JP2013203666A - Method of producing 5-hydroxymethylfurfural oxide - Google Patents

Method of producing 5-hydroxymethylfurfural oxide Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of easily and economically producing a highly pure 5-hydroxymethylfurfural oxide from sugar raw material.SOLUTION: A method of producing a 5-hydroxymethylfurfural oxide includes following processes a-d. In the process a: sugar raw material is subjected to a dehydration reaction in the presence of a reaction solvent to produce 5-hydroxymethylfurfural (HMF) in the reaction solvent, and the reaction solvent including HMF is obtained. In the process a: sugar raw material is subjected to a dehydration reaction in the presence of a reaction solvent to produce 5-hydroxymethylfurfural in the reaction solvent, and the reaction solvent including HMF is obtained. In the process b: HMF is extracted into a hydrophobic solvent from the reaction solvent including HMF obtained in the process a, and the hydrophobic solvent including HMF is obtained. In the process c: HMF is extracted into water from the hydrophobic solvent including HMF obtained in the process b, and an aqueous solution including HMF is obtained. In the process d: HMF obtained in the process c is oxidized.

Description

本発明は、5−ヒドロキシメチルフルフラール酸化物の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing 5-hydroxymethylfurfural oxide.

5−ヒドロキシメチルフルフラール(以下、「HMF」ともいう)の酸化物である、2,5−フランジカルボン酸、(以下、「FDCA」ともいう)、2,5−ジホルミルフラン(以下、「DFF」ともいう)、2−カルボキシ−5−ホルミルフラン(以下、「CFF」ともいう)、5−ヒドロキシメチル−2−フランカルボン酸(以下、「HMFA」ともいう)、5−アセトキシメチル−2−フランカルボン酸(以下、「AcMFA」ともいう)は、ファインケミカルスや医薬、農薬の中間体として有用な化合物である。これらの中でも、FDCAは樹脂やトナーバインダーのモノマー、医薬、農薬、殺虫剤、抗菌剤、香料、その他各種の分野の中間体として利用価値が高い。また、DFFは、高分子モノマー、架橋剤等として注目されている。また、FDCA、DFF以外のHMF酸化物も同様の用途が期待されている。   2,5-furandicarboxylic acid (hereinafter also referred to as “FDCA”), 2,5-diformylfuran (hereinafter referred to as “DFF”), which is an oxide of 5-hydroxymethylfurfural (hereinafter also referred to as “HMF”). ), 2-carboxy-5-formylfuran (hereinafter also referred to as “CFF”), 5-hydroxymethyl-2-furancarboxylic acid (hereinafter also referred to as “HMFA”), 5-acetoxymethyl-2- Furan carboxylic acid (hereinafter also referred to as “AcMFA”) is a useful compound as an intermediate for fine chemicals, pharmaceuticals, and agricultural chemicals. Among these, FDCA has a high utility value as an intermediate in various fields such as monomers for resins and toner binders, pharmaceuticals, agricultural chemicals, insecticides, antibacterial agents, perfumes, and the like. DFF is attracting attention as a polymer monomer, a crosslinking agent, and the like. Similar applications are also expected for HMF oxides other than FDCA and DFF.

これら5−ヒドロキシメチルフルフラール酸化物を製造する方法としては、六炭糖骨格を含有する糖類の脱水反応によりHMFを生成させた後、アルカリ性環境下で過マンガン酸塩を用いてHMFを酸化する方法(特許文献1参照)がある。酸素を酸化剤とする方法としては、白金族金属触媒の存在下、HMFを酸化する方法(特許文献2参照)、臭素及び金属触媒の存在下でHMFを酸化する方法(特許文献3参照)や酢酸溶媒中、金属臭化物触媒の存在下でHMFを酸化する方法(特許文献4、非特許文献1参照)等が知られている。   As a method for producing these 5-hydroxymethylfurfural oxides, HMF is generated by dehydration reaction of a saccharide containing a hexose sugar skeleton, and then HMF is oxidized using permanganate in an alkaline environment. (See Patent Document 1). As a method using oxygen as an oxidizing agent, a method of oxidizing HMF in the presence of a platinum group metal catalyst (see Patent Document 2), a method of oxidizing HMF in the presence of bromine and a metal catalyst (see Patent Document 3), A method of oxidizing HMF in an acetic acid solvent in the presence of a metal bromide catalyst (see Patent Document 4 and Non-Patent Document 1) and the like are known.

