、过氧化物或有机硫化合物可以作为次卤酸盐或次卤酸清除剂，并增加所生产的式(II)化合物的收率。在一个实施方式中，向反应混合物中加入过氧化氢。在另一个实施方式中，向反应混合物中加入有机硫化合物二甲亚砜。在又一个实施方式中，向反应混合物中加入有机硫化合物硫代二乙醇。
在一些变体中，相对于呋喃或四氢呋喃起始原料和式(II)产物化合物的总和，在反应混合物中存在以摩尔％计少于1％、少于5％、少于10％、少于15％、少于20％、少于25％或少于30％的次卤酸盐或次卤酸。
水或醇
在存在(i)水或醇，以及(ii)一种或多种氧化剂的情况下，可以将式(I)化合物，包括例如卤代甲基糠醛或酰氧甲基糠醛起始化合物，转化为式(II)化合物，包括卤代甲基糠酸或酰氧甲基糠酸化合物或其盐。
应当理解的是，当将式(I)的糠醛起始化合物与水和氧化剂结合时，产生式(II)的卤代甲基糠酸或酰氧甲基糠酸化合物，其中Rz或H；或者产生式(IIX)化合物，其中W是阳离子。在一些变体中，可以产生和/或分离式(II)化合物，其中Rz或H；和式(IIX)化合物，其中W是阳离子，的混合物。
当将式(I)的糠醛起始化合物与醇和氧化剂结合时，产生式(II)的卤代甲基糠酸酯或酰氧甲基糠酸酯化合物，其中Rz是烷基。任何适宜的烷基醇均可用于生产式(II)化合物。应当理解的是，在式(II)化合物中Rz的烷基与烷基醇的烷基相同。例如，在一个实施方式中，将5-氯甲基糠醛与甲醇和氧化剂结合以生产5-(氯甲基)呋喃-2-羧酸甲酯。
例如，再次参照图1B，方法120描绘了生产化合物130的一个示例性方法，化合物130是式(II)化合物的一个实例，其中Rz是烷基。将化合物122与氧化剂化合物124、醇126和二甲亚砜128结合，以生产化合物130，其中醇126是甲醇且Rz是甲基。
参照图2B，方法220描绘了生产化合物230的一个示例性方法，化合物230是式(II)化合物的一个实例，其中Rz是烷基。将化合物222与氧化剂化合物224、醇226和二甲亚砜228结合，以生产化合物230，其中醇226是乙醇且Rz是乙基。
应当理解的是，尽管方法120描绘了使用甲醇126，且方法220描绘了使用乙醇226，但是在本文所述的方法中可以使用任何适宜的醇以生产式(II)化合物，其中Rz是烷基。例如，在方法220的一个变体中，醇226是叔丁醇且生产了化合物230，其中Rz是叔丁基。
在其中式(I-Ai)化合物与一种或多种氧化剂以及水结合的一些变体中，少于50摩尔％、少于40摩尔％、少于30摩尔％、少于20摩尔％、少于15摩尔％、少于10摩尔％或者少于5摩尔％的式(I-Ai)化合物的卤代甲基基团水解成羟甲基基团。例如，在一个实施方式中，将5-氯甲基糠醛与水和氧化剂结合，且少于10％的5-氯甲基糠醛水解成5-羟甲基糠醛。
在其中式(I-Aii)化合物与一种或多种氧化剂以及水结合的一些变体中，少于50摩尔％、少于40摩尔％、少于30摩尔％、少于20摩尔％、少于15摩尔％、少于10摩尔％或少于5摩尔％的式(I-Aii)化合物的卤代甲基基团水解成羟甲基基团。
在其中式(I-Ai)化合物与一种或多种氧化剂以及醇结合的一些变体中，少于50摩尔％、少于40摩尔％、少于30摩尔％、少于20摩尔％、少于15摩尔％、少于10摩尔％或少于5摩尔％的式(I-Ai)化合物的卤代甲基基团经历醇解为醚基。例如，在一个实施方式中，将5-氯甲基糠醛与甲醇和氧化剂结合，且少于10％的5-氯甲基糠醛经历醇解为5-羟甲基糠醛的甲基醚(5-(甲氧基甲基)呋喃-2-甲醛)。
在其中式(I-Aii)化合物与一种或多种氧化剂以及醇结合的一些变体中，少于50摩尔％、少于40摩尔％、少于30摩尔％、少于20摩尔％、少于15摩尔％、少于10摩尔％或少于5摩尔％的式(I-Aii)化合物的卤代甲基基团经历醇解为醚基。
在其中式(I-Ai)化合物与一种或多种氧化剂以及水结合的一些变体中，少于50摩尔％、少于40摩尔％、少于30摩尔％、少于20摩尔％、少于15摩尔％、少于10摩尔％或少于5摩尔％的式(II-Ai)化合物的卤代甲基基团水解为羟甲基基团。例如，在一个实施方式中，将5-氯甲基糠醛与水和氧化剂结合以生产5-氯甲基-2-糠酸，且小于10％的5-氯甲基-2-糠酸水解为5-羟甲基-2-糠酸。在其中式(I-Ai)化合物与一种或多种氧化剂和水结合的一些变体中，少于50摩尔％、少于40摩尔％、少于30摩尔％、少于20摩尔％、少于15摩尔％、少于10摩尔％或少于5摩尔％的式(I-Ai)化合物的卤代甲基基团转化为羟甲基基团。
在其中式(I-Aii)化合物与一种或多种氧化剂以及水结合的一些变体中，少于50摩尔％、少于40摩尔％、少于30摩尔％、少于20摩尔％、少于15摩尔％、少于10摩尔％或少于5摩尔％的式(II-Aii)化合物的卤代甲基基团水解为羟甲基基团。
在其中式(I-Ai)化合物与一种或多种氧化剂以及醇结合的一些变体中，少于50摩尔％、少于40摩尔％、少于30摩尔％、少于20摩尔％、少于15摩尔％、少于10摩尔％或少于5摩尔％的式(II-Ai)化合物的卤代甲基经历醇解为醚基。例如，在一个实施方式中，将5-氯甲基糠醛与甲醇和氧化剂结合以生产5-(氯甲基)呋喃-2-羧酸甲酯，且少于10％的5-(氯甲基)呋喃-2-羧酸甲酯经历醇解为5-(甲氧基甲基)呋喃-2-羧酸甲酯。在其中式(I-Ai)化合物与一种或多种氧化剂和醇结合的一些变体中，少于50摩尔％、少于40摩尔％、少于30摩尔％、少于20摩尔％、少于15摩尔％、少于10摩尔％或少于5摩尔％的式(I-Ai)化合物的卤代甲基基团经历醇解为醚基团。
在其中式(I-Aii)化合物与一种或多种氧化剂以及醇结合的一些变体中，少于50摩尔％、少于40摩尔％、少于30摩尔％、少于20摩尔％、少于15摩尔％、少于10摩尔％或少于5摩尔％的式(II-Aii)化合物的卤代甲基基团经历醇解为醚基。在其中式(I-Aii)化合物与一种或多种氧化剂和醇结合的一些变体中，少于50摩尔％、少于40摩尔％、少于30摩尔％、少于20摩尔％、少于15摩尔％、少于10摩尔％或少于5摩尔％的式(I-Aii)化合物的卤代甲基基团经历醇解为醚基。
在其中式(I-Ai)化合物与一种或多种氧化剂以及水结合的一些变体中，少于50摩尔％、少于40摩尔％、少于30摩尔％、少于20摩尔％、少于15摩尔％、少于10摩尔％或少于5摩尔％的式(II-Ai)化合物的卤代甲基基团水解为羟甲基基团。例如，在一个实施方式中，将5-氯甲基糠醛与水和氧化剂结合以生产5-氯甲基-2-糠酸的钠盐，且少于10％的5-氯甲基-2-糠酸的钠盐水解为5-羟甲基-2-糠酸的钠盐。
在其中式(I-Aii)化合物与一种或多种氧化剂以及水结合的其他变体中，少于50摩尔％、少于40摩尔％、少于30摩尔％、少于20摩尔％、少于15摩尔％、少于10摩尔％或少于5摩尔％式(IIX-Aii)化合物的卤代甲基基团水解为羟甲基基团。
已经观察到，使用本文所述的方法，水相中式(I-Ai)或式(I-Aii)的起始化合物的氧化出乎意料地比式(I-Ai)或式(I-Aii)的起始化合物中卤代甲基基团向羟甲基基团或醚基团的溶剂解离转化更快。还已经观察到，当根据本文所述的方法生产式(II-Ai)、(II-Aii)、(IIX-Ai)或(IIX-Aii)化合物时，卤代甲基基团溶剂解离为羟甲基基团或醚基团的百分比出乎意料的低。
