JP2013203665A - ５−ヒドロキシメチルフルフラールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡便な方法により、効率的かつ経済的に高純度の５−ヒドロキシメチルフルフラールを製造する方法を提供する。
【解決手段】下記(ａ)〜(ｃ)の工程を含む、５−ヒドロキシメチルフルフラールの製造方法である。
（ａ）反応溶媒の存在下、糖原料を脱水反応させ、該反応溶媒中に５−ヒドロキシメチルフルフラールを生成させて、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む反応溶媒を得る工程
（ｂ）前記（ａ）で得られた５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む反応溶媒から、５−ヒドロキシメチルフルフラールを疎水性溶媒中に抽出して、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む疎水性溶媒を得る工程
（ｃ）前記（ｂ）で得られた、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む疎水性溶媒から、水中に５−ヒドロキシメチルフルフラールを抽出して、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む水溶液を得る工程
【選択図】なし
【解決手段】下記(ａ)〜(ｃ)の工程を含む、５−ヒドロキシメチルフルフラールの製造方法である。
（ａ）反応溶媒の存在下、糖原料を脱水反応させ、該反応溶媒中に５−ヒドロキシメチルフルフラールを生成させて、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む反応溶媒を得る工程
（ｂ）前記（ａ）で得られた５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む反応溶媒から、５−ヒドロキシメチルフルフラールを疎水性溶媒中に抽出して、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む疎水性溶媒を得る工程
（ｃ）前記（ｂ）で得られた、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む疎水性溶媒から、水中に５−ヒドロキシメチルフルフラールを抽出して、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む水溶液を得る工程
【選択図】なし
Description
本発明は、５−ヒドロキシメチルフルフラールの製造方法に関する。
５−ヒドロキシメチルフルフラール（以下、「ＨＭＦ」ということがある）は、バイオリファイナリー基幹物質としてＰＥＴ代替樹脂や燃料、化成品、界面活性剤、香粧品などの中間体原料として期待されている。また、血液の抗凝固作用など多面的薬理作用から、近年では医薬品（例えば鎌型赤血球病治療薬）や機能性食品などへの展開も期待されている。
ＨＭＦは、六炭糖骨格を含有する原料を分子内脱水させることで生成することが知られている（例えば、特許文献１、非特許文献１〜３参照）。また、ＨＭＦを合成する際、レブリン酸、蟻酸、糖縮合物、ＨＭＦ重合物、フミン様物質など多くの副産物が生成することが知られている。
こうした副生成物に加え、残存原料、反応中間体、反応溶媒や触媒の存在するＨＭＦの夾雑物から高純度なＨＭＦを得る技術として、例えば、高真空条件下、低温で短い蒸留経路で蒸留する方法や、ポリエチレングリコールを添加する蒸留手法が知られている（例えば、特許文献２、３参照）。
また、合成反応後のＨＭＦの夾雑物から高純度なＨＭＦを得る他の技術として、ＨＭＦやＨＭＦ二量体を、吸着剤を用いて分離する手法や、カラムクロマトグラフィーによる精製法が知られている（例えば、特許文献３〜５参照）。
また、合成反応後のＨＭＦの夾雑物から高純度なＨＭＦを得る他の技術として、ＨＭＦやＨＭＦ二量体を、吸着剤を用いて分離する手法や、カラムクロマトグラフィーによる精製法が知られている（例えば、特許文献３〜５参照）。
Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ，４５，２１６３‐２１７３（２００６）
Ｓｃｉｅｎｃｅ，３１２，１９３３‐１９３７（２００６）
Ｓｃｉｅｎｃｅ，３１６，１５９７‐１６００（２００７）
しかしながら、これらの精製技術は、いずれも収率が低いなど生産性に課題がある。また、精製処理後に吸着・分離剤の廃棄又は煩雑な再生処理等が必要であり、環境配慮性や経済性に欠ける。
そこで、本発明の課題は、簡便な方法により、効率的かつ経済的に高純度のＨＭＦを製造する方法を提供することである。
そこで、本発明の課題は、簡便な方法により、効率的かつ経済的に高純度のＨＭＦを製造する方法を提供することである。
本発明者らは、鋭意検討した結果、互いに混和性の低い２種以上の溶媒を用いた抽出手法によって前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、下記(ａ)〜(ｃ)の工程を含む、５−ヒドロキシメチルフルフラールの製造方法を提供する。
（ａ）反応溶媒の存在下、糖原料を脱水反応させ、該反応溶媒中に５−ヒドロキシメチルフルフラールを生成させて、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む反応溶媒を得る工程
（ｂ）前記（ａ）で得られた５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む反応溶媒から、５−ヒドロキシメチルフルフラールを疎水性溶媒中に抽出して、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む疎水性溶媒を得る工程
（ｃ）前記（ｂ）で得られた、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む疎水性溶媒から、水中に５−ヒドロキシメチルフルフラールを抽出して、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む水溶液を得る工程
（ａ）反応溶媒の存在下、糖原料を脱水反応させ、該反応溶媒中に５−ヒドロキシメチルフルフラールを生成させて、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む反応溶媒を得る工程
（ｂ）前記（ａ）で得られた５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む反応溶媒から、５−ヒドロキシメチルフルフラールを疎水性溶媒中に抽出して、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む疎水性溶媒を得る工程
（ｃ）前記（ｂ）で得られた、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む疎水性溶媒から、水中に５−ヒドロキシメチルフルフラールを抽出して、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む水溶液を得る工程
本発明によれば、簡便な方法により効率的かつ経済的に高純度のＨＭＦを製造することができる。
本発明の５−ヒドロキシメチルフルフラールの製造方法は、下記(ａ)〜(ｃ)の工程を含む。
（ａ）反応溶媒の存在下、糖原料を脱水反応させ、該反応溶媒中に５−ヒドロキシメチルフルフラールを生成させて、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む反応溶媒を得る工程（以下「工程ａ」ということがある）
（ｂ）前記（ａ）で得られた５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む反応溶媒から、５−ヒドロキシメチルフルフラールを疎水性溶媒中に抽出して、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む疎水性溶媒を得る工程（以下「工程ｂ」ということがある）
（ｃ）前記（ｂ）で得られた、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む疎水性溶媒から、水中に５−ヒドロキシメチルフルフラールを抽出して、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む水溶液を得る工程（以下「工程ｃ」ということがある）
本発明の製造方法により、高純度のＨＭＦが製造できる理由は明らかではないが、工程ｂにより、ＨＭＦよりも高極性な物質（糖、糖縮合物、酸、触媒等）が除去され、工程ｃにより、ＨＭＦより低極性な物質（ＨＭＦ重合物、フミン様物質等）が除去されることにより、糖原料からＨＭＦの合成反応中に生ずる不純物が効率よく除去されるためであると推測される。
（ａ）反応溶媒の存在下、糖原料を脱水反応させ、該反応溶媒中に５−ヒドロキシメチルフルフラールを生成させて、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む反応溶媒を得る工程（以下「工程ａ」ということがある）
（ｂ）前記（ａ）で得られた５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む反応溶媒から、５−ヒドロキシメチルフルフラールを疎水性溶媒中に抽出して、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む疎水性溶媒を得る工程（以下「工程ｂ」ということがある）
（ｃ）前記（ｂ）で得られた、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む疎水性溶媒から、水中に５−ヒドロキシメチルフルフラールを抽出して、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む水溶液を得る工程（以下「工程ｃ」ということがある）