特開2007−261990号公報JP 2007-261990 A 特開平2−88569号公報JP-A-2-88569 特開2011−84540号公報JP 2011-84540 A 特表2003−528868号公報Special table 2003-528868 gazette

Adv. Synth. Catal., 343, 102−111 (2001)Adv. Synth. Catal., 343, 102-111 (2001)

しかしながら、特許文献1の過マンガン酸塩を用いる方法では、糖原料から合成した原料HMFを精製せずに酸化反応を行うことができるが、過マンガン酸塩は均一触媒であり、リサイクル使用が困難なことから、分離操作や触媒廃棄が煩雑となり、生産性、経済性に乏しいという課題がある。
また、特許文献2〜4、及び非特許文献1の方法は、良好な収率で5−ヒドロキシメチルフルフラール酸化物を得ることができ、かつ触媒の再使用も可能であるが、HMFを糖原料から製造する際に生じる副生成物が反応阻害や触媒の活性低下を引き起こすため、高真空蒸留やカラムクロマトグラフィー等によるHMFの煩雑な精製工程が必要であり、製造設備面、経済性において課題がある。
そこで、本発明は、糖原料から、簡便かつ経済的に5−ヒドロキシメチルフルフラール酸化物を製造する方法を提供する。
However, in the method using the permanganate of Patent Document 1, the oxidation reaction can be performed without purifying the raw material HMF synthesized from the sugar raw material, but the permanganate is a homogeneous catalyst and is difficult to recycle. For this reason, there is a problem that separation operation and catalyst disposal become complicated, and productivity and economy are poor.
In addition, the methods of Patent Documents 2 to 4 and Non-Patent Document 1 can obtain 5-hydroxymethylfurfural oxide with a good yield, and the catalyst can be reused. Since the by-products generated during the production of the catalyst cause reaction inhibition and reduced catalyst activity, complicated purification steps of HMF by high vacuum distillation, column chromatography, etc. are necessary, and there are problems in production equipment and economy. is there.
Therefore, the present invention provides a method for easily and economically producing 5-hydroxymethylfurfural oxide from a sugar raw material.

すなわち、本発明は、下記工程a〜dを有する5−ヒドロキシメチルフルフラール酸化物の製造方法を提供する。
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
工程b:工程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
工程c:工程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
工程d:工程cで得られた5−ヒドロキシメチルフルフラールを酸化する工程
That is, this invention provides the manufacturing method of 5-hydroxymethyl furfural oxide which has the following process ad.
Step a: Step of obtaining a reaction solvent containing 5-hydroxymethylfurfural by dehydrating a sugar raw material in the presence of the reaction solvent to produce 5-hydroxymethylfurfural in the reaction solvent Step b: Obtained in Step a Step of extracting 5-hydroxymethylfurfural into a hydrophobic solvent from the obtained reaction solvent containing 5-hydroxymethylfurfural to obtain a hydrophobic solvent containing 5-hydroxymethylfurfural obtained in step c: step b Step of extracting 5-hydroxymethylfurfural into water from a hydrophobic solvent containing 5-hydroxymethylfurfural to obtain an aqueous solution containing 5-hydroxymethylfurfural Step d: 5-hydroxymethylfurfural obtained in Step c Oxidation process

本発明によれば、糖原料から、簡便な抽出操作と酸化反応により、5−ヒドロキシメチルフルフラール酸化物を効率的かつ生産性よく製造することができる。   According to the present invention, 5-hydroxymethylfurfural oxide can be efficiently and efficiently produced from a sugar raw material by a simple extraction operation and an oxidation reaction.

本発明の5−ヒドロキシメチルフルフラール酸化物(以下、「HMF酸化物」ともいう)の製造方法は、下記工程a〜dを有する。
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
工程b:工程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
工程c:工程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
工程d:工程cで得られた5−ヒドロキシメチルフルフラールを酸化する工程
本発明の製造方法により、HMF酸化物が効率的かつ生産性よく製造できる理由は明らかではないが、工程a〜工程cを経ることにより、効率よくHMFと不純物とを分離した中間原料が得られるため、良好な収率の酸化反応が行えるためであると推測される。
The method for producing 5-hydroxymethylfurfural oxide (hereinafter also referred to as “HMF oxide”) of the present invention includes the following steps a to d.
Step a: Step of obtaining a reaction solvent containing 5-hydroxymethylfurfural by dehydrating a sugar raw material in the presence of the reaction solvent to produce 5-hydroxymethylfurfural in the reaction solvent Step b: Obtained in Step a Step of extracting 5-hydroxymethylfurfural into a hydrophobic solvent from the obtained reaction solvent containing 5-hydroxymethylfurfural to obtain a hydrophobic solvent containing 5-hydroxymethylfurfural obtained in step c: step b Step of extracting 5-hydroxymethylfurfural into water from a hydrophobic solvent containing 5-hydroxymethylfurfural to obtain an aqueous solution containing 5-hydroxymethylfurfural Step d: 5-hydroxymethylfurfural obtained in Step c Oxidation step With the production method of the present invention, the HMF oxide is efficiently and productive. The reason why it can be produced is not clear, but it is assumed that an intermediate raw material obtained by efficiently separating HMF and impurities can be obtained through steps a to c, so that an oxidation reaction with a good yield can be performed. Is done.

<工程a>
本発明の製造方法における工程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。
<Step a>
Step a in the production method of the present invention is a step of obtaining a reaction solvent containing HMF by dehydrating a sugar raw material in the presence of the reaction solvent to produce HMF in the reaction solvent.

(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。
(Reaction form)
The reaction form of step a is not particularly limited, and may be a batch type, a semi-batch type, a continuous type, or a combination of these. From the viewpoint of improving productivity, semi-batch reaction and continuous reaction are preferable, and from the viewpoint of easy operation, batch reaction is preferable.