相转移催化剂
在本文所述方法的一些变体中，向反应混合物中加入相转移催化剂。通常应当理解的是，所使用的相转移催化剂可以作为从任意市售试剂获得的试剂提供或者通过本领域已知的任何方法在原位产生。在一些变体中，一种或多种相转移催化剂可以是市售试剂。
在一些变体中，相转移催化剂具有阳离子和阴离子。在某些变体中，阳离子是四烷基铵或四烷基鏻。通常应当理解的是，“四烷基”是指具有可以是相同的或不同的四个烷基基团的部分。例如，四烷基铵可以是甲基三丁基铵，其中四个烷基中的一个是甲基且其余三个烷基是丁基。在某些变体中，阴离子是卤化物或硫酸氢盐。
适宜的相转移催化剂包括例如甲基三丁基氯化铵。
在本文所述方法的一些实施方式中，在两相反应混合物中生产式(II)化合物，其中至少一部分的式(I)化合物存在于有机相中，且至少一部分的氧化剂(一种或多种)存在于水相中。在方法的一些变体中，不希望受到任何理论的束缚，加入相转移催化剂可导致至少一部分的氧化剂(一种或多种)转移至有机相，并且与有机相中的式(I)化合物反应。在方法的其他变体中，不希望受到任何理论的束缚，加入相转移催化剂可导致至少一部分的氧化剂(一种或多种)和式(I)化合物在两相反应混合物的有机层和水层的界面处相互作用。
溶剂
在一些变体中，本文所述的方法可以在不存在溶剂的条件下(即，纯净)进行。在其他变体中，使用溶剂。还可以使用适宜溶剂的任意组合。
在一些变体中，溶剂是或者包括有机溶剂。在一些变体中，选择溶剂以溶解或至少部分地溶解式(I)化合物。在一些变体中，选择溶剂以溶解或至少部分地溶解一种或多种氧化剂。在某些变体中，溶剂还可以至少部分地与水或醇混溶。在其他变体中，溶剂将完全与水或醇混溶。
在某些变体中，溶剂是极性溶剂，且部分地与水或醇混溶。
在一些实施方式中，溶剂是醚(例如，四氢呋喃)或羧酸(例如，乙酸)。
在一些实施方式中，溶剂是乙酸、二甲亚砜、二甲氧基乙烷、四氢呋喃或乙腈，或者其任意组合。
在其他变体中，溶剂可对水或醇具有有限的溶解度，并且可形成双相反应混合物。
反应pH
在本文所述方法的一些变体中，该方法包括调节和/或维持反应混合物的pH。例如，在一些变体中，将反应混合物的pH调节至和/或维持在0和7之间、或0和5之间、或0和4之间、或1和3之间、或1.5和2.5之间的pH。在一个实施方式中，将反应混合物的pH调节至和/或维持在1.5和2.5之间的pH。在其他实施方式中，在0和7之间、或0和5之间、或0和4之间、或1和3之间、或1.5和2.5之间的pH下生产式(II)化合物。在一个实施方式中，在1.5和2.5之间的pH下生产式(II)化合物。
在一些实施方式中，可以使用缓冲剂以控制反应的pH。
例如，在一些变体中，可以使用磷酸盐缓冲剂。
还可以使用适宜缓冲剂的任意组合。缓冲剂可以获得自任意市售来源或者根据本领域已知的任何适宜方法生产。
在其他实施方式中，可以向反应混合物中加入酸或碱以调节反应的pH。例如，在一些变体中，可以使用盐酸以调节反应的pH。
反应器和容器
本文所述的方法可以分批或连续进行。本文所述的方法可以在任意适宜的反应器中进行，包括敞口或封闭的反应器，其可含有本文所述的化学反应物。适宜的反应器可以包括例如分批进料搅拌反应器、分批搅拌反应器、连续流动搅拌反应器、连续塞流柱式反应器、磨擦反应器、固定床反应器和流化床反应器。反应器可以包含连续混合器，例如螺杆混合器。
此外，反应器可以允许添加和除去反应混合物中的某些组分。例如，反应器可以具有一个或多个出口以添加额外的溶剂或酸，或者从反应混合物中除去有机相或水相。在一些实施方式中，反应器可以具有将反应器与分离容器连接的一个或多个出口，在此可以将有机相从反应器转移至分离容器。
本文使用的反应器和容器通常可以由能够承受在本文所述方法期间施加的物理和化学力的材料制成。在一些实施方式中，所使用的此类材料能够耐受高浓度的强液体酸。例如，反应器和容器可以由玻璃、金属或制成。
分离和纯化
本文所述的方法还可以包括分离和/或纯化所生产的式(II)化合物(包括例如卤代甲基糠酸或酰氧甲基糠酸化合物)或其盐。可以使用本领域已知的任何方法来分离和/或纯化式(II)化合物或其盐。例如，可以使用结晶器、滤器或离心机从反应混合物中分离式(II)化合物或其盐。
在一些变体中，式(II)化合物作为固体被分离。在某些变体中，式(II)化合物通过液-液萃取分离。例如，在一个实施方式中，在单相反应混合物中生产式(II)化合物；加入至少部分地与反应混合物不混溶的萃取溶剂，以形成具有反应相和萃取相的两相液-液萃取系统；将在反应相中的式(II)化合物的至少一部分转移至萃取相；以及除去萃取相的至少一部分以分离式(II)化合物。在某些实施方式中，在两相反应混合物中生产式(II)化合物，并通过液-液萃取分离。
可以使用任何适宜的萃取溶剂，包括例如卤代烷基溶剂。在一些实施方式中，萃取溶剂是二氯甲烷或二氯乙烷，或者其组合。
在某些变体中，在两相反应混合物中生产式(II)化合物，将水相从两相反应混合物的有机相分离，以及从反应混合物的有机相分离式(II)化合物。
应当理解的是，在某些变体中，未对式(II)化合物或其盐进行分离和/或纯化，且其可以在本文所述的一个或多个下游反应中进一步使用。
收率、转化率和选择性
产物的收率考虑初始原料变成产物的转化率，以及产物相对于可形成的其他产物的选择性。
在本文提供的实例中对收率、转化率和选择性之间的差异进行了解释。例如，对于通过将式(I)化合物与氧化剂和水或醇结合而产生式(II)化合物或其盐的反应而言，可以将反应概括如下，其中“A”表示式(I)化合物的摩尔数；“B”表示氧化剂的摩尔数；“W”表示水或醇的摩尔数；且“C”表示所产生的(II)化合物或其盐的摩尔数；且“a”、“b”、“w”和“c”是化学计量系数。
aA+bB+wW→cC
应当理解的是，在上面的方程中仅示出了(II)的生产，并且如果形成一个或多个副产物，则可以对该方程进行修改。A的转化率是在上示反应过程中所消耗的反应物A的百分比，如下面的方程所示：
其中Ao是反应物A的初始摩尔数；且Af是反应物A的最终摩尔数。
选择性是由反应物A的转化量所产生的产物C的化学计量相对量，如下面方程的百分比所示：
其中Ao是反应物A的初始摩尔数；Af是反应物A的最终摩尔数；
且Cf是产物C的摩尔数。在其中“a/c”＝1的一些实施方式中，
可以将该方程简化为：
产物C的收率是转化成产物C的反应物A的百分比，如下述方程所示：
收率(％)＝[转化(％)]x[选择性(％)]
在某些实施方式中，本文所述的方法针对式(II)化合物或其盐具有以重量计至少10％、至少15％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％或者至少99％的收率。在其他实施方式中，收率以重量计在10％和100％之间、10％和90％之间、15％和100％之间、15％和90％之间、20％和80％之间、30％和80％之间、40％和80％之间、50％和80％之间或者60％和80％之间。