本発明の製造方法により、高純度のＨＭＦが製造できる理由は明らかではないが、工程ｂにより、ＨＭＦよりも高極性な物質（糖、糖縮合物、酸、触媒等）が除去され、工程ｃにより、ＨＭＦより低極性な物質（ＨＭＦ重合物、フミン様物質等）が除去されることにより、糖原料からＨＭＦの合成反応中に生ずる不純物が効率よく除去されるためであると推測される。
＜工程ａ＞
本発明方法における工程ａは、反応溶媒の存在下、糖原料を脱水反応させて、反応溶媒中にＨＭＦを生成させて、ＨＭＦを含む反応溶媒を得る工程である。
本発明方法における工程ａは、反応溶媒の存在下、糖原料を脱水反応させて、反応溶媒中にＨＭＦを生成させて、ＨＭＦを含む反応溶媒を得る工程である。
（反応形態）
工程ａの反応形態は特に限定されず、バッチ式でも半回分式でも連続式でもよく、これらを組み合わせた反応形態でもよい。生産性向上の観点からは、半回分式反応及び連続式反応が好ましく、操作の簡易さの観点からは、バッチ式反応が好ましい。
工程ａの反応形態は特に限定されず、バッチ式でも半回分式でも連続式でもよく、これらを組み合わせた反応形態でもよい。生産性向上の観点からは、半回分式反応及び連続式反応が好ましく、操作の簡易さの観点からは、バッチ式反応が好ましい。
（糖原料）
工程ａで使用される糖原料は、天然由来のものでも、人工的に合成されたものでもよく、それらの混合物であってもよい。糖原料の具体例としては、単糖、二糖、オリゴ糖、多糖等の糖類が挙げられる。
前記単糖としては、フルクトース、グルコース、ガラクトース、マンノース、ソルボースなどが挙げられる。二糖としては、スクロース、マルトース、セロビオース、ラクトースなどが挙げられる。前記オリゴ糖類としては任意の単糖類の組み合わせなどが、前記多糖類としては任意の単糖類の組み合わせやデンプン、セルロース、イヌリンなどが挙げられる。
また、糖原料としては、前記糖類を含有する混合物であるデンプン、サトウキビ、シュガービート、大豆などに由来する糖液、並びにその精製中間物及びその精製副産物、例えば高フルクトースコーンシロップ、精製糖、粗糖、廃糖蜜、転化糖、異性化糖等を用いることができる。
工程ａで使用される糖原料は、天然由来のものでも、人工的に合成されたものでもよく、それらの混合物であってもよい。糖原料の具体例としては、単糖、二糖、オリゴ糖、多糖等の糖類が挙げられる。
前記単糖としては、フルクトース、グルコース、ガラクトース、マンノース、ソルボースなどが挙げられる。二糖としては、スクロース、マルトース、セロビオース、ラクトースなどが挙げられる。前記オリゴ糖類としては任意の単糖類の組み合わせなどが、前記多糖類としては任意の単糖類の組み合わせやデンプン、セルロース、イヌリンなどが挙げられる。
また、糖原料としては、前記糖類を含有する混合物であるデンプン、サトウキビ、シュガービート、大豆などに由来する糖液、並びにその精製中間物及びその精製副産物、例えば高フルクトースコーンシロップ、精製糖、粗糖、廃糖蜜、転化糖、異性化糖等を用いることができる。
工程ａで使用される糖原料は、ＨＭＦを経済的かつ効率的に製造する観点から、フルクトースを含む糖原料であることが好ましい。フルクトースを含む糖原料としては、好ましくは、例えば、フルクトース、フルクトースと任意の単糖を組み合わせた二糖、フルクトースと任意の単糖を組み合わせたオリゴ糖、フルクトースと任意の単糖を組み合わせた多糖、高フルクトースコーンシロップ、並びにその精製中間体、及びその精製副産物、大豆糖液、サトウキビやシュガービートに由来する糖液及びその糖液から得られる精製糖、粗糖、廃糖蜜、転化糖、並びにイヌリン等が挙げられる。このうち、ＨＭＦを経済的かつ効率的に製造する観点から、グルコースとフルクトースの混合物、精製糖、粗糖、廃糖蜜、フルクトース、スクロース、又はイヌリンがより好ましい。
フルクトースを含まない、又はフルクトース含有量が少ない糖原料を用いる場合は、あらかじめ前処理を行い、フルクトース含有量を増加させてもよい。前記前処理の具体例としては、酵素や化学物質による異性化処理や加水分解処理、酸処理、塩基処理等が挙げられる。このうち、生産性ならびに経済性の観点から、酵素を用いた前処理がより好ましく、異性化酵素処理を含む前処理がより好ましい。
工程ａにおいて、糖原料の反応溶媒中の濃度としては、反応速度向上およびＨＭＦの収率向上を両立する観点から、好ましくは０．１〜８０質量％、より好ましくは、０．５〜７０質量％、更に好ましくは１〜６０質量％、更に好ましくは３〜５０質量％である。
（脱水反応）
工程ａにおける糖原料からＨＭＦの合成反応は、六炭糖、主にはフルクトースからの３分子脱水反応である。この脱水反応はＨＭＦの生産性向上、得られるＨＭＦの純度向上の観点から、反応溶媒および触媒を用いて行うことが好ましい。
工程ａにおける糖原料からＨＭＦの合成反応は、六炭糖、主にはフルクトースからの３分子脱水反応である。この脱水反応はＨＭＦの生産性向上、得られるＨＭＦの純度向上の観点から、反応溶媒および触媒を用いて行うことが好ましい。
（反応溶媒）
工程ａで用いられる反応溶媒は、ＨＭＦの生産性向上、得られるＨＭＦの純度向上の観点から、極性溶媒が好ましい。好ましい極性溶媒としては、水、高極性非プロトン性有機溶媒、及びイオン性液体からなる群から選ばれる１種以上が挙げられる。
前記高極性非プロトン性有機溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド、スルホラン、ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、ヘキサメチルリン酸トリアミド、テトラメチルウレア、アセトニトリル、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフランおよびアセトン等が挙げられる。
前記イオン性液体としては、例えば、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムクロリド等のイミダゾリウム塩類；１−ブチル−１−メチルピロリジニウムブロミド等のピロリジニウム塩類；１−ブチル−１−メチルピペリジニウムトリフラート等のピペリジニウム塩類；１−ブチルピリジニウムテトラフルオロボレート等のピリジニウム塩類；テトラブチルアンモニウムクロリド等のアンモニウム塩類；テトラブチルアンモニウムブロミド等のホスホニウム塩類；トリエチルスルホニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド等のスルホニウム塩類等が挙げられる。
このうち、ＨＭＦの生産性向上、得られるＨＭＦの純度向上、操作性、経済性の観点からは、水、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、イミダゾリウム塩類、及びピリジニウム塩類からなる群から選ばれる１種又は２種以上がより好ましく、水、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、及びイミダゾリウム塩からなる群から選ばれる１種又は２種以上が更に好ましく、水、ジメチルスルホキシド、及びイミダゾリウム塩類からなる群から選ばれる１種又は２種以上がさらに好ましい。
工程ａで用いられる反応溶媒は、ＨＭＦの生産性向上、得られるＨＭＦの純度向上の観点から、極性溶媒が好ましい。好ましい極性溶媒としては、水、高極性非プロトン性有機溶媒、及びイオン性液体からなる群から選ばれる１種以上が挙げられる。
前記高極性非プロトン性有機溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド、スルホラン、ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、ヘキサメチルリン酸トリアミド、テトラメチルウレア、アセトニトリル、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフランおよびアセトン等が挙げられる。
前記イオン性液体としては、例えば、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムクロリド等のイミダゾリウム塩類；１−ブチル−１−メチルピロリジニウムブロミド等のピロリジニウム塩類；１−ブチル−１−メチルピペリジニウムトリフラート等のピペリジニウム塩類；１−ブチルピリジニウムテトラフルオロボレート等のピリジニウム塩類；テトラブチルアンモニウムクロリド等のアンモニウム塩類；テトラブチルアンモニウムブロミド等のホスホニウム塩類；トリエチルスルホニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド等のスルホニウム塩類等が挙げられる。
このうち、ＨＭＦの生産性向上、得られるＨＭＦの純度向上、操作性、経済性の観点からは、水、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、イミダゾリウム塩類、及びピリジニウム塩類からなる群から選ばれる１種又は２種以上がより好ましく、水、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチル−２−ピロリジノン、及びイミダゾリウム塩からなる群から選ばれる１種又は２種以上が更に好ましく、水、ジメチルスルホキシド、及びイミダゾリウム塩類からなる群から選ばれる１種又は２種以上がさらに好ましい。
（疎水性溶媒）
本発明では、ＨＭＦの生産性向上、副成物の生成抑制、及び得られるＨＭＦの純度向上の観点から、反応溶媒として水を用いる場合には、工程ａと後述する工程ｂとを同時に行うことが好ましい。具体的には、工程ａにおける脱水反応を、水及び疎水性溶媒の存在下で行うことにより、水中にＨＭＦを生成させつつ、生成したＨＭＦの少なくとも一部を疎水性溶媒中に移行させて、ＨＭＦを含む水、及びＨＭＦを含む疎水性溶媒を得ることが好ましい。
本発明では、ＨＭＦの生産性向上、副成物の生成抑制、及び得られるＨＭＦの純度向上の観点から、反応溶媒として水を用いる場合には、工程ａと後述する工程ｂとを同時に行うことが好ましい。具体的には、工程ａにおける脱水反応を、水及び疎水性溶媒の存在下で行うことにより、水中にＨＭＦを生成させつつ、生成したＨＭＦの少なくとも一部を疎水性溶媒中に移行させて、ＨＭＦを含む水、及びＨＭＦを含む疎水性溶媒を得ることが好ましい。
