JP2010150159A - New method for producing levulinic acid - Google Patents

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Kohei Mase
浩平 間瀬
Hirosuke Yamamoto
裕輔 山本
Hiroaki Takashima
宏明 高島
Tomokuni Abe
友邦 阿部
Toshihisa Shimo
俊久 下
Yoshihiro Katayama
義博 片山
Junko Shigehara
淳孝 重原
Eiji Masai
英司 政井
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Nagaoka University of Technology NUC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing levulinic acid from 3-carboxymuconolactone as a starting substance. <P>SOLUTION: This method for producing the levulinic acid represented by formula (2) comprises alkali-hydrolyzing 3-carboxymuconolactone in an alkali aqueous solution and then acidifying the obtained hydrolysis solution with a strong acid into acidity of ≤pH 1 to perform decarbonation and keto-enol tautomerization. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、3−カルボキシムコノラクトンを出発物質としてアルカリ加水分解と酸性処理による脱炭酸及びケトエノール互変異性化により最終生成物であるレブリン酸を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing levulinic acid as a final product by decarboxylation by alkaline hydrolysis and acidic treatment and ketoenol tautomerization using 3-carboxymuconolactone as a starting material.

今日、各種ポリマー、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート等が、各種容器等の成形品やゴミ袋、包装袋等に広く使用されている。しかしながら、これらのポリマーは、主に石油を原料としているため、廃棄の際、焼却すれば大気中の二酸化炭素を増加させて、地球温暖化の一因とされている。一方、焼却せずに、埋立て処分すると、自然環境下でほとんど分解されないものが多いため、半永久的に地中に残存することになる。   Today, various polymers such as polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, and polyethylene terephthalate are widely used for molded products such as various containers, garbage bags, packaging bags, and the like. However, since these polymers are mainly made from petroleum, if they are incinerated at the time of disposal, they increase carbon dioxide in the atmosphere and contribute to global warming. On the other hand, when landfilled without incineration, there are many things that are hardly decomposed in the natural environment, so they remain in the ground semipermanently.

近年、植物由来の原料や微生物による代謝を介して得られる植物由来のポリマーが注目されている。なぜなら、これらのポリマーは、石油を原料としない環境循環型の素材であり、植物に固定された二酸化炭素を大気中に戻すことになるという意味で、焼却しても大気中の二酸化炭素を増加させない。また、焼却せずに埋立て処分しても、土壌中の微生物により分解されるため、環境破壊を招く虞がない。かかる植物由来のポリマーとして、ポリ乳酸、ポリヒドロキシ酪酸等が挙げられ、将来性のある生物分解性である環境循環型の素材として、各種成形品への用途開発が進められている。しかしながら、かかる植物由来のポリマーは、澱粉等を含む穀物である食物を原料とする場合には、供給において食物と競合するという問題がある。これは、人類に対する食料の安定供給の観点から問題である。   In recent years, plant-derived polymers obtained through plant-derived raw materials and metabolism by microorganisms have attracted attention. Because these polymers are environmentally-circulating materials that do not use petroleum as a raw material, carbon dioxide fixed in plants is returned to the atmosphere. I won't let you. Even if landfilled without incineration, it is decomposed by microorganisms in the soil, so there is no risk of environmental destruction. Examples of such plant-derived polymers include polylactic acid, polyhydroxybutyric acid, and the like, and development of uses for various molded products is being promoted as a biodegradable material with future potential. However, such a plant-derived polymer has a problem of competing with food in supply when the raw material is food that is a grain containing starch or the like. This is a problem from the viewpoint of a stable supply of food to mankind.

ところで、植物由来の芳香族高分子化合物であるリグニンは、植物細胞壁に普遍的に含まれているバイオマス資源であるけれども、その化学構造が多様な成分で構成されていることや複雑な高分子構造であるため、未だ、有効な利用技術が開発されていない。そのため、例えば、製紙産業において大量に副生するリグニンは有効利用されずに、重油の代替燃料として焼却処分されている。   By the way, lignin, a plant-derived aromatic polymer compound, is a biomass resource that is universally contained in plant cell walls, but its chemical structure is composed of various components and has a complex polymer structure. Therefore, effective utilization technology has not been developed yet. Therefore, for example, lignin produced as a by-product in a large amount in the paper industry is not effectively used but is incinerated as an alternative fuel for heavy oil.