在某些实施方式中，本文所述的方法针对式(II)化合物或其盐具有至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或者至少99％的选择性。在其他实施方式中，选择性在40％和99％之间、40％和95％之间、40％和90％之间、40％和80％之间、50％和99％之间、50％和95％之间、50％和90％之间、50％和80％之间、60％和99％之间、60％和95％之间、60％和90％之间、60％和80％之间、70％和99％之间、70％和95％之间、70％和90％之间或者70％和80％之间。
式(II-1)、(II-2)和(II-3)的化合物
本文还提供了式(II-1)化合物或其盐：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；且
Rz是H或脂肪族基团。
本文还提供了式(II-2)化合物或其盐：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；且
Rz是H或脂肪族基团。
本文还提供了式(II-3)化合物或其盐：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族的；且
Rz是H或脂肪族基团。
本文还提供了使用上文所述的任意反应物和条件，由式(I-1)化合物生产式(II-1)化合物或其盐的方法，其中式(I-1)化合物是：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团。
本文还提供了使用上文所述的任意反应物和条件，由式(I-2)化合物生产式(II-2)化合物或其盐的方法，其中式(I-2)化合物是：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团。
本文还提供了使用上文所述的任意反应物和条件，由式(I-3)化合物生产式(II-3)化合物或其盐的方法，其中式(I-3)化合物是：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；且
Rz是H或脂肪族基团。
例如，在一些实施方式中，通过将式(I-1)化合物与如本文所述的氧化剂结合而生产式(II-1)化合物或其盐。在某些实施方式中，通过将式(I-2)化合物与如本文所述的氧化剂结合而生产式(II-2)化合物或其盐。在又一个其他实施方式中，通过将式(I-3)化合物与如本文所述的氧化剂结合而生产式(II-3)化合物或其盐。在某些实施方式中，氧化剂是式Wb-O2Xb、Zb-(O2Xb)2、Wd-O3Xd、Zd-(O3Xd)2、HXbO2、HXdO3或XcO2化合物或其组合。
可以将本文所述的任意氧化剂用于由式(I-1)、(I-2)或(I-3)化合物生产式(II-1)、(II-2)或(II-3)化合物。在一些变体中，氧化剂是：式Wb-O2Xb化合物，其中Wb是I族阳离子且Xb是卤素；Wd-O3Xd，其中Wd是I族阳离子且Xd是卤素；HXbO2，其中Xb是卤素；HXdO3，其中Xd是卤素；或者XcO2，其中Xc是卤素。
通常应当理解的是，如适用，可以对针对本文所述的Rx、Ra、Rb、Rn和Rz的任意变化进行组合，就如同针对式(I-1)、(I-2)、(I-3)、(II-1)、(II-2)和(II-3)特别地和单独地列出每个和各个变量的组合。应当进一步理解的是，如适用，可以对针对本文所述的Wb、Wd、Xb、Xc、Xd、Zb和Zd的任意变化进行组合，就如同针对式Wb-O2Xb、Zb-(O2Xb)2、Wd-O3Xd、Zd-(O3Xd)2、HXbO2、HXdO3或XcO2化合物特别地和单独地列出每个和各个变量的组合。
在其他方面中，本文还提供了包含以下的组合物：式(II-1)化合物和氧化剂，其中氧化剂是下式化合物：Wb-O2Xb、Zb-(O2Xb)2、Wd-O3Xd、Zd-(O3Xd)2、HXbO2、HXdO3或XcO2；式(II-2)化合物和氧化剂，其中氧化剂是下式化合物：Wb-O2Xb、Zb-(O2Xb)2、Wd-O3Xd、Zd-(O3Xd)2、HXbO2、HXdO3或XcO2；或者式(II-3)化合物和氧化剂，其中氧化剂是下式化合物：Wb-O2Xb、Zb-(O2Xb)2、Wd-O3Xd、Zd-(O3Xd)2、HXbO2、HXdO3或XcO2；或者其任意组合。
下游产物
在一些实施方式中，根据本文所述的方法生产的式(II)化合物或其盐可以适用于作为生产其他化学品的原料。
在一些实施方式中，根据本文所述的方法生产的式(II)化合物或其盐可以适用于作为表面活性剂或用于生产表面活性剂。根据本文所述的方法生产的式(II)化合物或其盐可以适用于作为制造或包含在织物柔软剂、家用清洁产品、洗衣剂和个人护理产品中的表面活性剂。在一些实施方式中，根据本文所述的方法生产的式(II)化合物或其盐可以适用于表面活性剂的生产中。
在一些实施方式中，根据本文所述的方法生产的式(II)化合物或其盐可以适用于表面活性剂以外的化合物的生产中。
通常应当理解的是，如适用，可以对针对文所述的Rx、Ra、Rb、Rn、Rz、X和W的任意变化进行组合，就如同针对式(I)、(I-i)、(I-ii)、(I-Ai)、(I-Aii)、(I-Bi)、(I-Bii)、(I-Ci)、(I-Cii)、(II)、(II-i)、(II-ii)、(II-Ai)、(II-Aii)、(II-Bi)、(II-Bii)、(II-Ci)、(II-Cii)、(IIX)、(IIX-i)、(IIX-ii)、(IIX-Ai)、(IIX-Aii)、(IIX-Bi)、(IIX-Bii)、(IIX-Ci)和(IIX-Cii)特别地和单独地列出每个和各个变量的组合。
应当理解的是，在本文中提及两个值或参数“之间”包括(并描述)包含这两个值或参数本身的实施方式。例如，涉及“x至y之间”的描述包括对“x”和“y”本身的描述。
还应当理解的是，可以使用一个或多个化学名描述本文所述的一些化学化合物。例如，还可以将5-溴甲基糠醛称为5-(溴甲基)呋喃-2-甲醛；还可以将5-(十二烷酰氧基)甲基糠醛称为十二烷酸(5-甲酰基呋喃-2-基)甲酯；以及还可以将5-氯甲基-2-糠酸称为5-(氯甲基)呋喃-2-羧酸。
列举的实施方式
以下列举的实施方式是本发明的一些方面的代表。
1.一种生产式(II)化合物或其盐的方法，其包括将式(I)化合物与抗氧剂结合以生产所述式(II)化合物或其盐，其中：
所述式(I)化合物是：
是双键或单键；
当是双键时，j是2，或当是单键时，j是6；
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；且
所述式(II)化合物是：
其中Rx、Rn、j和如对于式(I)所定义；且
Rz是H或脂肪族基团；以及
所述氧化剂是：
(i)式Wb-O2Xb化合物，其中Wb是I族阳离子且Xb是卤素；
(ii)Wd-O3Xd，其中Wd是I族阳离子且Xd是卤素；
(iii)HXbO2，其中Xb是卤素；
(iv)HXdO3，其中Xd是卤素；或者
(v)XcO2，其中Xc是卤素。
2.实施方式1所述的方法，其中所述式(II)化合物或其盐是以至少50％的收率生产。
3.实施方式1或2所述的方法，其中是双键且j是2。
4.实施方式1或2所述的方法，其中是单键且j是6。
5.实施方式1至4中任意一项所述的方法，其中Rx是卤素。