工程ａと工程ｂとを同時に行う場合に使用される疎水性溶媒は、ＨＭＦの生産性向上、副成物の生成抑制、及び得られるＨＭＦの純度向上の観点から、水と混和性が低く、水相−疎水性溶媒相が相分離するものであることが好ましい。具体的には、水−オクタノール分配係数（ＬｏｇＰ値）が、好ましくは０．４以上であり、より好ましくは０．５以上であり、更に好ましくは０．５〜１０の範囲であり、より更に好ましくは０．５〜７の範囲、より更に好ましくは０．５〜５の範囲である。
生産性の向上、副成物の生成抑制、及び得られるＨＭＦの純度向上、ならびに反応温度や触媒に対する安定性の観点の観点から、工程ａと工程ｂとを同時に行う場合に使用される疎水性溶媒としては、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ｎ−ブタノール、２−ブタノール、ｎ−アミルアルコール、ジクロロメタン、トリクロロメタン、トルエン、キシレン、ベンゼン、クメン、イソホロン、酢酸エチル、酢酸プロピル及び酢酸ブチルからなる群から選ばれる１種又は２種以上であり、より好ましくは、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ｎ−ブタノール、２−ブタノール、トルエン、及びイソホロンからなる群から選ばれる１種又は２種以上であり、更に好ましくはメチルイソブチルケトン、イソホロン、及びトルエンからなる群から選ばれる１種又は２種以上である。
工程ａと工程ｂとを同時に行う場合の前記疎水性溶媒の使用量は、経済性ならびにＨＭＦの副生成物の生成抑制、及び設備負荷低減の観点から、反応溶媒として使用する水に対して０．０１〜１０００００質量％が好ましく、より好ましくは０．１〜５００００質量％、より好ましくは０．２〜２５０００質量％、更に好ましくは１〜１００００質量％、より更に好ましくは２〜７５００質量％、より更に好ましくは５〜５０００質量％、より更に好ましくは１０〜２５００質量％である。
（反応温度）
工程ａにおける反応温度は、用いる触媒の種類、反応溶媒および反応形式にもよるが、反応速度の向上、および副産物の生成抑制の観点から、好ましくは５０〜３００℃、より好ましくは６０〜２８０℃、更に好ましくは７０〜２７０℃、更に好ましくは８０〜２６０℃、更に好ましくは９０〜２５０℃、更に好ましくは１００〜２４０℃である。
工程ａにおける反応温度は、用いる触媒の種類、反応溶媒および反応形式にもよるが、反応速度の向上、および副産物の生成抑制の観点から、好ましくは５０〜３００℃、より好ましくは６０〜２８０℃、更に好ましくは７０〜２７０℃、更に好ましくは８０〜２６０℃、更に好ましくは９０〜２５０℃、更に好ましくは１００〜２４０℃である。
（反応圧力）
工程ａにおける反応圧力は、用いる触媒の種類、反応溶媒および反応形式にもよるが、反応速度の向上、副産物の生成量低減、および設備負荷低減の観点から、好ましくは０．０１ＭＰａ〜４０ＭＰa、より好ましくは０．０５ＭＰａ〜２０ＭＰa、更に好ましくは０．１ＭＰａ〜１５ＭＰaである。
工程ａにおける反応圧力は、用いる触媒の種類、反応溶媒および反応形式にもよるが、反応速度の向上、副産物の生成量低減、および設備負荷低減の観点から、好ましくは０．０１ＭＰａ〜４０ＭＰa、より好ましくは０．０５ＭＰａ〜２０ＭＰa、更に好ましくは０．１ＭＰａ〜１５ＭＰaである。
（触媒）
工程ａは、ＨＭＦの生産性向上、ＨＭＦの選択性向上の観点から、脱水反応を触媒の存在下で行うことが好ましい。触媒としては、均一系触媒および不均一系触媒のいずれも用いることができ、酸触媒が好ましい。
例えば、均一系触媒として、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸、ホウ酸等の無機酸類；ｐ−トルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸等のスルホン酸類；酢酸、レブリン酸、シュウ酸、フマル酸、マレイン酸、クエン酸等のカルボン酸類；及びそれらの中和塩類等が挙げられる。
不均一系触媒としては、例えば、アンバーリスト、アンバーライト、ダイヤイオン等に代表される強酸性陽イオン交換樹脂類；ゼオライト、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシア、シリカ−チタニシア、チタニア、スズ−チタニア、ニオビアなどの金属酸化物、粘土、硫酸化ジルコニアに代表される硫酸固定化触媒、リン酸化チタニアに代表されるリン酸固定化触媒、ヘテロポリ酸類、塩化アルミニウムや塩化クロム等のルイス酸としての作用がある金属塩；及びこれらの混合物等が挙げられる。
工程ａは、ＨＭＦの生産性向上、ＨＭＦの選択性向上の観点から、脱水反応を触媒の存在下で行うことが好ましい。触媒としては、均一系触媒および不均一系触媒のいずれも用いることができ、酸触媒が好ましい。
例えば、均一系触媒として、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸、ホウ酸等の無機酸類；ｐ−トルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸等のスルホン酸類；酢酸、レブリン酸、シュウ酸、フマル酸、マレイン酸、クエン酸等のカルボン酸類；及びそれらの中和塩類等が挙げられる。
不均一系触媒としては、例えば、アンバーリスト、アンバーライト、ダイヤイオン等に代表される強酸性陽イオン交換樹脂類；ゼオライト、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシア、シリカ−チタニシア、チタニア、スズ−チタニア、ニオビアなどの金属酸化物、粘土、硫酸化ジルコニアに代表される硫酸固定化触媒、リン酸化チタニアに代表されるリン酸固定化触媒、ヘテロポリ酸類、塩化アルミニウムや塩化クロム等のルイス酸としての作用がある金属塩；及びこれらの混合物等が挙げられる。
このうち、工程ａで用いる触媒としては、ＨＭＦ収率向上、および経済性の観点から、無機酸類、カルボン酸類、強酸性陽イオン交換樹脂類、硫酸固定化触媒、及びリン酸固定化触媒からなる群から選ばれる１種以上が好ましく、より好ましくは無機酸類、カルボン酸類、及び強酸性陽イオン交換樹脂類からなる群から選ばれる１以上、更に好ましくは、塩酸、硫酸、リン酸、硝酸、ホウ酸、酢酸、レブリン酸、シュウ酸、フマル酸、マレイン酸、クエン酸、及びそれらの中和塩からなる群から選ばれる１種以上、更に好ましくは硫酸、塩酸、リン酸、酢酸、レブリン酸、シュウ酸、ホウ酸及びそれらの中和塩からなる群から選ばれる１種以上、更に好ましくは硫酸、塩酸、リン酸、及びそれらの中和塩からなる群から選ばれる１種以上である。
（触媒使用量）
工程ａにおける触媒の使用量は、反応系内のｐＨやＨＭＦ生産性の向上、副産物の生成抑制、および経済性の観点から、均一系触媒を用いる場合は、糖原料に対して０．００１〜５０質量％であることが好ましく、より好ましくは０．００５〜３０質量％、更に好ましくは０．０１〜２０質量％、更に好ましくは０．０２５〜１５質量％、更に好ましくは０．０５〜１０質量％である。不均一系触媒を用いる場合、例えば触媒固定床を用いた連続式反応を行う場合はこの限りではない。
工程ａにおける触媒の使用量は、反応系内のｐＨやＨＭＦ生産性の向上、副産物の生成抑制、および経済性の観点から、均一系触媒を用いる場合は、糖原料に対して０．００１〜５０質量％であることが好ましく、より好ましくは０．００５〜３０質量％、更に好ましくは０．０１〜２０質量％、更に好ましくは０．０２５〜１５質量％、更に好ましくは０．０５〜１０質量％である。不均一系触媒を用いる場合、例えば触媒固定床を用いた連続式反応を行う場合はこの限りではない。
（中和工程）
工程ａにおいて酸触媒を使用する場合、もしくは反応終了後の系内が酸性の状態である場合、ＨＭＦの純度向上の観点から、反応終了後または後述する工程ｂの終了後に中和することが好ましく、反応終了後に中和することがより好ましい。
好ましい中和剤としては、塩基性物質、例えば、陰イオン交換樹脂、塩基性ゼオライト、塩基性粘土鉱物、アルカリ金属水酸化モノ、アルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金炭酸塩、有機アミン類、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、及びアンモニウム塩類等が挙げられる。このうち、経済性の観点から、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩及び有機アミンが好ましく、アルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物がより好ましい。
工程ａにおいて酸触媒を使用する場合、もしくは反応終了後の系内が酸性の状態である場合、ＨＭＦの純度向上の観点から、反応終了後または後述する工程ｂの終了後に中和することが好ましく、反応終了後に中和することがより好ましい。
好ましい中和剤としては、塩基性物質、例えば、陰イオン交換樹脂、塩基性ゼオライト、塩基性粘土鉱物、アルカリ金属水酸化モノ、アルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金炭酸塩、有機アミン類、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、及びアンモニウム塩類等が挙げられる。このうち、経済性の観点から、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属炭酸塩及び有機アミンが好ましく、アルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物がより好ましい。
中和を行う場合、ＨＭＦ収率向上ならびにＨＭＦの純度向上の観点から、中和後の溶液のｐＨは、４〜１０が好ましく、５〜９がより好ましく、６〜８が更に好ましい。
（不溶物の除去）