(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、それらのうち二種以上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、ソルボース等が挙げられる。二糖としては、スクロース、マルトース、セロビオース、ラクトース等が挙げられる。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やセルロース、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。
(Sugar raw material)
The sugar raw material used in step a may be naturally derived, artificially synthesized, or a mixture of two or more of them. Specific examples of the sugar raw material include saccharides such as monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides, and polysaccharides.
Examples of the monosaccharide include fructose, glucose, galactose, mannose, sorbose and the like. Examples of the disaccharide include sucrose, maltose, cellobiose, and lactose. Examples of the oligosaccharide include a combination of arbitrary monosaccharides, and examples of the polysaccharide include a combination of arbitrary monosaccharides, starch, cellulose, and inulin.
In addition, as sugar raw materials, sugar solutions derived from starch, sugarcane, sugar beet, soybean, etc., which are mixtures containing the above sugars, and purified intermediates and purified by-products thereof such as high fructose corn syrup, purified sugar, and crude sugar Waste molasses, invert sugar, isomerized sugar and the like can be used.

工程aで使用される糖原料は、HMF酸化物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酸化物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。   The sugar raw material used in step a is preferably a sugar raw material containing fructose from the viewpoint of economically and efficiently producing HMF oxide. As a sugar raw material containing fructose, preferably, for example, fructose, a disaccharide combining fructose and any monosaccharide, an oligosaccharide combining fructose and any monosaccharide, a polysaccharide combining fructose and any monosaccharide, High fructose corn syrup, and refined intermediates and byproducts thereof, soybean sugar solution, sugar solution derived from sugarcane and sugar beet and purified sugar obtained from the sugar solution, crude sugar, molasses, invert sugar, inulin, etc. It is done. Among these, from the viewpoint of producing HMF oxide economically and efficiently, a mixture of glucose and fructose, purified sugar, crude sugar, molasses, fructose, sucrose, or inulin is more preferable.

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好ましく、異性化酵素処理を含む前処理が好ましい。   When a sugar raw material that does not contain fructose or has a low fructose content is used, pretreatment may be performed in advance to increase the fructose content. Specific examples of the pretreatment include isomerization treatment, hydrolysis treatment, acid treatment, base treatment and the like with enzymes and chemical substances. Among these, from the viewpoint of productivity and economy, pretreatment using an enzyme is preferred, and pretreatment including isomerase treatment is preferred.

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。   In the step a, the concentration of the sugar raw material in the reaction solvent is preferably 0.1 to 80% by mass, more preferably 0.5 to 70% by mass from the viewpoint of achieving both improvement in reaction rate and improvement in HMF yield. %, More preferably, it is 1-60 mass%, More preferably, it is 3-50 mass%.

(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。
(Dehydration reaction)
The synthesis reaction of HMF from the sugar raw material in step a is a three-molecule dehydration reaction from hexose, mainly fructose. This dehydration reaction is preferably performed using a reaction solvent and a catalyst from the viewpoint of improving the productivity of HMF and improving the purity of the obtained HMF.

(反応溶媒)
工程aで用いられる反応溶媒は、HMF酸化物の生産性向上、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種又は2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酸化物の生産性向上、HMFの純度向上、操作性、経済性の観点から、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類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種以上が更に好ましい。
(Reaction solvent)
The reaction solvent used in step a is preferably a polar solvent from the viewpoint of improving the productivity of HMF oxide and improving the purity of the obtained HMF. Preferred polar solvents include one or more selected from the group consisting of water, highly polar aprotic organic solvents, and ionic liquids.
Examples of the highly polar aprotic organic solvent include dimethyl sulfoxide, sulfolane, dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N-methylmorpholine, N-methyl-2-pyrrolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazo. Examples include lysinone, hexamethylphosphoric triamide, tetramethylurea, acetonitrile, ethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran and acetone.
Examples of the ionic liquid include imidazolium salts such as 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride; pyrrolidinium salts such as 1-butyl-1-methylpyrrolidinium bromide; 1-butyl-1-methylpiperidi Piperidinium salts such as nitrotriflate; pyridinium salts such as 1-butylpyridinium tetrafluoroborate; ammonium salts such as tetrabutylammonium chloride; phosphonium salts such as tetrabutylammonium bromide; sulfonium salts such as triethylsulfonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide Etc.
Of these, water, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidinone, imidazolium from the viewpoint of improving the productivity of HMF oxide, improving the purity of HMF, operability and economy One or more selected from the group consisting of salts and pyridinium salts are more preferable, and one or more selected from the group consisting of water, dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidinone, and imidazolium salts Are more preferable, and one or more selected from the group consisting of water, dimethyl sulfoxide, and imidazolium salts are more preferable.