6.实施方式1至4中任意一项所述的方法，其中Rx是OC(O)Ra，其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团。
7.实施方式1至4中任意一项所述的方法，其中Rx是ORb，其中Rb是脂肪族基团。
8.实施方式1至7中任意一项所述的方法，其中Rz是H。
9.实施方式1至7中任意一项所述的方法，其中Rz是脂肪族基团。
10.实施方式1至9中任意一项所述的方法，其中所述式(I)化合物和所述氧化剂还与溶剂结合。
11.实施方式10所述的方法，其中所述溶剂包括有机溶剂。
12.实施方式11所述的方法，其中所述溶剂包括乙酸、二甲亚砜、二甲氧基乙烷、四氢呋喃或乙腈或者其任意组合。
13.实施方式1至12中任意一项所述的方法，其中所述式(I)化合物和所述氧化剂还与烯烃、过氧化物或有机硫化合物或者其任意组合结合。
14.实施方式13所述的方法，其中所述有机硫化合物是二甲亚砜或硫代二乙醇。
15.实施方式1至14中任意一项所述的方法，其中所述式(I)化合物和所述氧化剂还与缓冲剂结合。
16.实施方式15所述的方法，其中所述缓冲剂是磷酸盐缓冲剂。
17.实施方式1至16中任意一项所述的方法，其中所述式(I)化合物和所述氧化剂还与酸结合。
18.实施方式17所述的方法，其中所述酸是盐酸。
19.实施方式1至18中任意一项所述的方法，其中所述式(I)化合物和所述氧化剂与水结合以形成反应混合物，其中所述反应混合物具有某一pH；以及
其中所述方法包括调节所述反应混合物的所述pH至0和5之间的pH。
20.实施方式1至19中任意一项所述的方法，其中所述氧化剂与所述式(I)化合物的摩尔比在0.1和4.0之间。
21.实施方式1至20中任意一项所述的方法，其中所述式(II)化合物或其盐在一锅合成中生产。
22.实施方式1至21中任意一项所述的方法，其中所述式(II)化合物或其盐是5-(氯甲基)呋喃-2-羧酸或其盐。
23.实施方式1至22中任意一项所述的方法，其中所述式(I)化合物是5-氯甲基糠醛。
24.实施方式1至23中任意一项所述的方法，其中所述式(II)化合物或其盐是在0和5之间的pH下生产。
25.实施方式1至24中任意一项所述的方法，其还包括分离所生产的所述式(II)化合物或其盐。
26.实施方式25所述的方法，其中所述分离包括液-液萃取。
27.实施方式26所述的方法，其中所述液-液萃取使用卤代烷基溶剂进行。
28.实施方式27所述的方法，其中所述卤代烷基溶剂包括二氯甲烷、氯仿、或二氯乙烷或者其任意组合。
29.实施方式1至28中任意一项所述的方法，其中Rx是卤素且所述式(I)化合物包含卤代甲基基团，其中少于50％的所述式(I)化合物的所述卤代甲基基团水解为羟甲基基团。
30.实施方式1至29中任意一项所述的方法，其中所述式(II)化合物或其盐是固体。
31.一种生产卤代甲基糠酸或其盐的方法，其包括将卤代甲基糠醛和氧化剂结合以生产卤代甲基糠酸或其盐，
其中所述氧化剂是：
(i)式Wb-O2Xb化合物，其中Wb是I族阳离子且Xb是卤素；
(ii)Wd-O3Xd，其中Wd是I族阳离子且Xd是卤素；
(iii)HXbO2，其中Xb是卤素；
(iv)HXdO3，其中Xd是卤素；或者
(v)XcO2，其中Xc是卤素。
32.实施方式31所述的方法，其中所述卤代甲基糠醛和所述氧化剂还与水结合。
33.实施方式31所述的方法，其中所述卤代甲基糠酸是以至少50％的收率生产。
34.实施方式31至33中任意一项所述的方法，其中所述式Wb-O2Xb化合物是NaClO2。
35.实施方式31所述的方法，其中所述式HXbO2化合物是HClO2。
36.实施方式31所述的方法，其中所述式XcO2化合物是ClO2。
37.实施方式31至33中任意一项所述的方法，其中Wb或Wd是钠、钾或锂。
38.实施方式31至37中任意一项所述的方法，其中Xb、Xc或Xd是氯。
39.实施方式31至38中任意一项所述的方法，其中所述卤代甲基糠醛和所述氧化剂还与溶剂结合。
40.实施方式39所述的方法，其中所述溶剂包括有机溶剂。
41.实施方式40所述的方法，其中所述溶剂包括乙酸、二甲亚砜、二甲氧基乙烷、四氢呋喃或乙腈或者其任意组合。
42.实施方式31至41中任意一项所述的方法，其中所述卤代甲基糠醛和所述氧化剂还与烯烃、过氧化物或有机硫化合物或者其任意组合结合。
43.实施方式42所述的方法，其中所述有机硫化合物是二甲亚砜或硫代二乙醇。
44.实施方式31至43中任意一项所述的方法，其中所述卤代甲基糠醛和所述氧化剂还与缓冲剂结合。
45.实施方式44所述的方法，其中所述缓冲剂是磷酸盐缓冲剂。
46.实施方式31至45中任意一项所述的方法，其中所述卤代甲基糠醛和所述氧化剂还与酸结合。
47.实施方式46所述的方法，其中所述酸是盐酸。
48.实施方式31至47中任意一项所述的方法，其中所述卤代甲基糠醛和所述氧化剂与水结合以形成反应混合物，其中所述反应混合物具有某一pH；以及
其中所述方法包括调节所述反应混合物的所述pH至0和5之间的pH。
49.实施方式31至48中任意一项所述的方法，其中所述氧化剂与所述卤代甲基糠醛的摩尔比在0.1和4.0之间。
50.实施方式1至31或者33至49中任意一项所述的方法，其中所述氧化剂是亚氯酸或二氧化氯，所述方法还包括：
由所述亚氯酸或二氧化氯产生次氯酸，以及
除去所产生的所述次氯酸。
51.实施方式50所述的方法，其中使用烯烃、过氧化物或有机硫化合物或者其任意组合进行所述除去。
52.实施方式51所述的方法，其中所述有机硫化合物是二甲亚砜或硫代二乙醇，或者其组合。
53.实施方式50或51所述的方法，其中相对于所述氧化剂存在少于5wt％的次氯酸钠。
54.前述任意一项实施方式所述的方法，其中所述氧化剂在原位生产。
55.实施方式54所述的方法，其中所述氧化剂由亚卤酸钠和酸在原位生产。
56.实施方式31至55中任意一项所述的方法，其中所述卤代甲基糠酸或其盐在一锅合成中生产。
57.实施方式31至56中任意一项所述的方法，其中所述卤代甲基糠酸或其盐是5-(氯甲基)呋喃-2-羧酸或其盐。
58.实施方式31至57中任意一项所述的方法，其中所述卤代甲基糠醛是5-氯甲基糠醛。
59.实施方式31至58中任意一项所述的方法，其中所述卤代甲基糠酸或其盐是在0和5之间的pH下生产。
60.实施方式31至59中任意一项所述的方法，其还包括分离所生产的所述卤代甲基糠酸或其盐。
61.实施方式60所述的方法，其中所述分离包括液-液萃取。
62.实施方式61所述的方法，其中使用卤代烷基溶剂进行所述液-液萃取。
63.实施方式62所述的方法，其中卤代烷基溶剂包括二氯甲烷、氯仿、或二氯乙烷或者其任意组合。
64.实施方式31至63中任意一项所述的方法，其中少于50％的所述卤代甲基糠醛的所述卤代甲基基团水解为羟甲基基团。
65.实施方式31至64中任意一项所述的方法，其中所述卤代甲基糠酸或其盐是固体。
66.实施方式1至7或10至30中任意一项所述的方法，其中所述式(II)化合物的盐是式(IIX-Ai)化合物：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
X是卤素；且
W是阳离子。
67.实施方式66所述的方法，其中所述式(IIX)化合物是以至少50％的收率生产。