近年、リグニン等の植物由来芳香族成分が、加水分解、酸化分解、加溶媒分解等の化学的分解法、又は超臨界水や超臨界有機溶媒による物理化学的分解法により、数種の低分子化合物の混合物に変換されて単一の化合物である3−カルボキシムコノラクトンを製造する方法が開発されてきた。例えば、国際公開WO 2008/018640パンフレット(以下、特許文献1参照)、リグニンを含む植物原料を化学分解して得たバニリン、バニリン酸、プロトカテク酸を含む低分子混合物から多段階の酵素反応を介して単一の化合物である3−カルボキシ−Cis,Cis−ムコン酸、及び/又は3−カルボキシムコノラクトンを製造する方法を開示している。   In recent years, plant-derived aromatic components such as lignin have been converted into several small molecules by chemical decomposition methods such as hydrolysis, oxidative decomposition, solvolysis, or physicochemical decomposition methods using supercritical water or supercritical organic solvents. Methods have been developed to convert to a mixture of compounds to produce a single compound, 3-carboxymuconolactone. For example, an international publication WO 2008/018640 pamphlet (hereinafter referred to as Patent Document 1), a low molecular weight mixture containing vanillin, vanillic acid, and protocatechuic acid obtained by chemically decomposing a plant raw material containing lignin through a multi-stage enzymatic reaction. And a method for producing 3-carboxy-Cis, Cis-muconic acid and / or 3-carboxymuconolactone, which are single compounds.

このようにして得られた単一の化合物である3−カルボキシムコノラクトンを、生物分解性のプラスチックや各種化学製品の原料として使用することができれば、供給において、食物と競合しない、リグニン含有植物原料(バイオマス)を有効利用することができることになる。しかしながら、リグニン含有バイオマスに由来する3−カルボキシムコノラクトンの利用方法は未だ確立されていない。   A lignin-containing plant that does not compete with food in supply if 3-carboxymuconolactone, a single compound thus obtained, can be used as a raw material for biodegradable plastics and various chemical products. The raw material (biomass) can be used effectively. However, a method for utilizing 3-carboxymuconolactone derived from lignin-containing biomass has not yet been established.

ところで、レブリン酸は、β−アセチルプロピオン酸ともいわれる化学物質であり、無色板上又は葉状の結晶で存在する。レブリン酸は、様々な有用な化学物質の原料となる基礎な化学物質であり、将来的に多量の需要が予想される有用な化合物である。レブリン酸は、例えば、プラスチック原料等として使用されるジフェノリックアシッド、食品添加物やポリマー原料として使用されるコハク酸、生理活性物質、除草剤、育毛剤等として使用されるアミノレブリン酸、燃料添加剤、ガソリン代替燃料等として使用されるメチルテトラヒドロフランを製造するための出発材料として、使用されている(以下、特許文献2、特許文献3を参照のこと)。   By the way, levulinic acid is a chemical substance also called β-acetylpropionic acid and exists on a colorless plate or leaf-like crystals. Levulinic acid is a basic chemical substance that serves as a raw material for various useful chemical substances, and is a useful compound that is expected to have a large demand in the future. Levulinic acid is, for example, diphenolic acid used as a plastic raw material, succinic acid used as a food additive or polymer raw material, bioactive substance, herbicide, hair restorer, aminolevulinic acid, fuel additive, etc. It is used as a starting material for producing methyltetrahydrofuran used as an alternative fuel for gasoline and the like (refer to Patent Document 2 and Patent Document 3 below).

現在、レブリン酸は、糖、デンプン、グルコースなどの炭水化物を原料として製造されており、例えば、糖を酸触媒の存在下で加水分解してレブリン酸を製造する方法が古くから知られている(以下、非特許文献1を参照のこと)。また、炭水化物とアルコールとをヘテロポリ酸の存在下で反応させてレンブリン酸エステルを製造する方法も知られている(以下、特許文献4を参照のこと)。   Currently, levulinic acid is produced from carbohydrates such as sugar, starch and glucose as raw materials. For example, a method for producing levulinic acid by hydrolyzing sugar in the presence of an acid catalyst has been known for a long time ( (See Non-Patent Document 1 below). In addition, a method for producing a lembric acid ester by reacting a carbohydrate and an alcohol in the presence of a heteropoly acid is also known (see Patent Document 4 below).