(疎水性溶媒)
本発明では、HMF酸化物の生産性向上、副成物の生成抑制、及び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。
(Hydrophobic solvent)
In the present invention, from the viewpoint of improving the productivity of HMF oxide, suppressing the formation of by-products, and improving the purity of HMF, when water is used as the reaction solvent, the step a and the step b described later are performed simultaneously. Is preferred. Specifically, by performing the dehydration reaction in step a in the presence of water and a hydrophobic solvent, while generating HMF in water, at least a part of the generated HMF is transferred into the hydrophobic solvent, It is preferable to obtain water containing HMF and a hydrophobic solvent containing HMF.

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酸化物の生産性向上、副成物の生成抑制、及び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、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。
さらに、HMF酸化物の生産性向上、副成物の生成抑制、及びHMFの純度向上、並びに反応温度や触媒に対する安定性の観点から、メチルイソブチルケトン(以下、「MIBK」ともいう)と、シクロヘキサノン、n−ブタノール、2−ブタノール、テトラヒドロフラン、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、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。
The hydrophobic solvent used when performing step a and step b simultaneously is low in miscibility with water from the viewpoint of improving the productivity of HMF oxide, suppressing the formation of by-products, and improving the purity of HMF. It is preferable that the aqueous phase and the hydrophobic solvent phase are phase-separated. Specifically, the water-octanol partition coefficient (Log P value) is preferably 0.4 or more, more preferably 0.5 or more, still more preferably in the range of 0.5 to 10, and still more preferably. It is in the range of 0.5 to 7, more preferably in the range of 0.5 to 5.
Furthermore, methyl isobutyl ketone (hereinafter also referred to as “MIBK”), cyclohexanone, from the viewpoints of improving the productivity of HMF oxide, suppressing the formation of by-products, improving the purity of HMF, and stability to reaction temperature and catalyst. N-butanol, 2-butanol, tetrahydrofuran, n-amyl alcohol, dichloromethane, trichloromethane, toluene, isophorone, ethyl acetate, propyl acetate, and butyl acetate, and more preferably Is one or more selected from the group consisting of methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, n-butanol, 2-butanol, toluene and isophorone, more preferably from the group consisting of methyl isobutyl ketone, isophorone and toluene. One or more selected It is.

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5〜5000質量%、より更に好ましくは10〜2500質量%である。   The amount of the hydrophobic solvent used when the step a and the step b are simultaneously performed is 0 with respect to the water used as the reaction solvent from the viewpoints of economy, suppression of HMF by-product formation, and reduction of equipment load. 0.01-100000 mass% is preferable, More preferably, it is 0.1-50000 mass%, More preferably, it is 0.2-25000 mass%, More preferably, it is 1-10000 mass%, More preferably, it is 5-5000 mass%, More preferably, it is 10-2500 mass%.

(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。
(Reaction temperature)
The reaction temperature in step a is preferably 50 to 300 ° C., more preferably 60 to 280 ° C. from the viewpoint of improving the reaction rate and suppressing the production of byproducts, although it depends on the type of catalyst used, the reaction solvent and the reaction type. More preferably, it is 70-270 degreeC, More preferably, it is 80-260 degreeC, More preferably, it is 90-250 degreeC, More preferably, it is 100-240 degreeC.

(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0.01〜40MPa、より好ましくは0.05〜20MPa、更に好ましくは0.1〜15MPaである。
(Reaction pressure)
The reaction pressure in step a depends on the type of catalyst used, the reaction solvent and the reaction type, but is preferably 0.01 to 40 MPa from the viewpoint of improving the reaction rate, reducing the amount of by-products generated, and reducing the equipment load. Preferably it is 0.05-20MPa, More preferably, it is 0.1-15MPa.

(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、ニオビア等の金属酸化物、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。
(catalyst)
In step a, the dehydration reaction is preferably carried out in the presence of a catalyst from the viewpoint of improving the productivity of HMF and improving the selectivity of HMF. As the catalyst, either a homogeneous catalyst or a heterogeneous catalyst can be used, and an acid catalyst is preferred.
For example, as homogeneous catalysts, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, boric acid; sulfonic acids such as p-toluenesulfonic acid, xylenesulfonic acid; acetic acid, levulinic acid, oxalic acid, fumaric acid, maleic acid And carboxylic acids such as citric acid; and neutralized salts thereof.
Examples of the heterogeneous catalyst include strongly acidic cation exchange resins represented by amberlist, amberlite, diamond ion, etc .; zeolite, alumina, silica-alumina, silica-magnesia, silica-titania, titania, tin- Metal oxides such as titania and niobia, clays, sulfuric acid immobilization catalysts represented by sulfated zirconia; phosphoric acid immobilization catalysts represented by phosphorylated titania; heteropoly acids, Lewis acids such as aluminum chloride and chromium chloride Metal salts having an action; and mixtures thereof.

このうち、工程aで用いる触媒としては、HMF酸化物の収率向上、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。   Among these, as the catalyst used in step a, inorganic acids, carboxylic acids, strongly acidic cation exchange resins, sulfuric acid-immobilized catalyst, and phosphoric acid-immobilized from the viewpoint of improving the yield of HMF oxide and economy. One or more selected from the group consisting of catalysts is preferred, more preferably one or more selected from the group consisting of inorganic acids, carboxylic acids, and strongly acidic cation exchange resins, more preferably hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, One or more selected from the group consisting of nitric acid, boric acid, acetic acid, levulinic acid, oxalic acid, fumaric acid, maleic acid, citric acid, and neutralized salts thereof, more preferably sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, acetic acid, One or more selected from the group consisting of levulinic acid, oxalic acid, boric acid and neutralized salts thereof, more preferably one selected from the group consisting of sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid and neutralized salts thereof It is a top.