68.实施方式1所述的方法，其中所述式(I)化合物是式(I-Bi)化合物，且所述式(II)化合物是式(II-Bi)化合物或其盐，其中：
所述式(I-Bi)化合物是：
其中每个Rn独立地是H或烷基；且
Ra是H、脂肪族或芳香族基团；
所述式(II-Bi)化合物是：
其中Rn和Ra如对于式(I-Bi)所定义；且
Rz是H。
69.实施方式68所述的方法，其中所述式(II-Bi)化合物的盐是式(IIX-Bi)化合物：
其中：
Rn和Ra如对于式(I-Bi)所定义；且
W是阳离子。
70.实施方式66、67或69中任意一项所述的方法，其中W是Na+、Li+或K+。
71.实施方式66、67或69中任意一项所述的方法，其中所述氧化剂是式Wb-O2Xb化合物，且Wb和W是相同的I族阳离子。
72.实施方式66至71中任意一项所述的方法，其中所述式(I)化合物和所述氧化剂在水的存在下结合。
73.实施方式66至72中任意一项所述的方法，其中每个Rn是H。
74.实施方式66至72中任意一项所述的方法，其中每个Rn独立地是烷基。
75.实施方式66至72中任意一项所述的方法，其中一个Rn是烷基且另一个Rn是H。
76.实施方式68至75中任意一项所述的方法，其中Ra是正十一烷基。
77.实施方式66至76中任意一项所述的方法，其中将所述式(I)化合物和所述氧化剂结合形成了反应混合物。
78.实施方式77所述的方法，其中所述反应混合物还包含水。
79.实施方式78所述的方法，其中所述反应混合物是两相的。
80.实施方式77至79中任意一项所述的方法，其中所述反应混合物还包含相转移催化剂。
81.实施方式68至72，或77至80中任意一项所述的方法，其中所述式(II)化合物是：
82.实施方式66至81中任意一项所述的方法，其中所述氧化剂是式Wb-O2Xb化合物。
83.实施方式82所述的方法，其中Wb是Na+，且Xb是氯。
84.一种生产卤代甲基糠酸酯的方法，其包括将卤代甲基糠醛、醇和氧化剂结合以生产卤代甲基糠酸酯，
其中所述氧化剂是：
(i)式Wb-O2Xb化合物，其中Wb是I族阳离子且Xb是卤素；
(ii)Wd-O3Xd，其中Wd是I族阳离子且Xd是卤素；
(iii)HXbO2，其中Xb是卤素；
(iv)HXdO3，其中Xd是卤素；或者
(v)XcO2，其中Xc是卤素。
85.一种生产式(II-Bi)化合物的方法，其包括将式(I-Bi)化合物与醇和氧化剂结合以生产所述式(II-Bi)化合物，其中：
所述式(I-Bi)化合物是：
其中每个Rn独立地是H或烷基；且
Ra是H、脂肪族或芳香族基团；
所述式(II-B)化合物是：
其中Rn和Ra如对于式(I-Bi)所定义；且
Rz是脂肪族基团；以及
所述氧化剂是：
(i)式Wa-XbO2化合物，
(ii)式HXbO2化合物，或者
(iii)式XbO2化合物，
其中Wa是I族阳离子且Xb独立地是卤素。
86.一种式(II-Bi)化合物或其盐：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Ra是H、脂肪族或芳香族基团；且
Rz是H或脂肪族基团。
87.实施方式86所述的化合物，其中所述式(II-Bi)化合物的盐是式(IIX-Bi)化合物：
其中：
Rn和Ra如对于式(I-Bi)所定义；且
W是阳离子。
88.实施方式86所述的化合物，其中所述式(II-Bi)化合物是：
89.实施方式87所述的化合物，其中式(IIX-Bi)化合物是：
其中W是阳离子。
实施例
以下实施例仅仅是说明性的，而非旨在以任何方式限制本公开的任何方面。
实施例1
5-氯甲基糠醛与NaClO2在不同pH下的反应
本实施例显示了通过NaClO2在不同pH下氧化5-氯甲基糠醛(CMF)所观察到的反应进程的差异。
在60mL乙腈中溶解1.5g(0.0104mol)5-氯甲基糠醛(CMF)。在一个单独的烧瓶中，在60mL去离子(DI)水中制备4.62g(0.0414mol)亚氯酸钠(测定为81％)的溶液。将水溶液等分入6个25mL锥形瓶(Erlenmeyer flask)中。向每个烧瓶中加入1mL pH 6.5的磷酸钠缓冲溶液。含缓冲剂的NaClO2溶液的pH大于10。然后使用0.5M NaOH或1M HCl调节每个烧瓶中的pH以实现pH 1.5、2.5,4.0、5.5、7.0或8.5。两个pH最低(1.5和2.5)的烧瓶中的溶液呈亮黄色。
然后向每个烧瓶中加入10mL溶于乙腈中的CMF。摇动烧瓶数秒钟将两相混合，在所有烧瓶中均得到均质的溶液。将烧瓶静置30分钟。在所有烧瓶壁上收集的一些气泡的初始pH<7。30分钟后，使用薄层色谱法(TLC)毛细管(1微升)取样并点在TLC板上。用1:1乙醚/己烷(UV可见)对板显色，显示CMF是初始pH为4.0及以上的烧瓶中的唯一组分。在初始pH 1.5和2.5的烧瓶中，可见Rf为0.147的新点。这与任何可以获得标准品的化合物的Rf都不相符。(CMF＝0.352，5-羟基甲基糠醛(HMF)＝0.099，5-羟基甲基-2-糠酸(HMFA)＝0.035，5-甲酰基-2-糠酸(FFA)约0.035)。
将6个烧瓶放置共计16.75，然后通过TLC再核检。初始pH为1.5的烧瓶中的溶液是无色的。其他5个溶液是相似的黄色色调。在更为酸性的溶液中显色更为迅速。溶液的TLC显示，它们全部仍有一些CMF剩余，并且在原点处可见明显斑点(可能是无机盐)，且具有一些拖尾，表明产生了一些HMFA。在每个溶液中均无与Rf0.147对应的点，但是可见具有对应于HMF的Rf的暗点。
将溶液在室温下另外放置24小时，并使用TLC再次核检。在反应混合物的TLC中未观察到进一步的改变。原始pH为2.5的溶液也变为无色。对全部6个溶液的pH进行检测。其全部均变得酸性更强。以pH 1.5、2.5、4.0、5.5、7.0和8.5起始的溶液分别具有0.80、1.76、2.44、2.52、3.36和3.17的测量值。
因此，本实验表明在不同pH下观察到的CMF与NaOCl2的反应不同地进行。
实施例2
CMF与NaClO2的反应以及产物混合物分析
本实施例显示了5-氯甲基糠醛与NaClO2反应，以及通过TCL、气相色谱(GC)、NMR和收率计算对产物混合物进行的分析。
将CMF(2.0g，0.014mol)在50mL乙腈和4.8g(0.0616mol)二甲亚砜中的溶液置于加料漏斗中。向在冰水浴中冷却的250mL圆底烧瓶中加入在50mL去离子水中含3.50g 81％亚氯酸钠(0.0314mol)的溶液。向其中加入3.04g 37％盐酸(0.0308mol)，将混合物保持在4℃和8℃之间。在约70分钟内将在加料漏斗中的CMF溶液滴加到圆底烧瓶中的酸性亚氯酸钠溶液中。在加入期间，通过TLC(硅胶，15％CH3OH/85％CHCl3/0.1％HCO2H，UV可视化)监测反应，并且显示直至加入结束时，在反应混合物中几乎没有或没有CMF。不希望受到任何理论的束缚，这表明反应进行地非常迅速，例如滴定。加入完成后采集混合物样品并获得NMR谱(13C-、1H-、13C-DEPT135)。在12小时内进行13C-NMR获取。5-氯甲基-2-糠酸(CMFA)的1H-NMR峰归属(CDCl3，300MHz)：δ10.90(宽单峰，1H)，7.22(双峰(J＝3.49Hz)，1H)，6.53(双峰(J＝3.49Hz)，1H)，4.615(单峰，2H)。CMFA的13C-NMR峰归属(CDCl3，75MHz)：δ161.6，154.76，144.6，119.99，111.63，36.66。该反应似乎具有很好的5-氯甲基-2-糠酸收率。次日清晨通过TLC对反应混合物进行的分析显示了5-氯甲基-2-糠酸的点，以及5-羟基甲基糠酸的微弱斑点。可见微量CMF。