工程ａにおいて、反応条件や触媒種、触媒量、糖原料及びその濃度によっては反応中に不溶物が生成することがある。この不溶物は、糖原料中の糖の分子内及び分子間脱水による無水糖や糖縮合体、ＨＭＦ同士の縮重合によるＨＭＦポリマー、ＨＭＦ、糖原料、反応中間体、およびＨＭＦの過反応生成物から生成するフミン質であると推測される。この不溶物は必要に応じて、濾過や遠心分離などにて除去することが好ましい。該除去工程は、後述する工程ｂ又は工程ｃの後に行ってもよい。
工程ａにおいて、反応条件や触媒種、触媒量、糖原料及びその濃度によっては反応中に不溶物が生成することがある。この不溶物は、糖原料中の糖の分子内及び分子間脱水による無水糖や糖縮合体、ＨＭＦ同士の縮重合によるＨＭＦポリマー、ＨＭＦ、糖原料、反応中間体、およびＨＭＦの過反応生成物から生成するフミン質であると推測される。この不溶物は必要に応じて、濾過や遠心分離などにて除去することが好ましい。該除去工程は、後述する工程ｂ又は工程ｃの後に行ってもよい。
＜工程ｂ＞
本発明方法における工程ｂは、前記工程ａで得られたＨＭＦを含む反応溶媒から、ＨＭＦを疎水性溶媒中に抽出して、ＨＭＦを含む疎水性溶媒を得る工程である。
抽出方法の具体例としては、ＨＭＦを含む反応溶媒と、疎水性溶媒とを混合し、疎水性溶媒中にＨＭＦを抽出する方法や、ＨＭＦを含む反応溶媒から溶媒を一旦留去して濃縮物を得た後、前記濃縮物に、前記反応溶媒として使用し得る溶媒と疎水性溶媒とを添加して、疎水性溶媒中にＨＭＦを抽出する方法等が挙げられる。
工程ａおよび工程ｂを同時に行う場合には、工程ａおよび工程ｂを同時に行った後に、さらに前記工程ａで得られたＨＭＦを含む反応溶媒水から、ＨＭＦを疎水性溶媒中に抽出する工程ｂを行うことが好ましい。
本発明方法における工程ｂは、前記工程ａで得られたＨＭＦを含む反応溶媒から、ＨＭＦを疎水性溶媒中に抽出して、ＨＭＦを含む疎水性溶媒を得る工程である。
抽出方法の具体例としては、ＨＭＦを含む反応溶媒と、疎水性溶媒とを混合し、疎水性溶媒中にＨＭＦを抽出する方法や、ＨＭＦを含む反応溶媒から溶媒を一旦留去して濃縮物を得た後、前記濃縮物に、前記反応溶媒として使用し得る溶媒と疎水性溶媒とを添加して、疎水性溶媒中にＨＭＦを抽出する方法等が挙げられる。
工程ａおよび工程ｂを同時に行う場合には、工程ａおよび工程ｂを同時に行った後に、さらに前記工程ａで得られたＨＭＦを含む反応溶媒水から、ＨＭＦを疎水性溶媒中に抽出する工程ｂを行うことが好ましい。
経済性ならびに設備負荷低減、ＨＭＦの抽出効率向上の観点から、工程ｂを行う前に、工程ａで得られたＨＭＦを含む反応溶媒を適宜濃縮してもよい。その際、濃縮の方法としては、例えば減圧濃縮や、浸透膜を用いる方法、蒸散、凍結乾燥などが挙げられる。減圧濃縮を行う場合は、ＨＭＦの熱安定性の観点から、反応溶媒を留去できる十分な減圧条件のもと、１５０℃以下で行うことが好ましく、より好ましくは１２０℃以下、更に好ましくは１００℃以下、更に好ましくは８０℃以下である。
工程ｂを行う前に、工程ａで得られたＨＭＦを含む反応溶媒を濃縮する場合、溶液量および操作性向上、ならびにＨＭＦ純度向上の観点から、工程ｂにおいて、使用される疎水性溶媒に加えて水を添加してもよい。用いられる水としては、経済性ならびにＨＭＦ純度向上の観点から、蒸留水、イオン交換水又は純水が好ましい。
（疎水性溶媒）
工程ｂにおいて使用される疎水性溶媒は、ＨＭＦの生産性向上、副成物の生成抑制、及び得られるＨＭＦの純度向上の観点から、水と混和性が低く、水相−疎水性溶媒相の相分離するものであることが好ましい。
また、工程ｂで使用される疎水性溶媒は、前記と同様の観点から、水-オクタノール分配係数（ＬｏｇＰ値）が０．４以上であることが好ましく、より好ましくは０．５以上であり、更に好ましくは０．５〜１０の範囲である。
工程ｂにおいて使用される疎水性溶媒は、ＨＭＦの生産性向上、副成物の生成抑制、及び得られるＨＭＦの純度向上の観点から、水と混和性が低く、水相−疎水性溶媒相の相分離するものであることが好ましい。
また、工程ｂで使用される疎水性溶媒は、前記と同様の観点から、水-オクタノール分配係数（ＬｏｇＰ値）が０．４以上であることが好ましく、より好ましくは０．５以上であり、更に好ましくは０．５〜１０の範囲である。
工程ｂで用いる好ましい疎水性溶媒としては、水-オクタノール分配係数が０．４以上である脂肪族ケトン類、脂肪族エーテル類、脂肪族アルコール類、脂肪族エステル類、ラクトン類、芳香族炭化水素類、脂肪族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、疎水性イオン性液体類等が挙げられる。このうち、ＨＭＦの抽出効率および疎水性溶媒の水への溶解量抑制の観点から、３-メチル−２−ブタノン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、５−メチル−３−ヘプタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、イソホロン、テトラヒドロフラン、フルフラール、フルフリルアルコール、ｎ−ブタノール、２−ブタノール、ｎ−アミルアルコール、イソペンチルアルコール、ヘキシルアルコール、クロロメタン、ジクロロメタン、トリクロロメタン、トリクロロエタン、ジエチルエーテル、メチル-tert−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、トルエン、キシレン、ベンゼン、クメン、デカン、デセン、ドデカン、ドデセン、ヘキサン、ペンタン、石油エーテル、酢酸エチル、酢酸プロピル、及び酢酸ブチルからなる群から選ばれる１種又は２種以上が好ましく、より好ましくは、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ｎ−ブタノール、２−ブタノール、ｎ−アミルアルコール、ジクロロメタン、トリクロロメタン、酢酸エチル、ジエチルエーテル、メチル-tert−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、トルエン、ヘキサン、酢酸プロピル、及び酢酸ブチルからなる群から選ばれる１種又は２種以上、更に好ましくは、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、２−ブタノール、ジクロロメタン、トリクロロメタン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、及びヘキサンからなる群から選ばれる１種又は２種以上である。
抽出は、例えば、バッチ式抽出や、向流式抽出等を行うことができる。抽出時の温度は、ＨＭＦの熱安定性の観点から、好ましくは５〜１２０℃、より好ましくは１０〜１００℃、更に好ましくは１５〜８０℃である。
抽出処理一回あたりに使用される疎水性溶媒の量は特に限定されないが、ＨＭＦの抽出効率向上の観点から、例えばバッチ式の抽出手法を行う場合は反応溶媒又は水との質量比率（反応溶媒又は水：疎水性溶媒）で、好ましくは１：０．１〜１：１００、より好ましくは１：０．２〜１：５０、更に好ましくは１：０．５〜１：２０である。
抽出処理一回あたりに使用される疎水性溶媒の量は特に限定されないが、ＨＭＦの抽出効率向上の観点から、例えばバッチ式の抽出手法を行う場合は反応溶媒又は水との質量比率（反応溶媒又は水：疎水性溶媒）で、好ましくは１：０．１〜１：１００、より好ましくは１：０．２〜１：５０、更に好ましくは１：０．５〜１：２０である。
（不溶物の除去）
工程ｂにおいて、使用する糖原料、溶媒、触媒等の種類により不溶物が生成することがある。これは無水糖や糖縮合体、ＨＭＦ同士の縮重合によるＨＭＦポリマー、ならびにＨＭＦ、糖原料、反応中間体およびＨＭＦの過反応生成物から生成するフミン質であると推測される。この不溶物は必要に応じて、濾過や遠心分離等により除去することが好ましい。該除去工程は、工程ｂの後に行ってもよく、後述する工程ｃの後に行ってもよい。
工程ｂにおいて、使用する糖原料、溶媒、触媒等の種類により不溶物が生成することがある。これは無水糖や糖縮合体、ＨＭＦ同士の縮重合によるＨＭＦポリマー、ならびにＨＭＦ、糖原料、反応中間体およびＨＭＦの過反応生成物から生成するフミン質であると推測される。この不溶物は必要に応じて、濾過や遠心分離等により除去することが好ましい。該除去工程は、工程ｂの後に行ってもよく、後述する工程ｃの後に行ってもよい。
＜工程ｃ＞
本発明方法における工程ｃは、前述の工程ｂで得られたＨＭＦを含む疎水性溶媒から、水中にＨＭＦを抽出して、ＨＭＦを含む水溶液を得る工程である。
抽出方法の具体例としては、ＨＭＦを含む疎水性溶媒と水とを混合して、ＨＭＦを水中に抽出する方法や、ＨＭＦを含む疎水性溶媒から疎水性溶媒を一旦留去した後、前記疎水性溶媒と水とを添加して、水中にＨＭＦを抽出する方法等が挙げられる。
本発明方法における工程ｃは、前述の工程ｂで得られたＨＭＦを含む疎水性溶媒から、水中にＨＭＦを抽出して、ＨＭＦを含む水溶液を得る工程である。
抽出方法の具体例としては、ＨＭＦを含む疎水性溶媒と水とを混合して、ＨＭＦを水中に抽出する方法や、ＨＭＦを含む疎水性溶媒から疎水性溶媒を一旦留去した後、前記疎水性溶媒と水とを添加して、水中にＨＭＦを抽出する方法等が挙げられる。
設備負荷の低減、ＨＭＦの抽出効率向上の観点から、工程ｂの終了後、工程ｃの前に、抽出に用いた疎水性溶媒を留去し、ＨＭＦを濃縮してもよい。
ＨＭＦを濃縮する方法としては、例えば、減圧濃縮や、浸透膜を用いる方法、蒸散等が挙げられる。減圧濃縮を行う場合は、ＨＭＦの熱安定性の観点から、疎水性溶媒を留去できる十分な減圧条件のもと、１５０℃以下で行うことが好ましく、より好ましくは１２０℃以下、更に好ましくは１００℃以下、更に好ましくは８０℃以下である。
ＨＭＦを濃縮する方法としては、例えば、減圧濃縮や、浸透膜を用いる方法、蒸散等が挙げられる。減圧濃縮を行う場合は、ＨＭＦの熱安定性の観点から、疎水性溶媒を留去できる十分な減圧条件のもと、１５０℃以下で行うことが好ましく、より好ましくは１２０℃以下、更に好ましくは１００℃以下、更に好ましくは８０℃以下である。