レブリン酸は、セルロース含有バイオマス又はこれから誘導された糖の酸加水分解により得られ、このような酸分解法は、例えば、国際公開WO89/10362パンフレット、国際公開WO96/40609パンフレット、米国特許第5,892,107号、同第6,054,611号に開示されている。このような酸加水分解法を用いた場合には、レブリン酸、ギ酸、フルフラル(出発原料中にC5糖含有ヘミセルロースが存在する場合)、及び加水分解触媒として使用した無機酸を含有する水性混合物が生成する。また、レブリン酸を含有する水性混合物を、液体アルコールと接触させる反応性抽出法により、レブリン酸含有水性混合物からレブリン酸エステルを分離・製造する方法も知られている(以下、特許文献5を参照のこと)。   Levulinic acid is obtained by acid hydrolysis of cellulose-containing biomass or sugar derived therefrom, and such acid decomposition methods are described in, for example, International Publication WO89 / 10362, International Publication WO96 / 40609, US Pat. Nos. 892,107 and 6,054,611. When such an acid hydrolysis method is used, an aqueous mixture containing levulinic acid, formic acid, furfural (when C5 sugar-containing hemicellulose is present in the starting material), and an inorganic acid used as a hydrolysis catalyst is obtained. Generate. Also known is a method of separating and producing a levulinic acid ester from a levulinic acid-containing aqueous mixture by a reactive extraction method in which an aqueous mixture containing levulinic acid is contacted with a liquid alcohol (see Patent Document 5 below). )

一方、木材、樹皮、古紙等の木質系物質や、稲わら、もみ、バガス等の農産物及びそれらの廃棄物等の主としてリグノセルロースで構成される植物性の資源(リグノセルロース)を有機溶媒中で処理して、使用した有機溶媒がリグノセルロースと結合しながらそれを分解していく、加溶媒分解反応も知られている(以下、特許文献6を参照のこと)。また、加溶媒分解試薬としてエチレングリコールを高い割合で使用することにより、縮重合化合物の精製を抑制する方法も知られている。   On the other hand, plant-based resources (lignocellulose) mainly composed of lignocellulose such as woody materials such as wood, bark and waste paper, agricultural products such as rice straw, fir and bagasse, and their wastes in organic solvents. A solvolysis reaction is also known in which the organic solvent used is treated and decomposed while binding to lignocellulose (see Patent Document 6 below). Also known is a method for suppressing the purification of the polycondensation compound by using ethylene glycol as a solvolysis reagent in a high proportion.

しかしながら、リグニン含有バイオマスに由来する単一の化合物である3−カルボキシムコノラクトンを出発原料としてレブリン酸を製造する方法は、未だ知られていない。
WO 2008/018640パンフレット 特開2003−226641号公報 特表2007−510787号公報 特開2006−206579号公報 特表2007−518778号公報 特開2004−83482号公報 T. R. Frost and F.F. Kruth, TAPPI, 34, 80 (1951)
However, a method for producing levulinic acid using 3-carboxymuconolactone, which is a single compound derived from lignin-containing biomass, as a starting material is not yet known.
WO 2008/018640 pamphlet Japanese Patent Laid-Open No. 2003-226641 Special table 2007-510787 gazette JP 2006-206579 A JP-T-2007-518778 JP 2004-83482 A TR Frost and FF Kruth, TAPPI, 34, 80 (1951)

本発明が解決しようとする課題は、3−カルボキシムコノラクトンを出発物質としてアルカリ加水分解と酸性処理による脱炭酸及びケトエノール互変異性化により最終生成物であるレブリン酸を製造する方法を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a method for producing levulinic acid as a final product by decarboxylation and ketoenol tautomerization by alkaline hydrolysis and acid treatment using 3-carboxymuconolactone as a starting material. That is.

本発明者は、前記課題を解決するため、実験を繰り返し、鋭意研究を重ねた結果、3−カルボキシムコノラクトンを出発物質としてアルカリ加水分解と酸性処理による脱炭酸及びケトエノール互変異性により最終生成物であるレブリン酸を実際に製造し、その製造方法を確立し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[5]である:
As a result of repeating experiments and intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has finally obtained 3-carboxymuconolactone as a starting material by alkaline hydrolysis and decarboxylation by acidic treatment and ketoenol tautomerism. The actual levulinic acid was manufactured, the manufacturing method was established, and the present invention was completed.
That is, the present invention is the following [1] to [5]:

[1]以下の式(1):

Figure 2010150159
で表される3−カルボキシムコノラクトンを、アルカリ水溶液中でアルカリ加水分解し、次いで、得られた加水分解溶液を強酸でpH1以下の酸性にして、脱炭酸及びケトエノール互変異性化することにより、以下の式(2):
Figure 2010150159
で表されるレブリン酸を、製造する方法。 [1] The following formula (1):
Figure 2010150159
3-carboxymuconolactone represented by the following formula: The following formula (2):
Figure 2010150159
The method to manufacture the levulinic acid represented by these.