5-氯甲基-2-糠酸的分离：将反应混合物倒入250mL分液漏斗中，并使用CH2Cl2萃取3次，每次30-35mL。将合并的有机相萃取物用20mL的49wt％CaCl2水溶液洗涤一次。剩余水相的总体积为约75mL。有机相用3-5g MgSO4干燥，并用布氏漏斗中的2号滤纸过滤以除去不溶性物质。使用约10mL CH2Cl2洗涤固体。通过TLC分析水相和有机相。有机相主要含有5-氯甲基-2-糠酸和微量5-羟甲基-2-糠酸。水相具有对应于5-羟甲基-2-糠酸的显著斑点，但是没有其他从原点移出的斑点。通过在干燥氮气流下在通风橱中蒸发过夜来除去乙腈和二氯甲烷。
蒸发后残留在烧瓶中的残余物是重量为3.33g的白色至淡黄色固体。在CDCl3中的50mg样品上获得13C-和1H-NMR谱。13C-NMR与反应混合物所采集的光谱几乎相同，除了没有CH3CN和较低水平的二甲亚砜以外。1H-NMR显示了在11ppm处具有针对5-氯甲基-2-糠酸的所有峰的积分面积的羧酸质子，以及具有大量的二甲基砜。将NMR样品的一部分用CH2Cl2稀释并通过气相色谱(GC)进行分析。酸在约13.5分钟时出来。通过TLC对NMR样品进行分析，其显示材料在分离前后具有相同Rf，进一步提示在强酸条件下采用NaClO2氧化CMF的直接产物是5-氯甲基-2-糠酸。二甲基砜峰和氯甲基峰的相对积分面积给出了二甲基砜与5-氯甲基-2-糠酸的摩尔比为～1.275:1。将其转化为wt％后，酸的纯度为约57％。对于样品中残余的DMSO进行校正后，5-氯甲基-2-糠酸的分离收率为83.6％。对于本实施例的反应分析如表1中所示。产物分析在表2中示出。
表1：反应分析
表2：产物分析
实施例3
5-氯甲基糠醛与NaClO2在低pH下的反应
本实施例显示了在低pH下通过NaClO2氧化5-氯甲基糠醛(CMF)所观察到的反应进程。
将CMF(2.0g，0.014mol)在50mL乙腈和4.8g(0.0616mol)二甲亚砜中的溶液置于加料漏斗中。向250mL圆底烧瓶中加入3.51g81％亚氯酸钠(0.0314mol)。加入去离子水(50mL)并搅拌浆液直至固体溶解。将溶液在冰水浴中冷却至<5℃。向其中加入3.04g 37％盐酸(0.0308mol)，将混合物保持在4℃和8℃之间。将CMF溶液滴加至酸性亚氯酸钠溶液中。加入进行约44分钟。在开始加入CMF后约1小时通过TLC分析反应，并显示出CMF向CMFA(5-氯甲基糠酸)的清楚转化。约10分钟后除去冰浴，并使混合物升温至室温。约1小时后再次通过TLC分析反应，并显示CMF几乎完全转化；观察到对于CMF只有一个非常微弱的斑点。又一小时后通过TLC第三次分析反应，再次观察到CMF的斑点非常微弱。将反应混合物置于冰箱中过夜(<5℃)。
次日清晨通过TLC对反应混合物进行分析，显示了CMFA的点，并且显示出5-羟甲基糠酸的微弱斑点。搅拌混合物并加入1.01g(8mmol)Na2SO3。持续搅拌直至固体溶解。在烧瓶中观察到少量的上层相(颜色比底部相略深)。将反应混合物与25mL CH2Cl2一起倒入分液漏斗中。摇动混合物，使其沉降，然后排出并收集底部相。当加入第二份25mL CH2Cl2时，发生相转化。将一切放回分液漏斗中并排出底部(有机)相。使用CH2Cl2第三次萃取剩余的水相。使用3至5g MgSO4干燥合并的有机相，并用布氏漏斗中的2号滤纸过滤以除去不溶性物质。使用约10mL CH2Cl2洗涤固体。通过TLC分析无色的水相和黄色的有机相。有机相主要含有5-氯甲基-2-糠酸和微量5-羟甲基-2-糠酸。水相具有对应于5-羟基甲基-2-糠酸的显著斑点，但是没有其他从原点移出的斑点。
通过在干燥氮气流下在通风橱中蒸发过夜来除去乙腈和二氯甲烷。蒸发后残留在烧瓶中的残余物是重量为4.26g的淡黄色半固体。在CDCl3中的134.1mg样品上获得13C-和1H-NMR谱。CMFA的1H-NMR峰归属(CDCl3，300MHz)：δ10.90(宽单峰，1H)，7.22(双峰(J＝3.49hz)，1H)，6.53(双峰(J＝3.49hz)，1H)，4.615(单峰，2H)。CMFA 13C-NMR峰归属(CDCl3，75MHz)：δ161.6，154.76，144.6，119.99，111.63，36.66。除了CMFA以外，13C-NMR还显示了CH3CN、二甲亚砜和二甲基砜。1H-NMR清楚地显示了在10ppm处具有针对5-氯甲基-2-糠酸的所有峰的积分面积的羧酸质子。
表3：反应分析
表4：产物分析
实施例4
反应物摩尔比对收率的影响
本实施例显示了氧化剂与反应物的摩尔比对于通过NaClO2将CMF氧化为CMFA的影响。
将CMF(5-氯甲基糠醛)(2.00g，0.0138mol)在50mL乙腈和4.8g(0.0616mol)二甲亚砜中的溶液置于加料漏斗中。向250mL圆底烧瓶中加入2.70g 81％亚氯酸钠(0.0242mol)。加入去离子水(50mL)并搅拌浆液直至固体溶解。将溶液在冰水浴中冷却至<5℃。向其中加入2.38g 37％盐酸(0.0242mol)，将混合物保持在4℃和8℃之间。将CMF溶液滴加至酸性亚氯酸钠溶液中。加入进行约44分钟。在开始加入CMF后约1小时对反应进行的TLC(硅胶，在15％CH3OH/85％CHCl3/0.1％HCO2H中显色，UV可视化)显示出非常清楚的CMF向CMFA(5-氯甲基-2-糠酸)的转化。除去冰浴。将反应混合物置于冰箱中过夜(<5℃)。
次日清晨通过TLC对反应混合物进行分析，显示了CMFA的点，并且显示出5-羟基甲基糠酸的微弱斑点。搅拌混合物并加入3.44g(27.3mmol)Na2SO3。持续搅拌直至固体溶解。该量的亚硫酸钠足以除去在整个反应混合物中原来可见的黄色。将反应混合物与25mLCH2Cl2一起倒入250mL分液漏斗中。摇动混合物，使其沉降，然后排出底部(水)相。将CH2Cl2/CH3CN相排出到250mL锥形瓶中。当将第二部分25mL CH2Cl2加入到返回到分液漏斗中的水相中时，发生相转化。此时CH2Cl2相在底部。摇动后，将底部(有机)相排出到250mL锥形瓶中。使用CH2Cl2第三次萃取剩余的水相。使用3至5g MgSO4干燥合并的有机相，并使用粗烧结玻璃料漏斗过滤以除去不溶性物质。使用约10mL CH2Cl2洗涤固体。通过TLC分析无色的有机相。有机相主要含有5-氯甲基-2-糠酸和微量5-羟甲基糠酸。