工程ｂで得られたＨＭＦ抽出液を濃縮後、抽出操作を行う場合、溶液量および操作性向上、ならびにＨＭＦ純度向上の観点から、水に加えて工程ｂにおいて使用され得る疎水性溶媒を適宜添加してもよい。
工程ｃに用いられる水としては、経済性ならびにＨＭＦ純度向上の観点から、蒸留水、イオン交換水又は純水が好ましい。工程ｃにおいて、抽出効率および抽出時の操作性改善の観点、作業工程を短縮する観点から、水に１種以上の有機溶媒をさらに混合してもよい。好ましい有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール類、ブタノール類、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジオキサン類、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。このうち、ＨＭＦの純度向上の観点から、メタノール、エタノール、又はイソプロパノールが好ましく、より好ましくは、メタノール、又はイソプロパノール、更に好ましくはイソプロパノールである。
工程ｃにおける、水とＨＭＦを含む疎水性溶媒との混合比率（質量比）は特に限定されないが、ＨＭＦの抽出効率向上の観点から、例えばバッチ式の抽出手法を行う場合は抽出処理一回あたり、好ましくは１：０．０１〜１：１００、より好ましくは１：０．０５〜１：５０、更に好ましくは１：０．１〜１：２０である。
工程ｃの終了後、抽出に用いた水溶液を留去して濃縮してもよい。濃縮の方法としては、例えば減圧濃縮や、浸透膜を用いる方法、蒸散、凍結乾燥などが挙げられる。減圧濃縮を行う場合は、ＨＭＦの熱安定性の観点から、水を留去できる十分な減圧条件のもと、１５０℃以下で行うことが好ましく、より好ましくは１２０℃以下、更に好ましくは１００℃以下、更に好ましくは８０℃以下である。この際、窒素などの気体を吹き込みながら留去することが、得られるＨＭＦ純度の観点から好ましい。または水と共沸混合物を形成する溶媒、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、又はアセトン等を加えて留去することも、ＨＭＦ純度向上の観点から好ましい。
＜工程（ｄ）＞
本発明の製造方法は、工程ｃで得られたＨＭＦを含む水溶液からＨＭＦをさらに精製する工程（ｄ）（以下、「工程ｄ」ということがある。）を含むことが好ましい。好ましい精製方法としては、例えば、脱水、晶析、再結晶、溶媒抽出、吸着処理、カラムクロマトグラフィーおよび蒸留などが挙げられる。
脱水の場合は、例えば、減圧乾燥や硫酸ナトリウムやモレキュラーシーブスなどの脱水剤を用いて行う。
再結晶の場合は、例えば、ＨＭＦが再結晶化する温度まで冷却することによって行う。
溶媒抽出の場合は、使用する溶媒は、工程ｃで使用する水と混和性が低く、水相−疎水性溶媒相の相分離するものであることが好ましい。
工程ｄで溶媒抽出する場合に使用される好ましい溶媒としては、前述の疎水性溶媒が好ましい。工程ｄで使用される疎水性溶媒は、水-オクタノール分配係数（ＬｏｇＰ値）が好ましくは０．５以上、より好ましくは１．０以上、更に好ましくは１．３〜５の範囲であり、例えば、トルエン、キシレン、又はヘキサンなどが挙げられる。このうち、ＨＭＦ純度向上の観点から、トルエンが好ましい。
吸着処理の場合は、工程ｃの終了後の溶液中の不純物とその濃度にもよるが、例えばシリカや活性炭や白土、吸着処理用樹脂、イオン交換樹脂などを用いることができる。
このうち、得られるＨＭＦの純度の観点から、脱水、再結晶、溶媒抽出、及び吸着処理からなる群から選ばれる１種又は２種以上が好ましく、再結晶がより好ましい。
本発明の製造方法は、工程ｃで得られたＨＭＦを含む水溶液からＨＭＦをさらに精製する工程（ｄ）（以下、「工程ｄ」ということがある。）を含むことが好ましい。好ましい精製方法としては、例えば、脱水、晶析、再結晶、溶媒抽出、吸着処理、カラムクロマトグラフィーおよび蒸留などが挙げられる。
脱水の場合は、例えば、減圧乾燥や硫酸ナトリウムやモレキュラーシーブスなどの脱水剤を用いて行う。
再結晶の場合は、例えば、ＨＭＦが再結晶化する温度まで冷却することによって行う。
溶媒抽出の場合は、使用する溶媒は、工程ｃで使用する水と混和性が低く、水相−疎水性溶媒相の相分離するものであることが好ましい。
工程ｄで溶媒抽出する場合に使用される好ましい溶媒としては、前述の疎水性溶媒が好ましい。工程ｄで使用される疎水性溶媒は、水-オクタノール分配係数（ＬｏｇＰ値）が好ましくは０．５以上、より好ましくは１．０以上、更に好ましくは１．３〜５の範囲であり、例えば、トルエン、キシレン、又はヘキサンなどが挙げられる。このうち、ＨＭＦ純度向上の観点から、トルエンが好ましい。
吸着処理の場合は、工程ｃの終了後の溶液中の不純物とその濃度にもよるが、例えばシリカや活性炭や白土、吸着処理用樹脂、イオン交換樹脂などを用いることができる。
このうち、得られるＨＭＦの純度の観点から、脱水、再結晶、溶媒抽出、及び吸着処理からなる群から選ばれる１種又は２種以上が好ましく、再結晶がより好ましい。
以下、本発明を具体的に示す実施例等について説明する。なお、以下の実施例及び比較例において、特記しない限り、「％」は「質量％」を意味する。
＜工程ａにおける糖転化率＞
高速液体クロマトグラフィーを用い、絶対検量線法にて測定を行った。
なお、糖原料の種類により、以下の測定法１または測定法２にて測定を行った。
（測定法１）
検出器：ＣＡＤ
カラム：Ｓｈｏｄｅｘ Ａｓａｈｉｐａｋ ＮＨ２Ｐ−５０ ４Ｅ
温度 :２５℃
溶離液：ａ）アセトニトリル ｂ）３０％メタノール含有水
流量 : １．０ｍＬ／分
測定サンプル希釈溶媒：純水
（測定法２）
検出器：ＲＩ
カラム：ＩＣＳｅｐ ＣＯＲＥＧＥＬ−８７Ｈ
温度 ：８０℃
溶離液：０．１％トリフルオロ酢酸含有水
流量 ：０．６ｍＬ／ｍｉｎ
測定サンプル希釈溶媒：純水
高速液体クロマトグラフィーを用い、絶対検量線法にて測定を行った。
なお、糖原料の種類により、以下の測定法１または測定法２にて測定を行った。
（測定法１）
検出器：ＣＡＤ
カラム：Ｓｈｏｄｅｘ Ａｓａｈｉｐａｋ ＮＨ２Ｐ−５０ ４Ｅ
温度 :２５℃
溶離液：ａ）アセトニトリル ｂ）３０％メタノール含有水
流量 : １．０ｍＬ／分
測定サンプル希釈溶媒：純水
（測定法２）
検出器：ＲＩ
カラム：ＩＣＳｅｐ ＣＯＲＥＧＥＬ−８７Ｈ
温度 ：８０℃
溶離液：０．１％トリフルオロ酢酸含有水
流量 ：０．６ｍＬ／ｍｉｎ
測定サンプル希釈溶媒：純水
＜工程ａにおけるＨＭＦ収率、工程ｂおよび工程ｃにおけるＨＭＦ抽出率＞
高速液体クロマトグラフィーを用い、絶対検量線法にて測定を行った。
検出器：ＲＩ
カラム：ＩＣＳｅｐ ＣＯＲＥＧＥＬ−８７Ｈ
温度 ：８０℃
溶離液：０．１％トリフルオロ酢酸含有水
流量 ：０．６ｍＬ／ｍｉｎ
測定サンプル希釈溶媒：純水
高速液体クロマトグラフィーを用い、絶対検量線法にて測定を行った。
検出器：ＲＩ
カラム：ＩＣＳｅｐ ＣＯＲＥＧＥＬ−８７Ｈ
温度 ：８０℃
溶離液：０．１％トリフルオロ酢酸含有水
流量 ：０．６ｍＬ／ｍｉｎ
測定サンプル希釈溶媒：純水
＜工程ｂおよび工程ｃにおけるＨＭＦ純度＞
ガスクロマトグラフィーを用い、内部標準法により測定を行った。
検出器：ＦＩＤ
カラム：ＤＢ−ＷＡＸ （３０ｍ×０．２５ｍｍｉｄ×０．２５μｍ）
温度 ：４０℃を１０分保持、２３０℃まで１０℃／分で昇温、２３０℃を８分保持。
キャリアガス：ヘリウム、２４．５ｍＬ／分
内部標準物質：テトラデカン
測定サンプル希釈溶媒：アセトン
ガスクロマトグラフィーを用い、内部標準法により測定を行った。
検出器：ＦＩＤ
カラム：ＤＢ−ＷＡＸ （３０ｍ×０．２５ｍｍｉｄ×０．２５μｍ）
温度 ：４０℃を１０分保持、２３０℃まで１０℃／分で昇温、２３０℃を８分保持。
キャリアガス：ヘリウム、２４．５ｍＬ／分
内部標準物質：テトラデカン
測定サンプル希釈溶媒：アセトン
＜ＨＭＦ組成物中の水分の含有率＞
カールフィッシャー水分計を用い、容量滴定法にて測定を行った。
カールフィッシャー水分計を用い、容量滴定法にて測定を行った。
＜溶媒の水−オクタノール分配係数（ＬｏｇＰ値）＞
実施例で使用した疎水性溶媒の水−オクタノール分配係数は、表１に示すとおりである。
なお、本明細書における「ＬｏｇＰ値」とは、溶媒の１−オクタノール／水の分配係数の対数値を意味し、KowWin（Syracuse Research Corporation，USA）のSRC's LOGKOW / KOWWIN Programにより、フラグメントアプローチで計算された数値を用いる（The KowWin Program methodology is described in the following journal article: Meylan, W.M. and P.H. Howard. 1995. Atom/fragment contribution method for estimating octanol-water partition coefficients. J. Pharm. Sci. 84: 83-92.）。
フラグメントアプローチは化合物の化学構造に基づいており、原子の数及び化学結合のタイプを考慮している。ＬｏｇＰ値は、一般に有機化合物の親疎水性の相対的評価に用いられる数値である。
実施例で使用した疎水性溶媒の水−オクタノール分配係数は、表１に示すとおりである。
なお、本明細書における「ＬｏｇＰ値」とは、溶媒の１−オクタノール／水の分配係数の対数値を意味し、KowWin（Syracuse Research Corporation，USA）のSRC's LOGKOW / KOWWIN Programにより、フラグメントアプローチで計算された数値を用いる（The KowWin Program methodology is described in the following journal article: Meylan, W.M. and P.H. Howard. 1995. Atom/fragment contribution method for estimating octanol-water partition coefficients. J. Pharm. Sci. 84: 83-92.）。