(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酸化物の生産性の向上、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には、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。均一系触媒を用いる場合、たと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。
(Amount of catalyst used)
In the case of using a homogeneous catalyst, the amount of the catalyst used in the step a is from the viewpoint of improving the pH in the reaction system and the productivity of HMF oxide, suppressing the production of by-products, and economical efficiency. The content is preferably 0.001 to 50% by mass, more preferably 0.005 to 30% by mass, still more preferably 0.01 to 20% by mass, still more preferably 0.025 to 15% by mass, and still more preferably 0. .05 to 10% by mass. This is not the case when a homogeneous catalyst is used, for example, when a continuous reaction using a fixed catalyst bed is performed.

(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酸化物の生産性向上、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、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、HMF酸化物の生産性向上、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。
(Neutralization process)
When an acid catalyst is used in step a, or when the reaction system is in an acidic state, from the viewpoint of improving the productivity of HMF oxide and improving the purity of HMF, It is preferable to neutralize after completion, and more preferably neutralize after completion of the reaction.
Preferred neutralizing agents include basic substances such as anion exchange resins, basic zeolites, alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides, alkali metal carbonates, alkaline earth metal carbonates, organic amines. , Calcium oxide, magnesium oxide, and ammonium salts. Of these, alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides, alkali metal carbonates, alkaline earth metal carbonates and organic amines are preferred from the viewpoints of productivity improvement and economic efficiency of HMF oxides. More preferred are hydroxides and alkaline earth metal hydroxides.

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。   When performing neutralization, from the viewpoint of improving the HMF yield and improving the purity of HMF, the pH of the solution after neutralization is preferably 4 to 10, more preferably 5 to 9, and still more preferably 6 to 8.

(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、ろ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。
(Removal of insoluble matter)
In step a, insoluble matter may be generated during the reaction depending on the reaction conditions, catalyst type, catalyst amount, sugar raw material, and concentration thereof. This insoluble matter is an anhydrous sugar or sugar condensate due to intramolecular and intermolecular dehydration of sugar in the sugar raw material, HMF polymer, HMF, sugar raw material, reaction intermediate, and HMF overreaction product due to condensation polymerization between HMFs. Presumed to be humic substances produced from This insoluble matter is preferably removed by filtration or centrifugation as necessary. The removal step may be performed after step b or step c described later.

<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を同時に行った場合には、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。
<Process b>
Step b in the method of the present invention is a step of obtaining a hydrophobic solvent containing HMF by extracting HMF into a hydrophobic solvent from the reaction solvent containing HMF obtained in the step a.
As specific examples of the extraction method, a reaction solvent containing HMF and a hydrophobic solvent are mixed, and HMF is extracted into the hydrophobic solvent, or the solvent is once distilled off from the reaction solvent containing HMF and concentrated. And a solvent that can be used as the reaction solvent and a hydrophobic solvent are added to the concentrate, and HMF is extracted into the hydrophobic solvent.
When step a and step b are performed simultaneously, after step a and step b are performed at the same time, the step b of extracting HMF into a hydrophobic solvent from the water containing HMF obtained in step a is further performed. Preferably it is done.

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。   From the viewpoint of economy, reduction of equipment load, and improvement of HMF extraction efficiency, the reaction solvent containing HMF obtained in step a may be appropriately concentrated before performing step b. In this case, examples of the concentration method include concentration under reduced pressure, a method using an osmotic membrane, transpiration, lyophilization, and the like. In the case of concentration under reduced pressure, from the viewpoint of the thermal stability of HMF, it is preferably performed at 150 ° C. or lower, more preferably 120 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. under sufficient reduced pressure conditions that can distill off the reaction solvent. ° C or lower, more preferably 80 ° C or lower.

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。   When the reaction solvent containing HMF obtained in step a is concentrated before carrying out step b, it is added to the hydrophobic solvent used in step b from the viewpoint of improving the amount of solution and operability and improving the HMF purity. Water may be added. The water used is preferably distilled water, ion-exchanged water or pure water from the viewpoints of economic efficiency and HMF purity improvement.