[2]前記アルカリ水溶液が1N水酸化ナトリウム水溶液である、前記[1]に記載の方法。 [2] The method according to [1], wherein the alkaline aqueous solution is a 1N aqueous sodium hydroxide solution.

[3]前記アルカリ加水分解が、60〜105℃の温度範囲内及び大気雰囲気下で行われる、前記[1]又は[2]に記載の方法。 [3] The method according to [1] or [2], wherein the alkali hydrolysis is performed in a temperature range of 60 to 105 ° C. and in an air atmosphere.

[4]前記強酸がHClである、前記[1]〜[3]のいずれかに記載の方法。 [4] The method according to any one of [1] to [3], wherein the strong acid is HCl.

[5]前記加水分解溶液を強酸でpH1以下の酸性にした後、最終生成物であるレブリン酸を酢酸エチル溶液で抽出するステップをさらに含む、前記[1]〜[4]のいずれかに記載の方法。 [5] The method according to any one of [1] to [4], further comprising: extracting the levulinic acid as a final product with an ethyl acetate solution after acidifying the hydrolyzed solution with a strong acid to pH 1 or lower. the method of.

以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明に係るレブリン酸の製造方法の反応スキームを、以下に示す:

Figure 2010150159
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The reaction scheme of the method for producing levulinic acid according to the present invention is shown below:
Figure 2010150159

出発原料である3−カルボキシムコノラクトンの入手方法は問わないが、3−カルボキシムコノラクトンは、例えば、前記した特許文献1に開示されるように、バニリン、バニリン酸、プロトカテク酸等を含む植物由来低分子化合物混合物から、ベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子(ligV遺伝子)、バニリン酸ジメチラーゼ遺伝子(vanAB遺伝子)、及びプロトカテク酸3,4−ジオキシゲナーゼ遺伝子(pcaHG遺伝子)が導入された形質転換体を培養した多段の酵素反応を介して、3−カルボキシ−Cis,Cis−ムコン酸を得、これを強酸で処理して閉環することにより、入手することができる。   The method for obtaining 3-carboxymuconolactone as a starting material is not limited, but 3-carboxymuconolactone contains, for example, vanillin, vanillic acid, protocatechuic acid, etc. as disclosed in Patent Document 1 described above. A multi-stage culture of a transformant into which a benzaldehyde dehydrogenase gene (ligV gene), a vanillate dimethylase gene (vanAB gene), and a protocatechuate 3,4-dioxygenase gene (pcaHG gene) were introduced from a plant-derived low molecular weight compound mixture The 3-carboxy-Cis, Cis-muconic acid is obtained through the enzymatic reaction, and can be obtained by treating with a strong acid and ring-closing.

上記反応の第一段階において、出発原料である3−カルボキシムコノラクトンをアルカリ水溶液中に溶解し、約60〜105℃の温度範囲内及び大気雰囲気下で攪拌することにより、3−カルボキシムコノラクトンがアルカリ加水分解される。アルカリ加水分解に用いるアルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム、アンモニア、ヒドラジン、炭酸水素ナトリウム、ホウ酸ナトリウムなどの無機アルカリや有機アルカリであることができる。有機アルカリとしては、反応生成物であるレブリン酸と容易に分離できるものが好ましい。アルカリ水溶液は、好ましくは、1N水酸化ナトリウム水溶液であることができる。アルカリ加水分解に用いるアルカリの使用量は、3−カルボキシムコノラクトンのアルカリ水溶液のpHを10以上するために十分な量であることができる。   In the first step of the above reaction, 3-carboxymuconolactone, which is a starting material, is dissolved in an aqueous alkali solution and stirred in a temperature range of about 60 to 105 ° C. and in an air atmosphere to give 3-carboxymuconolactone. The lactone is alkali hydrolyzed. The alkali used for the alkali hydrolysis is an inorganic alkali or organic alkali such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, barium hydroxide, magnesium hydroxide, ammonia, hydrazine, sodium bicarbonate, sodium borate, etc. Can do. The organic alkali is preferably one that can be easily separated from the reaction product levulinic acid. The aqueous alkaline solution can preferably be a 1N aqueous sodium hydroxide solution. The amount of alkali used for the alkali hydrolysis can be sufficient to make the pH of the alkaline aqueous solution of 3-carboxymuconolactone 10 or more.