フラグメントアプローチは化合物の化学構造に基づいており、原子の数及び化学結合のタイプを考慮している。ＬｏｇＰ値は、一般に有機化合物の親疎水性の相対的評価に用いられる数値である。
実施例１（フルクトースからのＨＭＦ製造）
工程ａ
１Ｌガラス製オートクレーブ（耐圧硝子工業社製）に、糖原料としてＤ−フルクトース（和光純薬工業社製）４０ｇ、反応溶媒としてイオン交換水８０ｇ、疎水性溶媒としてメチルイソブチルケトン（和光純薬工業社製）３２０ｇ、及び触媒としてリン酸（純度８５%、シグマアルドリッチ ジャパン社製）４．０ｇを仕込んだ。容器を密閉後、内部空間を窒素で十分に置換した。その後内容物を充分に撹拌しながら１４０℃まで昇温し、その後３時間、保温・撹拌を続けながら反応を行った。なお、反応時のゲージ圧力は０．４ＭＰａであった。
反応終了後、攪拌を維持しながら内容物の温度が３０℃以下になるまで冷却した後、濾液内容物を攪拌しながら５０％水酸化ナトリウム水溶液を滴下して中和し、濾液内容物のｐＨを７とした。中和後、内容物を濾過して不溶物の除去を行った後、水溶液層およびメチルイソブチルケトン溶液層の各層からサンプルを採取し、高速液体クロマトグラフィーにて測定を行った。Ｄ−フルクトースの転化率は９３％であり、仕込んだＤ−フルクトースのモル基準で７３％（２０．４ｇ）の収率でＨＭＦの生成を確認した。
工程ａ
１Ｌガラス製オートクレーブ（耐圧硝子工業社製）に、糖原料としてＤ−フルクトース（和光純薬工業社製）４０ｇ、反応溶媒としてイオン交換水８０ｇ、疎水性溶媒としてメチルイソブチルケトン（和光純薬工業社製）３２０ｇ、及び触媒としてリン酸（純度８５%、シグマアルドリッチ ジャパン社製）４．０ｇを仕込んだ。容器を密閉後、内部空間を窒素で十分に置換した。その後内容物を充分に撹拌しながら１４０℃まで昇温し、その後３時間、保温・撹拌を続けながら反応を行った。なお、反応時のゲージ圧力は０．４ＭＰａであった。
反応終了後、攪拌を維持しながら内容物の温度が３０℃以下になるまで冷却した後、濾液内容物を攪拌しながら５０％水酸化ナトリウム水溶液を滴下して中和し、濾液内容物のｐＨを７とした。中和後、内容物を濾過して不溶物の除去を行った後、水溶液層およびメチルイソブチルケトン溶液層の各層からサンプルを採取し、高速液体クロマトグラフィーにて測定を行った。Ｄ−フルクトースの転化率は９３％であり、仕込んだＤ−フルクトースのモル基準で７３％（２０．４ｇ）の収率でＨＭＦの生成を確認した。
工程ｂ
工程ａで得られた反応終了後濾液の水溶液層とメチルイソブチルケトン溶液層の各々を分取した。得られた水溶液層を分液漏斗へ移し、水溶液層に対し０．５倍質量のメチルイソブチルケトンを入れ、水溶液層中のＨＭＦの分液抽出操作を行った。この抽出操作を３回行い、抽出操作にて得られたメチルイソブチルケトン溶液層と、上記で分取した反応終了後のメチルイソブチルケトン溶液層を混合し、高速液体クロマトグラフィーにて測定を行った。ＨＭＦの抽出回収率は９８．６％（２０．１ｇ）であった。
得られたメチルイソブチルケトン溶液層からロータリーエバポレーター（５０℃温浴）を用いてメチルイソブチルケトンを留去し、ＨＭＦを濃縮し、ＨＭＦ純度をガスクロマトグラフィーにて測定した。ＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度は８２．２質量％、ＨＭＦ濃縮物中の水分の含有率は２．６質量％であった。
工程ａで得られた反応終了後濾液の水溶液層とメチルイソブチルケトン溶液層の各々を分取した。得られた水溶液層を分液漏斗へ移し、水溶液層に対し０．５倍質量のメチルイソブチルケトンを入れ、水溶液層中のＨＭＦの分液抽出操作を行った。この抽出操作を３回行い、抽出操作にて得られたメチルイソブチルケトン溶液層と、上記で分取した反応終了後のメチルイソブチルケトン溶液層を混合し、高速液体クロマトグラフィーにて測定を行った。ＨＭＦの抽出回収率は９８．６％（２０．１ｇ）であった。
得られたメチルイソブチルケトン溶液層からロータリーエバポレーター（５０℃温浴）を用いてメチルイソブチルケトンを留去し、ＨＭＦを濃縮し、ＨＭＦ純度をガスクロマトグラフィーにて測定した。ＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度は８２．２質量％、ＨＭＦ濃縮物中の水分の含有率は２．６質量％であった。
工程ｃ
工程ｂで得られたＨＭＦ濃縮液を１．０ｇ秤量し、これを分液漏斗へ移し、疎水性溶媒としてメチルイソブチルケトン５．０ｇを入れ、ＨＭＦ濃縮液を希釈した後、７．５ｇのイオン交換水を入れ、有機溶媒層中のＨＭＦの分液抽出操作を行った。この抽出操作を３回行い、抽出操作にて得られた水溶液をロータリーエバポレーター（５０℃温浴）にて濃縮し、ＨＭＦ濃縮物を得た。工程ｃにおける水層へのＨＭＦ抽出率は８８．５％、ＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度は８３．０質量％、ＨＭＦ濃縮物中の水分の含有率は１３．３質量％であった。
工程ｂで得られたＨＭＦ濃縮液を１．０ｇ秤量し、これを分液漏斗へ移し、疎水性溶媒としてメチルイソブチルケトン５．０ｇを入れ、ＨＭＦ濃縮液を希釈した後、７．５ｇのイオン交換水を入れ、有機溶媒層中のＨＭＦの分液抽出操作を行った。この抽出操作を３回行い、抽出操作にて得られた水溶液をロータリーエバポレーター（５０℃温浴）にて濃縮し、ＨＭＦ濃縮物を得た。工程ｃにおける水層へのＨＭＦ抽出率は８８．５％、ＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度は８３．０質量％、ＨＭＦ濃縮物中の水分の含有率は１３．３質量％であった。
実施例２〜４
工程ｃで、実施例１で使用したメチルイソブチルケトンに代えて、シクロヘキサノン（実施例２）、ジクロロメタン（実施例３）、酢酸エチル（実施例４）５．０ｇを用いた以外は、実施例１と同様の方法でＨＭＦ濃縮物を得た。工程ｃにおける水層へのＨＭＦ抽出率およびＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度ならびに水分の含有率を表２に示す。
工程ｃで、実施例１で使用したメチルイソブチルケトンに代えて、シクロヘキサノン（実施例２）、ジクロロメタン（実施例３）、酢酸エチル（実施例４）５．０ｇを用いた以外は、実施例１と同様の方法でＨＭＦ濃縮物を得た。工程ｃにおける水層へのＨＭＦ抽出率およびＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度ならびに水分の含有率を表２に示す。
実施例５〜１０
工程ｃで、実施例１で使用したメチルイソブチルケトンに代えて酢酸ブチル（実施例５）、ジエチルエーテル（実施例６）、ジイソプロピルエーテル（実施例７）、メチルイソブチルケトン／ｎ−ヘキサン＝１/１（質量比）（実施例８）、メチルイソブチルケトン／トルエン＝１／１（質量比）（実施例９）、２−ブタノール／ｎ−ヘキサン＝１／１（質量比）（実施例１０）を１０．０ｇ用い、イオン交換水の使用量を１５．０ｇに変更した以外は、実施例１と同様の方法でＨＭＦ濃縮物を得た。工程ｃにおける水層へのＨＭＦ抽出率およびＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度ならびに水分の含有率を表２に示す。
工程ｃで、実施例１で使用したメチルイソブチルケトンに代えて酢酸ブチル（実施例５）、ジエチルエーテル（実施例６）、ジイソプロピルエーテル（実施例７）、メチルイソブチルケトン／ｎ−ヘキサン＝１/１（質量比）（実施例８）、メチルイソブチルケトン／トルエン＝１／１（質量比）（実施例９）、２−ブタノール／ｎ−ヘキサン＝１／１（質量比）（実施例１０）を１０．０ｇ用い、イオン交換水の使用量を１５．０ｇに変更した以外は、実施例１と同様の方法でＨＭＦ濃縮物を得た。工程ｃにおける水層へのＨＭＦ抽出率およびＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度ならびに水分の含有率を表２に示す。
実施例１１（廃糖蜜からのＨＭＦ製造１）
工程ａ
糖原料として、スクロースを２４．４質量％、グルコースを７．０質量％、フルクトースを９．９質量％、水分を２５．４質量％含む廃糖蜜４０ｇを用い、反応温度を１５０℃、反応時間を１時間とした以外は実施例１と同様に反応ならびに冷却を行った。なお、反応時のゲージ圧力は０．５ＭＰａであった。冷却後、内容物を濾過して固形分の除去を行った後、実施例１と同様の方法で分析した。その結果、スクロースの転化率は９９％、フルクトースの転化率は９２％、グルコースの転化率は４２％であり、仕込んだ廃糖蜜の質量基準で１２．４％（４．９７ｇ）のＨＭＦの生成を確認した。
工程ａ
糖原料として、スクロースを２４．４質量％、グルコースを７．０質量％、フルクトースを９．９質量％、水分を２５．４質量％含む廃糖蜜４０ｇを用い、反応温度を１５０℃、反応時間を１時間とした以外は実施例１と同様に反応ならびに冷却を行った。なお、反応時のゲージ圧力は０．５ＭＰａであった。冷却後、内容物を濾過して固形分の除去を行った後、実施例１と同様の方法で分析した。その結果、スクロースの転化率は９９％、フルクトースの転化率は９２％、グルコースの転化率は４２％であり、仕込んだ廃糖蜜の質量基準で１２．４％（４．９７ｇ）のＨＭＦの生成を確認した。
工程ｂ
工程ａで得られた、反応終了後の濾液を、水溶液層およびメチルイソブチルケトン溶液層に分取した。分取した水溶液層２２．５ｇとメチルイソブチルケトン溶液層１００．２ｇを混合し、攪拌しながら８Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を滴下して中和し、濾液のｐＨを７とした。
その後、実施例１の工程ｂと同様の方法で水溶液層中のＨＭＦの分液抽出操作を行った。抽出操作後の水溶液層中のＨＭＦ含有量は０．０４５ｇ、メチルイソブチルケトン溶液層中のＨＭＦ含有量は１．３５０ｇ、ＨＭＦの抽出回収率は９６．８％であった。
その後、得られたメチルイソブチルケトン溶液層を実施例１と同様の方法で濃縮し、ＨＭＦ濃縮物を得た。濃縮物中のＨＭＦ純度は７３．３質量％であった。また、ＨＭＦ濃縮物中の水分の含有率は２．７質量％であった。