(疎水性溶媒)
工程bにおいて使用される疎水性溶媒は、HMF酸化物の生産性向上、副成物の生成抑制、及び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、疎水性溶媒は、同様の観点から、水-オクタノール分配係数(LogP値)が0.3以上であることが好ましく、より好ましくは0.4以上、更に好ましくは0.5以上、より更に好ましくは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、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。
(Hydrophobic solvent)
The hydrophobic solvent used in step b is low in miscibility with water from the viewpoint of improving the productivity of HMF oxide, suppressing the formation of by-products, and improving the purity of HMF. It is preferable that they are phase-separated. Further, from the same viewpoint, the hydrophobic solvent preferably has a water-octanol partition coefficient (Log P value) of 0.3 or more, more preferably 0.4 or more, still more preferably 0.5 or more, and still more. Preferably it is the range of 0.5-10.
Preferred hydrophobic solvents used in step b include aliphatic ketones, aliphatic ethers, aliphatic alcohols, aliphatic esters, lactones, aromatic hydrocarbons having a water-octanol partition coefficient of 0.4 or more. , Aliphatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, hydrophobic ionic liquids and the like. Of these, 3-methyl-2-butanone, methylisobutylketone, diisobutylketone, 5-methyl-3-heptanone, cyclopentanone, cyclohexanone from the viewpoints of HMF extraction efficiency and suppression of the amount of hydrophobic solvent dissolved in water , Cycloheptanone, cyclooctanone, isophorone, tetrahydrofuran, furfural, furfuryl alcohol, n-butanol, 2-butanol, n-amyl alcohol, isopentyl alcohol, hexyl alcohol, chloromethane, dichloromethane, trichloromethane, trichloroethane, diethyl Ether, methyl-tert-butyl ether, diisopropyl ether, toluene, xylene, decane, decene, dodecane, dodecene, hexane, pentane, petroleum ether, ethyl acetate, propyl acetate, and acetic acid One or more selected from the group consisting of chill are preferred, more preferably methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, n-butanol, 2-butanol, n-amyl alcohol, dichloromethane, trichloromethane, ethyl acetate, diethyl ether, One or more selected from the group consisting of methyl tert-butyl ether, diisopropyl ether, toluene, hexane, propyl acetate, and butyl acetate, more preferably methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, 2-butanol, dichloromethane, trichloromethane , Diethyl ether, diisopropyl ether, ethyl acetate, butyl acetate, toluene, and one or more selected from the group consisting of hexane.

抽出は、例えば、バッチ式抽出や、向流式抽出等により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。
Extraction can be performed by, for example, batch extraction or countercurrent extraction. The temperature at the time of extraction is preferably 5 to 120 ° C, more preferably 10 to 100 ° C, and further preferably 15 to 80 ° C, from the viewpoint of the thermal stability of HMF.
The amount of the hydrophobic solvent used per extraction process is not particularly limited. From the viewpoint of improving the extraction efficiency of HMF, for example, when performing a batch extraction method, the mass ratio of the reaction solvent or water (reaction solvent) Or water: hydrophobic solvent), preferably 1: 0.1 to 1: 100, more preferably 1: 0.2 to 1:50, and still more preferably 1: 0.5 to 1:20.

(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、ろ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。
(Removal of insoluble matter)
In step b, insoluble matter may be generated depending on the type of sugar raw material, solvent, catalyst, and the like used. This is presumed to be humic substances produced from anhydrous sugar, sugar condensate, HMF polymer by condensation polymerization of HMF, and HMF, sugar raw material, reaction intermediate and HMF overreaction product. This insoluble matter is preferably removed by filtration, centrifugation or the like, if necessary. The removal step may be performed after step b or after step c described later.

<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。
<Process c>
Step c in the method of the present invention is a step of obtaining an aqueous solution containing HMF by extracting HMF into water from the hydrophobic solvent containing HMF obtained in the aforementioned step b.
Specific examples of the extraction method include a method in which a hydrophobic solvent containing HMF and water are mixed to extract HMF into water, or after the hydrophobic solvent is once distilled off from the hydrophobic solvent containing HMF, Examples include a method of adding HMF and water to extract HMF in water.

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。
From the viewpoint of reducing equipment load and improving the extraction efficiency of HMF, the hydrophobic solvent used for extraction may be distilled off after step b and before step c to concentrate HMF.
Examples of the method for concentrating HMF include vacuum concentration, a method using an osmotic membrane, and transpiration. In the case of concentration under reduced pressure, from the viewpoint of the thermal stability of HMF, it is preferably performed at 150 ° C. or lower, more preferably 120 ° C. or lower, and more preferably 120 ° C. or lower, under a sufficient reduced pressure condition that can distill off the hydrophobic solvent. 100 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or lower.

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、及び操作性向上、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。   When performing the extraction operation after concentrating the HMF extract obtained in step b, in addition to water, a hydrophobic solvent that can be used in step b is added as appropriate from the viewpoint of improving the amount of solution, operability, and HMF purity. May be.

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、HMF酸化物の生産性向上の観点から、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、水に一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。   The water used in step c is preferably distilled water, ion-exchanged water, or pure water from the viewpoints of economic efficiency, HMF purity improvement, and HMF oxide productivity. In step c, one or more organic solvents may be further mixed with water from the viewpoint of improving extraction efficiency and operability during extraction, and shortening the work process. Preferred organic solvents include methanol, ethanol, propanols, butanols, acetonitrile, tetrahydrofuran, dioxanes, acetone, methyl ethyl ketone, and the like. Among these, from the viewpoint of improving the purity of HMF, methanol, ethanol or isopropanol is preferable, more preferably methanol or isopropanol, and still more preferably isopropanol.