将有机溶液在旋转蒸发仪上浓缩，浴温40℃。部分固体的淡黄色残留物的重量为4.24g。将其再溶于25mL新鲜CH2Cl2中并转移至125mL分液漏斗中。用20mL 1:1饱和NaCl盐水/DI水洗涤有机物。将CH2Cl2溶液在旋转蒸发仪上再次浓缩至干(浴温30℃)。发生了一些暴沸，所以用最低量的CH2Cl2冲洗固体并小心浓缩以得到淡黄色、粘性固体，重3.31g。将72mg样品溶于CDCl3/TMS中并通过1H-和13C-NMR分析。CMFA的1H-NMR峰归属(CDCl3，300MHz)：δ10.90(宽单峰，1H)，7.22(双峰(J＝3.49Hz)，1H)，6.53(双峰(J＝3.49Hz)，1H)，4.615(单峰，2H)。CMFA的13C-NMR峰归属(CDCl3，75MHz)：δ161.6，154.76，144.6，119.99，111.63，36.66。该物质为62.3wt％CMFA，其收率为92.8％，高于如以上实施例2中所述的使用更大过量的NaClO2进行氧化时的收率。反应分析如表3中所示。产物分析在表4中示出。
表3：反应分析
表4：产物分析
实施例5
水浓度对将CMF氧化为CMFA的影响
本实施例显示了反应混合物中不同的水量如何影响CMF的氧化以及所获得的副产物的水平。
同时进行两个反应，一个具有较高的水与有机溶剂比率，一个具有较低的水与有机溶剂比率。
以较高的水浓度进行的反应(A)：将CMF(5-氯甲基糠醛)(4.0g，0.0277mol)在50mL乙腈和9.6g(0.123mol)二甲亚砜中的溶液置于加料漏斗中。向250mL圆底烧瓶中加入5.40g81％亚氯酸钠(0.0484mol)。加入去离子水(100mL)并搅拌浆液直至固体溶解。将溶液在冰水浴中冷却至<5℃。向其中加入在冰水中预冷的4.76g37％盐酸(0.0483mol)，将混合物保持在4℃和8℃之间。将CMF溶液滴加至酸性亚氯酸钠溶液中。加入进行约1小时。温度主要保持在8℃以下，但在短时间内达到约18℃。在加入初期就观察到了固体沉淀。在加入约三分之二的CMF溶液后，溶液变得均质。
以较低的水浓度进行的反应(B)：将CMF(5-氯甲基糠醛)(4.0g，0.0277mol)在100mL乙腈和9.6g(0.123mol)二甲亚砜中的溶液置于加料漏斗中。向250mL圆底烧瓶中加入5.40g 81％亚氯酸钠(0.0484mol)。加入去离子水(50mL)并搅拌浆液直至固体溶解。将溶液在冰水浴中冷却至<5℃。向其中加入在冰水中预冷的4.76g37％盐酸(0.0483mol)，将NaClO2溶液保持在4℃和8℃之间。将CMF溶液滴加至酸性亚氯酸钠溶液中。加入进行约1小时。反应混合物呈现混浊的外观，并且观察到两个分离的液相。与使用较大体积的水进行的反应相比，该反应似乎为更深的黄色。
对两个反应的观察：在完成CMF加入后约30分钟通过TLC对这两个反应进行分析(硅胶，在15％CH3OH/85％CHCl3/0.1％HCO2H中显色，UV可视化)。这两个反应均显示出显著的CMF向CMFA(5-氯甲基-2-糠酸)的转化。将冰浴保持在烧瓶周围，对混合物进行搅拌并升温至室温过夜。
次日清晨通过TLC对反应混合物进行分析。具有较高水浓度的反应(A)具有CMFA的点，以及5-羟甲基糠酸的暗点，而具有较低水浓度的反应(B)具有CMFA的点、5-羟甲基糠酸的微弱斑点和未反应CMF的点。具有更多水的反应混合物的颜色比具有较少水的反应混合物的颜色浅，后者为深黄色。
在冰水浴中将混合物搅拌并冷却至<5℃。按小份加入固体Na2SO3，2.0g(0.0159mol)，持续搅拌直至固体溶解。该量的亚硫酸盐足以除去在整个反应混合物中观察到的黄色。将每个反应混合物与35mL CH2Cl2一起倒入分液漏斗中。
对于每个反应，摇动混合物，使其沉降，并且除去有机相。剩余的水相再用CH2Cl2萃取两次。对于每个单独的反应，通过TLC分析合并的有机相和水相。反应(A)的有机相主要含有5-氯甲基-2-糠酸和微量5-羟甲基糠酸。水相具有对应于5-羟甲基-2-糠酸的显著斑点，以及略微移出原点的未知斑点。反应(B)的有机相主要是5-氯甲基-2-糠酸、CMF和微量5-羟甲基糠酸。水相具有对应于5-羟甲基-2-糠酸的显著斑点，以及略微移出原点的未知斑点。
对于这两个反应，通过在旋转蒸发仪上以30至35℃的浴温蒸发而除去乙腈和二氯甲烷。将淡黄色半固体残余物(反应(A)：7.09g；反应(B)：12.94g)再溶于25mL CH2Cl2中，并倒入125mL分液漏斗中。使用10mL饱和NaCl盐水和10mL DI水的1:1混合物以洗涤CH2Cl2中的CMFA溶液以除去一些残留的DMSO。然后在旋转蒸发仪上将CH2Cl2溶液重新浓缩至干，之后在氮气吹扫下将其储存至少48小时。
反应(A)的分析：蒸发后在烧瓶中剩余的残留物是重量为4.22g的淡黄色半固体。在CDCl3中的65mg样品上获得13C-和1H-NMR谱。CMFA的1H-NMR峰归属(CDCl3，300MHz)：δ10.90(宽单峰，1H)，7.22(双峰(J＝3.49Hz)，1H)，6.53(双峰(J＝3.49Hz)，1H)，4.615(单峰，2H)。CMFA的13C-NMR峰归属(CDCl3，75MHz)：δ161.6，154.76，144.6，119.99，111.63，36.6。13C-NMR显示了二甲亚砜、二甲基砜和CMFA。1H-NMR显示出9.5ppm处的宽羧酸质子共振，所有峰的积分面积与5-氯甲基-2-糠酸一致。在粗反应混合物和水相中5-羟甲基糠酸的强点表明CMFA收率相对适中的主要原因是由于后处理前在水性环境中的水解。通过TLC或NMR分析，在该反应中几乎不可见或不可见CMF。反应(A)的分析在表5中示出。来自反应(A)的产物的分析在表6中示出。
反应(B)的分析：蒸发后在烧瓶中剩余的残留物是重量为6.58g的淡黄色半固体。在CDCl3中的65mg样品上获得13C-和1H-NMR谱。CMFA的1H-NMR峰归属(CDCl3，300MHz)：δ10.90(宽单峰，1H)，7.22(双峰(J＝3.49Hz)，1H)，6.53(双峰(J＝3.49Hz)，1H)，4.615(单峰，2H)。CMFA的13C-NMR峰归属(CDCl3，75MHz)：δ161.6，154.76，144.6，119.99，111.63，36.66。除了CMFA以外，13C-NMR还显示了二甲亚砜、二甲基砜和未反应的CMF。1H-NMR显示了10.3ppm处的宽羧酸质子共振和9.6ppm处的CMF的醛质子共振。使用1H-NMR分析中的峰面积计算出在粗产物中存在约19％的原始CMF。考虑了CMF的重叠共振面积后，所有峰的积分面积对应于5-氯甲基-2-糠酸。反应(B)的分析在表7中示出。来自反应(B)的产物的分析在表8中示出。
对于这两个反应，CMFA的近似收率是大致相同的。基于CMFA水解产物5-羟甲基糠酸的量，在含有最多水的体系中氧化效率更高。
表5：反应(A)的分析
表6：来自反应(A)的产物的分析
表7：反应(B)的分析
表8：反应(B)的分析
实施例6
羟甲基糠醛酯的氧化
本实施例显示了将羟甲基糠醛的酯氧化以生产相应的酸。