次の工程ｃの原料として、前記工程ａおよび工程ｂと同様の方法で、ＨＭＦ濃縮物を４．７ｇ調製した。
工程ａで得られた、反応終了後の濾液を、水溶液層およびメチルイソブチルケトン溶液層に分取した。分取した水溶液層２２．５ｇとメチルイソブチルケトン溶液層１００．２ｇを混合し、攪拌しながら８Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を滴下して中和し、濾液のｐＨを７とした。
その後、実施例１の工程ｂと同様の方法で水溶液層中のＨＭＦの分液抽出操作を行った。抽出操作後の水溶液層中のＨＭＦ含有量は０．０４５ｇ、メチルイソブチルケトン溶液層中のＨＭＦ含有量は１．３５０ｇ、ＨＭＦの抽出回収率は９６．８％であった。
その後、得られたメチルイソブチルケトン溶液層を実施例１と同様の方法で濃縮し、ＨＭＦ濃縮物を得た。濃縮物中のＨＭＦ純度は７３．３質量％であった。また、ＨＭＦ濃縮物中の水分の含有率は２．７質量％であった。
次の工程ｃの原料として、前記工程ａおよび工程ｂと同様の方法で、ＨＭＦ濃縮物を４．７ｇ調製した。
工程ｃ
前記で調製したＨＭＦ濃縮物４．７ｇ、疎水性溶媒としてジクロロメタン５０ｇ、イオン交換水３０ｇを用い、抽出操作を４回行ったこと以外は、実施例１と同様の方法で抽出操作を行い、ＨＭＦ濃縮物を得た。水層へのＨＭＦ抽出率は９６．７％、ＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度は９６．０％であった。なお、濃縮物中のジクロロメタンの残留量はガスクロマトグラフィーによる測定で０．０５質量％以下であった。また、ＨＭＦ濃縮物中の水分の含有率は３．２質量％であった。結果を表３に示す。
前記で調製したＨＭＦ濃縮物４．７ｇ、疎水性溶媒としてジクロロメタン５０ｇ、イオン交換水３０ｇを用い、抽出操作を４回行ったこと以外は、実施例１と同様の方法で抽出操作を行い、ＨＭＦ濃縮物を得た。水層へのＨＭＦ抽出率は９６．７％、ＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度は９６．０％であった。なお、濃縮物中のジクロロメタンの残留量はガスクロマトグラフィーによる測定で０．０５質量％以下であった。また、ＨＭＦ濃縮物中の水分の含有率は３．２質量％であった。結果を表３に示す。
実施例１２（廃糖蜜からのＨＭＦ製造２）
工程ａおよび工程ｂは、実施例１１と同様の方法で行い、ＨＭＦ濃縮物を６．５ｇ調製した。
次に工程ｃとして、前記で調製したＨＭＦ濃縮物６．５ｇ、疎水性溶媒としてメチルイソブチルケトン１９．６ｇ、イオン交換水１９．６ｇを用い、抽出操作を５回行ったこと以外は、実施例１１と同様の方法でＨＭＦ濃縮物を得た。水層へのＨＭＦ抽出率は８７．９％、ＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度は９２．１％であった。なお、濃縮物中のメチルイソブチルケトンの残留量はガスクロマトグラフィーによる測定で０．０５質量％以下であった。また、ＨＭＦ濃縮物中の水分の含有率は３．９質量％であった。結果を表３に示す。
工程ａおよび工程ｂは、実施例１１と同様の方法で行い、ＨＭＦ濃縮物を６．５ｇ調製した。
次に工程ｃとして、前記で調製したＨＭＦ濃縮物６．５ｇ、疎水性溶媒としてメチルイソブチルケトン１９．６ｇ、イオン交換水１９．６ｇを用い、抽出操作を５回行ったこと以外は、実施例１１と同様の方法でＨＭＦ濃縮物を得た。水層へのＨＭＦ抽出率は８７．９％、ＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度は９２．１％であった。なお、濃縮物中のメチルイソブチルケトンの残留量はガスクロマトグラフィーによる測定で０．０５質量％以下であった。また、ＨＭＦ濃縮物中の水分の含有率は３．９質量％であった。結果を表３に示す。
実施例１３
工程ｄ(溶媒抽出)
実施例１の工程ａ〜ｃと同様方法で調製したＨＭＦ濃縮物１．４９ｇを酢酸エチル１．５ｍｌに溶解した。得られた酢酸エチル溶液を、予めガラス製ビーカーにトルエン５０ｍｌを入れて攪拌した中にゆっくりと滴下した。滴下終了後、溶液を静置し、有機溶媒層を分取した。有機溶媒層を分取した後に得られた残渣は再度酢酸エチル１．５ｍｌに溶解して回収した。
回収した酢酸エチル溶液は再度上記と同様の工程を行い、有機溶媒層を分取した。得られた有機溶媒層を混合し、ロータリーエバポレーター（５０℃温浴）にて濃縮し、橙色のＨＭＦ濃縮物１．２０ｇを得た。濃縮液中のＨＭＦ純度は９８．２％であった。
工程ｄ(溶媒抽出)
実施例１の工程ａ〜ｃと同様方法で調製したＨＭＦ濃縮物１．４９ｇを酢酸エチル１．５ｍｌに溶解した。得られた酢酸エチル溶液を、予めガラス製ビーカーにトルエン５０ｍｌを入れて攪拌した中にゆっくりと滴下した。滴下終了後、溶液を静置し、有機溶媒層を分取した。有機溶媒層を分取した後に得られた残渣は再度酢酸エチル１．５ｍｌに溶解して回収した。
回収した酢酸エチル溶液は再度上記と同様の工程を行い、有機溶媒層を分取した。得られた有機溶媒層を混合し、ロータリーエバポレーター（５０℃温浴）にて濃縮し、橙色のＨＭＦ濃縮物１．２０ｇを得た。濃縮液中のＨＭＦ純度は９８．２％であった。
実施例１４
工程ｄ(再結晶)
実施例１３で得られたＨＭＦ濃縮物１．２０ｇをトルエン１００ｇに溶解させ、−３０℃の冷凍室にて冷却静置し、淡黄色針状結晶を析出させた。トルエン溶液を回収し、ロータリーエバポレーター（５０℃温浴）にて濃縮し、同様の操作を２回行った。結晶は十分に冷却したトルエンで洗浄し、減圧乾燥させ、淡黄色針状結晶０．８６ｇを得た。淡黄色針状結晶のＨＭＦ純度は９９％以上であった。
工程ｄ(再結晶)
実施例１３で得られたＨＭＦ濃縮物１．２０ｇをトルエン１００ｇに溶解させ、−３０℃の冷凍室にて冷却静置し、淡黄色針状結晶を析出させた。トルエン溶液を回収し、ロータリーエバポレーター（５０℃温浴）にて濃縮し、同様の操作を２回行った。結晶は十分に冷却したトルエンで洗浄し、減圧乾燥させ、淡黄色針状結晶０．８６ｇを得た。淡黄色針状結晶のＨＭＦ純度は９９％以上であった。
実施例１５（廃糖蜜からのＨＭＦ製造３）
工程ａ
１００ｍＬテフロン（登録商標）内容器を備えたオートクレーブ(日東高圧社製)に、糖原料として実施例１１で使用した廃糖蜜６．０ｇ、反応溶媒としてイオン交換水５３．７ｇ、及び触媒として硫酸（和光純薬工業社製）０．３gを仕込んだ。容器を密閉後、内部空間を窒素で十分に置換した。その後内容物を充分に撹拌しながら１５０℃まで昇温し、その後２．５時間、保温・撹拌を続けながら反応を行った。
反応終了後、攪拌を維持しながら内容物の温度が３０℃以下になるまで冷却した。冷却後、濾液内容物を攪拌しながら８Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を滴下して中和し、濾液内容物のｐＨを７とした。中和後、内容物を濾過して不溶分の除去を行い、ＨＭＦの水溶液を得た。得られた水溶液相を採取し、純水で希釈して液体クロマトグラフィーにて測定した。その結果、０．４６ｇのＨＭＦの生成が確認された。これは仕込んだ廃糖蜜中のスクロース、グルコース、フルクトースのモル基準で３０％にあたる。
工程ａ
１００ｍＬテフロン（登録商標）内容器を備えたオートクレーブ(日東高圧社製)に、糖原料として実施例１１で使用した廃糖蜜６．０ｇ、反応溶媒としてイオン交換水５３．７ｇ、及び触媒として硫酸（和光純薬工業社製）０．３gを仕込んだ。容器を密閉後、内部空間を窒素で十分に置換した。その後内容物を充分に撹拌しながら１５０℃まで昇温し、その後２．５時間、保温・撹拌を続けながら反応を行った。
反応終了後、攪拌を維持しながら内容物の温度が３０℃以下になるまで冷却した。冷却後、濾液内容物を攪拌しながら８Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を滴下して中和し、濾液内容物のｐＨを７とした。中和後、内容物を濾過して不溶分の除去を行い、ＨＭＦの水溶液を得た。得られた水溶液相を採取し、純水で希釈して液体クロマトグラフィーにて測定した。その結果、０．４６ｇのＨＭＦの生成が確認された。これは仕込んだ廃糖蜜中のスクロース、グルコース、フルクトースのモル基準で３０％にあたる。
工程ｂ
上記と同様の手法工程ａで得られたＨＭＦの水溶液を混合して分液漏斗へ移し、水溶液相に対し０．３３倍質量のメチルイソブチルケトンを入れ、水溶液層中のＨＭＦの分液抽出操作を行った。この抽出操作を４回行い、抽出操作にて得られたメチルイソブチルケトン溶液層を混合し、ロータリーエバポレーター（５０℃温浴）にてメチルイソブチルケトンを留去し、ＨＭＦを濃縮した。高速液体クロマトグラフィーにて測定を行ったところ、濃縮物中のＨＭＦの質量は０．７ｇ、純度は８１質量％、ＨＭＦの抽出回収率は７６％であった。
上記と同様の手法工程ａで得られたＨＭＦの水溶液を混合して分液漏斗へ移し、水溶液相に対し０．３３倍質量のメチルイソブチルケトンを入れ、水溶液層中のＨＭＦの分液抽出操作を行った。この抽出操作を４回行い、抽出操作にて得られたメチルイソブチルケトン溶液層を混合し、ロータリーエバポレーター（５０℃温浴）にてメチルイソブチルケトンを留去し、ＨＭＦを濃縮した。高速液体クロマトグラフィーにて測定を行ったところ、濃縮物中のＨＭＦの質量は０．７ｇ、純度は８１質量％、ＨＭＦの抽出回収率は７６％であった。
工程ｃ
工程ｂで得られたＨＭＦ濃縮液を分液漏斗へ移し、疎水性溶媒として酢酸エチル５．０ｇを入れ、ＨＭＦ濃縮液を希釈した後、５．０ｇのイオン交換水を入れ、有機溶媒層中のＨＭＦの分液抽出操作を行った。この抽出操作を５回行い、抽出操作にて得られた水溶液をロータリーエバポレーター（５０℃温浴）にて濃縮し、ＨＭＦ濃縮物を得た。ＨＭＦの抽出回収率ならびにＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度を測定したところ、水層へのＨＭＦ抽出率は９６．７％、ＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度は８８．７質量％であった。また、ＨＭＦ濃縮物中の水分の含有率は３．１質量％であった。