なお、上記アルカリ加水分解に代えて、酸加水分解を用いることもできる。酸加水分解に用いる酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、炭酸、ホウ酸などの無機酸や有機酸であることができる。有機酸としては、反応生成物であるレブリン酸と容易に分離できるものが好ましい。酸加水分解に用いる上記酸の使用量は、3−カルボキシムコノラクトンの酸性水溶液のpHを3程度にするために十分な量であることができる。   In addition, it can replace with the said alkali hydrolysis and can also use acid hydrolysis. The acid used for the acid hydrolysis can be an inorganic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, carbonic acid, boric acid, or an organic acid. The organic acid is preferably one that can be easily separated from the reaction product levulinic acid. The amount of the acid used for the acid hydrolysis may be sufficient to bring the pH of the acidic aqueous solution of 3-carboxymuconolactone to about 3.

反応温度は、還流温度であることができ、例えば、約80℃である。反応雰囲気は、大気雰囲気であることができる。アルカリ加水分解の時間は、1〜12時間、例えば、約3〜6時間であることがきる。   The reaction temperature can be a reflux temperature, for example, about 80 ° C. The reaction atmosphere can be an air atmosphere. The alkali hydrolysis time can be 1 to 12 hours, for example, about 3 to 6 hours.

上記反応の第二段階において、得られた加水分解溶液を、強酸でpH1以下の酸性にすることにより、脱炭酸及びケトエノール互変異性化が行われ、3−カルボキシムコノラクトンのアルカリ加水分解産物が、レブリン酸に変換される。使用する強酸として、例えば、HClが挙げられる。   In the second stage of the above reaction, the resulting hydrolysis solution is acidified with a strong acid to pH 1 or lower, whereby decarboxylation and ketoenol tautomerization are performed, and an alkaline hydrolysis product of 3-carboxymuconolactone Is converted to levulinic acid. As a strong acid to be used, for example, HCl can be mentioned.

本願発明者らは、特定の理論に拘束されることを望まないが、3−カルボキシムコノラクトンの加水分解産物1分子が、2分子の脱炭酸とケト異性化を経ることにより、1分子のレブリン酸に変換されると推定している。しかしながら、前記第一段階の加水分解において既に1分子の脱炭酸が行われ、残りの1分子の脱炭酸が、前記第二段階における強酸でのpH1以下の酸性化に際して行われる可能性も否定できない。いずれにしても、以下の実施例において実証するように、アルカリ加水分解と強酸でのpH1以下の酸性化と2段階の反応を経ることで、3−カルボキシムコノラクトンはレブリン酸に変換される。   The inventors of the present invention do not wish to be bound by a specific theory, but one molecule of 3-carboxymuconolactone hydrolyzate undergoes two molecules of decarboxylation and keto isomerization. Presumed to be converted to levulinic acid. However, it cannot be denied that one molecule of decarboxylation has already been carried out in the hydrolysis of the first stage, and the remaining one molecule of decarboxylation has been carried out during acidification at a pH of 1 or less with a strong acid in the second stage. . In any case, as demonstrated in the following examples, 3-carboxymuconolactone is converted to levulinic acid through alkaline hydrolysis, acidification at pH 1 or lower with a strong acid, and a two-step reaction. .

場合により、上記反応の第三段階において、加水分解溶液を強酸でpH1以下の酸性にした後、最終生成物であるレブリン酸を酢酸エチル溶液で抽出することができる。   In some cases, in the third stage of the above reaction, the hydrolyzed solution can be acidified with a strong acid to pH 1 or less, and then the final product, levulinic acid, can be extracted with an ethyl acetate solution.

抽出溶媒は、レブリン酸が溶解し、分離精製可能な溶媒であれば、いずれの溶媒であってもよいが、例えば、クロロホルム、ジエチルエーテル等が挙げられる。   The extraction solvent may be any solvent as long as it can dissolve and purify levulinic acid, and examples thereof include chloroform and diethyl ether.