将5-羟甲基糠醛的十二烷酸酯(十二烷酸(5-甲酰基呋喃-2-基)甲酯)(1.00g，3.24mmol)样品在50mL乙腈和1.01g(0.0130mol)二甲亚砜(4当量)中浆化。搅拌混合物直至大部分固体溶解。同时，向250mL圆底烧瓶中加入0.63g 81％亚氯酸钠(5.67mmol)(1.75当量)。加入去离子水(50mL)并搅拌浆液直至固体溶解。将溶液在冰水浴中冷却至<5℃。使用移液管向其中一次性加入0.56g冷却的37％盐酸(5.67mmol)。在冰水浴中冷却含有酯的乙腈，然后将其一次性倒入酸性亚氯酸钠溶液中。立即搅拌混合物，然后从溶液中沉淀出白色固体并停止所有搅拌。未观察到反应放热(混合物保持在约5℃)。混合试剂后约1小时通过TLC分析反应(硅胶，50/50Et2O/己烷，UV可视化)，并且在板上仅显示了一个较缓慢移动的点。这可能是由于反应混合物的非均质性而未获得用于TLC分析的代表性样品。混合试剂约2小时后，加入25mL 1,2-二甲氧基乙烷，稀释浆液，并将混合物恢复缓慢搅拌。将混合物升温至15-20℃的范围。在持续搅拌过夜时可使冰浴融化。
次日清晨通过TLC分析反应混合物，显示仅有一个归属于5-羟甲基糠酸的十二烷酸酯(5-((十二烷酰氧基)甲基)呋喃-2-羧酸)的点。搅拌混合物并加入1.42g(11.3mmol)Na2SO3。持续搅拌直至固体溶解。该量的亚硫酸钠足以除去在整个反应混合物中原来可见的黄色。将反应混合物与25mL氯仿一起倒入250mL分液漏斗中。摇动混合物，使其沉降。连同混悬的白色固体存在两个液相。将整个混合物过滤通过521助滤剂薄层。用两份另外的氯仿洗涤滤饼，每份5mL。将滤液返回到洁净的250mL分液漏斗中，并将底部(氯仿/乙腈/1,2-二甲氧基乙烷)相排入250mL圆底烧瓶中。将水相第二次用25mL氯仿振摇，并将氯仿萃取物加入此前收集的有机相中。使用旋转蒸发仪将合并的有机相浓缩至固体。所分离物质的重量为1.11g。将约30mg溶于0.7mL CDCl3中得到澄清的几乎无色的溶液，并且获得1H-和13C-NMR谱。酸产物的1H-NMR峰归属(CDCl3，300MHz)：δ8.90(宽单峰，1H)，7.21(双峰(J＝3.395hz)，1H)，6.52(双峰(J＝3.395hz)，1H)，5.106(单峰，2H)，2.34(三峰，(J＝7.66hz)，2H)，1.62(宽三峰(J＝7.16hz)，2H)，1.25(宽单峰，16H)，0.88(三峰(J＝6.68hz)，3H)。酸产物的13C-NMR峰归属(CDCl3，75MHz)：δ173.28，161.77，154.25，144.59，119.74，112.20，57.68，33.99，31.86，29.54，29.39，29.28，29.17，29.04，24.78，22.63，14.06。这些证实了该物质主要对应于糠酸。观察到一些DMSO，以及副产物二甲基砜。通过NMR进行近似分析，并且在表10中示出。与初始HMF酯样品一起，获得了使用CDCl3溶剂的产物的TLC(硅胶，50/50Et2O/己烷，UV可视化)。酸的近似收率为41％。反应分析在表9中示出。
还从氧化反应中分离出不溶性的白色固体，其不易辨认。在加入氯仿后，该物质保留在用于过滤粗反应混合物的助滤剂的上部。该固体在氯仿中和在氢氧化钾水溶液中均是不溶的。获得经过滤的基于水的提取物的1H-NMR谱，但是未观察到背景噪音以上的信号。
测定粗产物的熔点：在68℃下软化；在96℃下完全融化。考虑到该物质是与二甲基砜约50:50的混合物，因此宽熔距并不出乎意料。未观察到分解。
表9：HMF酯氧化反应的分析
表10：来自HMF酯氧化反应的产物的分析

Claims (21)

1.一种生产式(II)化合物或其盐的方法，其方法包括将式(I)化合物与抗氧剂结合以生产所述式(II)化合物或其盐，其中：
所述式(I)化合物是：
是双键或单键；
当是双键时，j是2，或者当是单键时，j是6；
每个Rn独立地是H或烷基；
Rx是卤素、OC(O)Ra或ORb；
其中Ra是H、脂肪族或芳香族基团，且Rb是脂肪族基团；以及
所述式(II)化合物是：
其中Rx、Rn、j和如对于式(I)所定义；且
Rz是H或脂肪族基团；以及
所述氧化剂是：
(i)式Wb-O2Xb化合物，其中Wb是I族阳离子且Xb是卤素；
(ii)Wd-O3Xd，其中Wd是I族阳离子且Xd是卤素；
(iii)HXbO2，其中Xb是卤素；
(iv)HXdO3，其中Xd是卤素；或者
(v)XcO2，其中Xc是卤素。
2.权利要求1所述的方法，其中以至少50％的收率生产所述式(II)化合物或其盐。
3.权利要求1或2所述的方法，其中所述式(I)化合物和所述氧化剂还与溶剂结合。
4.权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中所述式(I)化合物和所述氧化剂还与有机硫化合物结合。
5.权利要求1至4中任意一项所述的方法，其中所述式(I)化合物和所述氧化剂还与酸结合。
6.权利要求5所述的方法，其中所述酸是盐酸。
7.权利要求1至6中任意一项所述的方法，其中所述式(I)化合物和所述氧化剂与水结合以形成反应混合物，其中所述反应混合物具有某一pH，以及
其中所述方法包括调节所述反应混合物的所述pH至0和5之间的pH。
8.权利要求1至7中任意一项所述的方法，其中所述式(II)化合物或其盐是5-(氯甲基)呋喃-2-羧酸或其盐。
9.权利要求1至8中任意一项所述的方法，其中所述式(I)化合物是5-氯甲基糠醛。
10.权利要求1至9中任意一项所述的方法，其中所述式(II)化合物或其盐在0和5之间的pH下生产。
11.权利要求1至10中任意一项所述的方法，其还包括分离所生产的所述式(II)化合物或其盐。
12.权利要求11所述的方法，其中所述分离包括液-液萃取。
13.一种生产卤代甲基糠酸或其盐的方法，其包括将卤代甲基糠醛和抗氧剂结合以生产卤代甲基糠酸或其盐，
其中所述氧化剂是：
(i)式Wb-O2Xb化合物，其中Wb是I族阳离子且Xb是卤素；
(ii)Wd-O3Xd，其中Wd是I族阳离子且Xd是卤素；
(iii)HXbO2，其中Xb是卤素；
(iv)HXdO3，其中Xd是卤素；或者
(v)XcO2，其中Xc是卤素。
14.权利要求13所述的方法，其中所述氧化剂是HClO2或ClO2。
15.权利要求13或14所述的方法，其中所述卤代甲基糠醛和所述氧化剂还与有机硫化合物结合。
16.权利要求15所述的方法，其中所述有机硫化合物是二甲亚砜或硫代二乙醇。
17.权利要求13至16中任意一项所述的方法，其中所述卤代甲基糠醛和所述氧化剂还与酸结合。
18.权利要求17所述的方法，其中所述酸是盐酸。
19.根据权利要求13至18中任意一项所述的方法，其中所述卤代甲基糠醛和所述氧化剂与水结合以形成反应混合物，其中所述反应混合物具有某一pH，以及
其中所述方法包括调节所述反应混合物的所述pH至0和5之间的pH。
20.权利要求1至7、10至12中任意一项所述的方法，其中所述式(I)化合物是式(I-Bi)化合物，并且所述式(II)化合物是式(II-Bi)化合物或其盐，其中：
所述式(I-Bi)化合物是：
其中每个Rn独立地是H或烷基；且
Ra是H、脂肪族或芳香族基团；
所述式(II-Bi)化合物是：
其中Rn和Ra如对于式(I-Bi)所定义；且
Rz是H。
21.一种式(II-Bi)化合物或其盐：
其中：
每个Rn独立地是H或烷基；
Ra是H、脂肪族或芳香族基团；且
Rz是H或脂肪族基团。
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