工程ｂで得られたＨＭＦ濃縮液を分液漏斗へ移し、疎水性溶媒として酢酸エチル５．０ｇを入れ、ＨＭＦ濃縮液を希釈した後、５．０ｇのイオン交換水を入れ、有機溶媒層中のＨＭＦの分液抽出操作を行った。この抽出操作を５回行い、抽出操作にて得られた水溶液をロータリーエバポレーター（５０℃温浴）にて濃縮し、ＨＭＦ濃縮物を得た。ＨＭＦの抽出回収率ならびにＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度を測定したところ、水層へのＨＭＦ抽出率は９６．７％、ＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度は８８．７質量％であった。また、ＨＭＦ濃縮物中の水分の含有率は３．１質量％であった。
実施例１６（廃糖蜜からのＨＭＦ製造４）
工程ａ
２００ｍＬガラス製４つ口フラスコに、糖原料として実施例１１で使用した廃糖蜜１６．２ｇ、反応溶媒としてジメチルスルホキシド（シグマアルドリッチ ジャパン社製）６４．８ｇ、及び触媒としてリン酸１．６gを仕込んだ。容器内部空間を５０ｍｌ／分で窒素を流通させ、内容物を充分に撹拌しながら１４０℃まで昇温し、その後３時間、保温・撹拌を続けながら反応を行った。
反応終了後、攪拌を維持しながら内容物の温度が３０℃以下になるまで冷却した。冷却後、実施例１と同様の方法で分析した。その結果、スクロースの転化率は９９％以上、フルクトースの転化率は９９％以上、グルコースの転化率は２８％であり、仕込んだ廃糖蜜の質量基準で１４．８％（２．３８ｇ）のＨＭＦの生成を確認した。
工程ａ
２００ｍＬガラス製４つ口フラスコに、糖原料として実施例１１で使用した廃糖蜜１６．２ｇ、反応溶媒としてジメチルスルホキシド（シグマアルドリッチ ジャパン社製）６４．８ｇ、及び触媒としてリン酸１．６gを仕込んだ。容器内部空間を５０ｍｌ／分で窒素を流通させ、内容物を充分に撹拌しながら１４０℃まで昇温し、その後３時間、保温・撹拌を続けながら反応を行った。
反応終了後、攪拌を維持しながら内容物の温度が３０℃以下になるまで冷却した。冷却後、実施例１と同様の方法で分析した。その結果、スクロースの転化率は９９％以上、フルクトースの転化率は９９％以上、グルコースの転化率は２８％であり、仕込んだ廃糖蜜の質量基準で１４．８％（２．３８ｇ）のＨＭＦの生成を確認した。
工程ｂ
上記工程ａと同様の手法で得られた７．７ｇのＨＭＦを含有するジメチルスルホキシド溶液を、０．６ｋＰａで減圧蒸留してジメチルスルホキシドを留去し、２４．２ｇのＨＭＦ濃縮液を得た。得られたＨＭＦ濃縮液にイオン交換水１０５．０ｇを入れて濃縮液を希釈した。
得られた水溶液２５．０ｇに対し、２倍質量のジクロロメタンを入れ、水溶液層中のＨＭＦの分液抽出操作を行った。この抽出操作を３回行い、抽出操作にて得られたジクロロメタン溶液層を混合し、ロータリーエバポレーター（５０℃温浴）にてジクロロメタンを留去し、ＨＭＦを濃縮した。高速液体クロマトグラフィーにて測定を行ったところ、濃縮物中のＨＭＦの質量は０．３４ｇ、純度は６１．６質量％、ジメチルスルホキシドの含有率は１９．４質量％であった。ＨＭＦの抽出回収率は７６．２％であった。
上記工程ａと同様の手法で得られた７．７ｇのＨＭＦを含有するジメチルスルホキシド溶液を、０．６ｋＰａで減圧蒸留してジメチルスルホキシドを留去し、２４．２ｇのＨＭＦ濃縮液を得た。得られたＨＭＦ濃縮液にイオン交換水１０５．０ｇを入れて濃縮液を希釈した。
得られた水溶液２５．０ｇに対し、２倍質量のジクロロメタンを入れ、水溶液層中のＨＭＦの分液抽出操作を行った。この抽出操作を３回行い、抽出操作にて得られたジクロロメタン溶液層を混合し、ロータリーエバポレーター（５０℃温浴）にてジクロロメタンを留去し、ＨＭＦを濃縮した。高速液体クロマトグラフィーにて測定を行ったところ、濃縮物中のＨＭＦの質量は０．３４ｇ、純度は６１．６質量％、ジメチルスルホキシドの含有率は１９．４質量％であった。ＨＭＦの抽出回収率は７６．２％であった。
工程ｃ
工程ｂで得られたＨＭＦ濃縮液を分液漏斗へ移し、疎水性溶媒としてジクロロメタン１０．０ｇを入れ、ＨＭＦ濃縮液を希釈した後、７．０ｇのイオン交換水と０．１ｇのイソプロパノールを入れ、有機溶媒層中のＨＭＦの分液抽出操作を行った。この抽出操作を４回行い、抽出操作にて得られた水溶液をロータリーエバポレーター（５０℃温浴）にて濃縮し、ＨＭＦ濃縮物を得た。ＨＭＦの抽出回収率ならびにＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度を測定したところ、水層へのＨＭＦ抽出率は９４．５％、ＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度は７４．５質量％であった。また、ＨＭＦ濃縮物中の水分の含有率は１．６質量％、ジメチルスルホキシドの含有率は１９．６質量％であった。
工程ｂで得られたＨＭＦ濃縮液を分液漏斗へ移し、疎水性溶媒としてジクロロメタン１０．０ｇを入れ、ＨＭＦ濃縮液を希釈した後、７．０ｇのイオン交換水と０．１ｇのイソプロパノールを入れ、有機溶媒層中のＨＭＦの分液抽出操作を行った。この抽出操作を４回行い、抽出操作にて得られた水溶液をロータリーエバポレーター（５０℃温浴）にて濃縮し、ＨＭＦ濃縮物を得た。ＨＭＦの抽出回収率ならびにＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度を測定したところ、水層へのＨＭＦ抽出率は９４．５％、ＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度は７４．５質量％であった。また、ＨＭＦ濃縮物中の水分の含有率は１．６質量％、ジメチルスルホキシドの含有率は１９．６質量％であった。
実施例１７（廃糖蜜からのＨＭＦ製造５）
実施例１６と同様の方法で工程ａを行った。
実施例１６の工程ｂで疎水性溶媒としてメチルイソブチルケトンを用いて抽出操作を行ったこと以外は、実施例１６の工程ｂと同様の抽出操作を行った。濃縮物中のＨＭＦの質量は０．４０ｇ、純度は６１．１質量％、ジメチルスルホキシドの含有率は３．３質量％であった。ＨＭＦの抽出回収率は９１．８％であった。
実施例１６の工程ｃで疎水性溶媒としてメチルイソブチルケトンを用いて抽出操作を行ったこと以外は、実施例１６の工程ｃと同様の抽出操作を行った。水層へのＨＭＦ抽出率は８３．５％、ＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度は６９．０質量％であった。また、ＨＭＦ濃縮物中の水分の含有率は２．９質量％、ジメチルスルホキシドの含有率は４．３質量％であった。
実施例１６と同様の方法で工程ａを行った。
実施例１６の工程ｂで疎水性溶媒としてメチルイソブチルケトンを用いて抽出操作を行ったこと以外は、実施例１６の工程ｂと同様の抽出操作を行った。濃縮物中のＨＭＦの質量は０．４０ｇ、純度は６１．１質量％、ジメチルスルホキシドの含有率は３．３質量％であった。ＨＭＦの抽出回収率は９１．８％であった。
実施例１６の工程ｃで疎水性溶媒としてメチルイソブチルケトンを用いて抽出操作を行ったこと以外は、実施例１６の工程ｃと同様の抽出操作を行った。水層へのＨＭＦ抽出率は８３．５％、ＨＭＦ濃縮物中のＨＭＦ純度は６９．０質量％であった。また、ＨＭＦ濃縮物中の水分の含有率は２．９質量％、ジメチルスルホキシドの含有率は４．３質量％であった。
上記の実施例の結果から、実施例１〜１７の方法は、疎水性溶媒および水を用いた簡便な抽出手法により、効率的かつ経済的に高純度のＨＭＦを製造することができることが分かる。
Claims (5)
- 下記(ａ)〜(ｃ)の工程を含む、５−ヒドロキシメチルフルフラールの製造方法。
（ａ）反応溶媒の存在下、糖原料を脱水反応させ、該反応溶媒中に５−ヒドロキシメチルフルフラールを生成させて、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む反応溶媒を得る工程
（ｂ）前記（ａ）で得られた５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む反応溶媒から、５−ヒドロキシメチルフルフラールを疎水性溶媒中に抽出して、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む疎水性溶媒を得る工程
（ｃ）前記（ｂ）で得られた、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む疎水性溶媒から、水中に５−ヒドロキシメチルフルフラールを抽出して、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む水溶液を得る工程 - 前記（ａ）で用いる反応溶媒が、水、高極性非プロトン性有機溶媒、及びイオン性液体からなる群から選ばれる１種以上である、請求項１に記載の５−ヒドロキシメチルフルフラールの製造方法。
- 前記（ｂ）で用いる疎水性溶媒の水‐オクタノール分配係数が０．４以上である、請求項１又は２に記載の５−ヒドロキシメチルフルフラールの製造方法。
- 前記（ｂ）で用いる疎水性溶媒が、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、２−ブタノール、ジクロロメタン、トリクロロメタン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン及びヘキサンからなる群から選ばれる１種又は２種以上である、請求項１〜３のいずれかに記載の５−ヒドロキシメチルフルフラールの製造方法。
- 工程（ａ）で用いる反応溶媒が水であり、該工程（ａ）において、水及び疎水性溶媒の存在下、糖原料を脱水反応させ、５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む水、及び５−ヒドロキシメチルフルフラールを含む疎水性溶媒を得ることにより、工程（ａ）および工程（ｂ）を同時に行う、請求項１〜４のいずれかに記載の５−ヒドロキシメチルフルフラールの製造方法。
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