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。   The mixing ratio (mass ratio) of water and the hydrophobic solvent containing HMF in step c is not particularly limited. From the viewpoint of improving the extraction efficiency of HMF, for example, when performing a batch type extraction method, per extraction process The ratio is preferably from 1: 0.01 to 1: 100, more preferably from 1: 0.05 to 1:50, still more preferably from 1: 0.1 to 1:20.

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。   After completion of step c, the aqueous solution used for extraction may be distilled off and concentrated. Examples of the concentration method include concentration under reduced pressure, a method using an osmotic membrane, transpiration, lyophilization, and the like. In the case of concentration under reduced pressure, from the viewpoint of the thermal stability of HMF, it is preferably performed at 150 ° C. or lower, more preferably 120 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. under a sufficient reduced pressure condition that water can be distilled off. Below, it is 80 degrees C or less more preferably. At this time, it is preferable to distill off a gas such as nitrogen from the viewpoint of the obtained HMF purity. Or it is also preferable from the viewpoint of HMF purity improvement to add and distill off the solvent which forms an azeotrope with water, for example, methanol, ethanol, isopropanol, or acetone.

<工程(c-2)>
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(c-2)(以下、「工程c-2」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、晶析や再結晶、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c-2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。該疎水性溶媒としては、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の範囲であるものが好ましく、例えばトルエン、キシレン、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。
<Step (c-2)>
The production method of the present invention preferably includes a step (c-2) (hereinafter sometimes referred to as “step c-2”) for further purifying HMF from the aqueous solution containing HMF obtained in step c. Preferable purification methods include, for example, dehydration, crystallization and recrystallization, solvent extraction, adsorption treatment, column chromatography, and distillation.
In the case of dehydration, for example, drying under reduced pressure or using a dehydrating agent such as sodium sulfate or molecular sieves is performed.
In the case of recrystallization, for example, it is performed by cooling to a temperature at which HMF is recrystallized.
In the case of solvent extraction, the solvent to be used is preferably one that has low miscibility with water used in step c and phase separation of the aqueous phase and the hydrophobic solvent phase.
As the preferable solvent used in the solvent extraction in step c-2, the above-mentioned hydrophobic solvent is preferable. The hydrophobic solvent preferably has a water-octanol partition coefficient (Log P value) of 0.5 or more, more preferably 1.0 or more, and still more preferably 1.3 to 5, such as toluene. , Xylene, hexane and the like. Of these, toluene is preferable from the viewpoint of improving the HMF purity.
In the case of adsorption treatment, depending on the impurities in the solution after step c and its concentration, for example, silica, activated carbon, white clay, adsorption treatment resin, ion exchange resin, or the like can be used.
Among these, from the viewpoint of the purity of the obtained HMF, one or more selected from the group consisting of dehydration, recrystallization, solvent extraction, and adsorption treatment are preferable, and recrystallization is more preferable.

<工程d>
本発明方法における工程dは、前記工程c又は工程c−2で得られたHMFを酸化する工程である。
HMFを酸化する方法は特に限定されないが、好適な方法としては、(1)金属触媒及びハロゲン化合物の存在下、有機酸溶媒中で、HMFを酸化性気体と接触させて酸化する方法(以下、「酸化方法1」ともいう)、及び(2)周期表第8〜11族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含有する触媒の存在下に、酸化性気体とHMFを接触させて酸化する方法(以下、「酸化方法2」ともいう)が挙げられる。
<Process d>
Step d in the method of the present invention is a step of oxidizing the HMF obtained in step c or step c-2.
The method for oxidizing HMF is not particularly limited, but preferred methods include (1) a method of oxidizing HMF by contacting it with an oxidizing gas in an organic acid solvent in the presence of a metal catalyst and a halogen compound (hereinafter referred to as “the HMF”). (Also referred to as “oxidation method 1”), and (2) a method in which an oxidizing gas and HMF are brought into contact with each other in the presence of a catalyst containing at least one metal element selected from Groups 8 to 11 of the periodic table. (Hereinafter also referred to as “oxidation method 2”).

(酸化方法1)
酸化方法1は、金属触媒及びハロゲン化合物の存在下、有機酸溶媒中で、HMFを酸化性気体と接触させて酸化する方法である。
(Oxidation method 1)
The oxidation method 1 is a method of oxidizing HMF in contact with an oxidizing gas in an organic acid solvent in the presence of a metal catalyst and a halogen compound.