以下、非制限的な実施例によって本発明を説明する。
実施例1
100ml容フラスコに、3−カルボキシムコノラクトン1.00g(9mmol)を入れ、3−カルボキシムコノラクトンに、1N水酸化ナトリウム水溶液100mlを加え、攪拌して、溶液とした。3−カルボキシムコノラクトンが水酸化ナトリウム溶液に完全に溶解したことを確認した後、大気雰囲気下、80℃で還流しながら、6時間、アルカリ加水分解反応を行った。次いで、得られた加水分解溶液をHClでpH1以下にした後、これに、酢酸エチルを加えて、酢酸エチル溶液による抽出を3回行った。得られた酢酸エチル溶液相を硫酸マグネシウムで脱水した後、酢酸エチルを留去して、レブリン酸690mg(収率92.8%)を得た。
The invention will now be illustrated by non-limiting examples.
Example 1
To a 100 ml flask, 1.00 g (9 mmol) of 3-carboxymuconolactone was added, and 100 ml of 1N sodium hydroxide aqueous solution was added to 3-carboxymuconolactone and stirred to obtain a solution. After confirming that 3-carboxymuconolactone was completely dissolved in the sodium hydroxide solution, an alkaline hydrolysis reaction was performed for 6 hours while refluxing at 80 ° C. in an air atmosphere. Next, after the obtained hydrolysis solution was adjusted to pH 1 or less with HCl, ethyl acetate was added thereto, and extraction with an ethyl acetate solution was performed three times. The obtained ethyl acetate solution phase was dehydrated with magnesium sulfate, and then ethyl acetate was distilled off to obtain 690 mg of levulinic acid (yield 92.8%).

上記反応の最終生成物が、分子量116のレブリン酸であることは、GC−MASS、1H−NMR、13C−NMR測定により確認した。
(1)GC−MASS測定結果:m/z=188、173、145、75
3−カルボキシムコノラクトンの分子量は158であり、レブリン酸の分子量は116である。TMS−レブリン酸の分子量は188であるので、m/z=188の存在により、レブリン酸の存在を確認した。
(2)1H−NMR(500MHz,DMSO−d)δ(ppm):2.09(1H,s)、2.37(3H,m)、2.65(4H,m)
(3)13C−NMR(500MHz,DMSO−d)δ(ppm):28.2、30.3、38.2、174.3、207.5
It was confirmed by GC-MASS, 1 H-NMR, and 13 C-NMR measurement that the final product of the reaction was levulinic acid having a molecular weight of 116.
(1) GC-MASS measurement results: m / z = 188, 173, 145, 75
The molecular weight of 3-carboxymuconolactone is 158 and the molecular weight of levulinic acid is 116. Since the molecular weight of TMS-levulinic acid is 188, the presence of levulinic acid was confirmed by the presence of m / z = 188.
(2) 1 H-NMR (500 MHz, DMSO-d 6 ) δ (ppm): 2.09 (1H, s), 2.37 (3H, m), 2.65 (4H, m)
(3) 13 C-NMR (500 MHz, DMSO-d 6 ) δ (ppm): 28.2, 30.3, 38.2, 174.3, 207.5

本発明に係るレブリン酸の製造方法は、3−カルボキシムコノラクトンを出発物質とするので、食物と競合しないリグニン含有バイオマスの有効利用に貢献する。   Since the method for producing levulinic acid according to the present invention uses 3-carboxymuconolactone as a starting material, it contributes to effective utilization of lignin-containing biomass that does not compete with food.

Claims (5)

以下の式(1):
Figure 2010150159
で表される3−カルボキシムコノラクトンを、アルカリ水溶液中でアルカリ加水分解し、次いで、得られた加水分解溶液を強酸でpH1以下の酸性にして、脱炭酸及びケトエノール互変異性化することにより、以下の式(2):
Figure 2010150159
で表されるレブリン酸を、製造する方法。
The following formula (1):
Figure 2010150159
3-carboxymuconolactone represented by the following formula: The following formula (2):
Figure 2010150159
The method to manufacture the levulinic acid represented by these.
前記アルカリ水溶液が1N水酸化ナトリウム水溶液である、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the alkaline aqueous solution is a 1N sodium hydroxide aqueous solution. 前記アルカリ加水分解が、60〜105℃の温度範囲内及び大気雰囲気下で行われる、請求項1又は2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the alkaline hydrolysis is performed in a temperature range of 60 to 105 ° C and in an air atmosphere. 前記強酸がHClである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the strong acid is HCl. 前記加水分解溶液を強酸でpH1以下の酸性にした後、最終生成物であるレブリン酸を酢酸エチル溶液で抽出するステップをさらに含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, further comprising the step of extracting the final product levulinic acid with an ethyl acetate solution after acidifying the hydrolysis solution with a strong acid to a pH of 1 or less.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9682912B2 (en) 2013-08-29 2017-06-20 Korea Institute Of Industrial Technology Method for preparing levulinic acid using solid acid catalyst in presence of ethylene glycol-based compound solvent derived from biomass

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