(反応形式)
酸化方法1の反応は、回分式、半連続式、及び連続式のいずれの方式で実施してもよい。
回分式は、原料HMF及び触媒の全量を反応器に予め仕込み、酸化性気体を反応液に通気して酸化反応を行い、反応終了後に反応液を一度に回収する方法である。
半連続式は、例えば、触媒の全量を反応器に装入し、原料HMFと酸化性気体を連続的に反応器に供給しながら酸化反応を行い、反応終了後に反応液を一度に回収する方法である。
連続式は、原料HMF、触媒及び酸化性気体のすべてを連続的に反応器に供給しながら酸化反応を行い、反応液を連続的に回収する方法である。
工業的実施においては、連続式又は半連続式が操業効率の点から好ましい。
(Reaction format)
The reaction of the oxidation method 1 may be carried out by any of batch, semi-continuous and continuous methods.
The batch method is a method in which the raw material HMF and the whole amount of the catalyst are charged in a reactor in advance, an oxidizing gas is passed through the reaction solution to perform an oxidation reaction, and the reaction solution is recovered at a time after the reaction is completed.
The semi-continuous method is, for example, a method in which the entire amount of the catalyst is charged into the reactor, the oxidation reaction is performed while continuously supplying the raw material HMF and the oxidizing gas to the reactor, and the reaction liquid is recovered at once after the reaction is completed. It is.
The continuous method is a method in which the reaction solution is continuously recovered by performing an oxidation reaction while continuously supplying all of the raw material HMF, the catalyst, and the oxidizing gas to the reactor.
In industrial implementation, the continuous type or semi-continuous type is preferable from the viewpoint of operation efficiency.

(有機酸溶媒)
酸化方法1で用いる有機酸溶媒としては、反応収率、溶剤回収の観点から、酢酸、プロピオン酸、又は酢酸/無水酢酸の混合溶媒が好ましく、酢酸がより好ましい。
有機酸溶媒の使用量は特に限定されないが、生産性の観点から、[有機酸溶媒/HMF]の重量比で1.0〜30が好ましく、3〜20がより好ましく、5〜15が更に好ましい。
(Organic acid solvent)
The organic acid solvent used in the oxidation method 1 is preferably acetic acid, propionic acid, or a mixed solvent of acetic acid / acetic anhydride, more preferably acetic acid, from the viewpoint of reaction yield and solvent recovery.
Although the usage-amount of an organic acid solvent is not specifically limited, 1.0-30 are preferable by weight ratio of [organic acid solvent / HMF] from a viewpoint of productivity, 3-20 are more preferable, and 5-15 are still more preferable. .

(触媒)
酸化方法1で用いる金属触媒は、コバルト系触媒、及びマンガン系触媒から選ばれる1種又は2種以上が好ましい。コバルト系触媒及びマンガン系触媒は、反応温度において反応溶媒に溶解可能なものであれば特に制限されない。
コバルト系触媒としては、コバルトの無機酸塩(例えば、臭素化物、炭酸塩等)及び有機酸塩(例えば、酢酸塩、プロピオン酸塩等)から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。これらの中では、入手性、経済性の観点から、好ましくは酢酸コバルト、臭化コバルト、硫酸コバルト、硝酸コバルト、炭酸コバルト、塩化コバルト、及びコバルトであり、より好ましくは酢酸コバルト及び臭化コバルトであり、更に酢酸コバルトが好ましく、その水和物を用いてもよい。
マンガン系触媒としては、マンガンの無機酸塩(例えば、臭素化物、炭酸塩等)及び有機酸塩(例えば、酢酸塩、プロピオン酸塩等)から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。これらの中では、入手性、経済性の観点から、好ましくは酢酸マンガン、臭化マンガン、硫酸マンガン、硝酸マンガン、炭酸マンガン、塩化マンガン、及びマンガンであり、より好ましくは酢酸マンガン及び臭化マンガンであり、更に酢酸マンガンが好ましく、その水和物を用いてもよい。
(catalyst)
The metal catalyst used in the oxidation method 1 is preferably one or more selected from a cobalt-based catalyst and a manganese-based catalyst. The cobalt-based catalyst and the manganese-based catalyst are not particularly limited as long as they can be dissolved in the reaction solvent at the reaction temperature.
Examples of the cobalt-based catalyst include one or more selected from an inorganic acid salt of cobalt (for example, bromide, carbonate, etc.) and an organic acid salt (for example, acetate, propionate, etc.). Among these, from the viewpoints of availability and economy, preferably cobalt acetate, cobalt bromide, cobalt sulfate, cobalt nitrate, cobalt carbonate, cobalt chloride, and cobalt, and more preferably cobalt acetate and cobalt bromide. In addition, cobalt acetate is preferable, and a hydrate thereof may be used.
Examples of the manganese-based catalyst include one or more selected from inorganic salts of manganese (for example, bromide, carbonate, etc.) and organic acid salts (for example, acetate, propionate, etc.). Among these, manganese acetate, manganese bromide, manganese sulfate, manganese nitrate, manganese carbonate, manganese chloride, and manganese are preferable from the viewpoint of availability and economy, and more preferably manganese acetate and manganese bromide. Further, manganese acetate is preferable, and a hydrate thereof may be used.

酸化方法1で用いるハロゲン化合物としては、反応温度において反応溶媒に溶解してハロゲンイオンを供給できるものであればよく、臭素、塩素、フッ素、ヨウ素、及びこれらハロゲンの水素化物、アルカリ金属塩、コバルト塩、マンガン塩、アンモニウム塩、有機ハロゲン化物等が挙げられる。
これらの中では、反応性の観点から、臭素、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化コバルト、及び臭化マンガンが好ましい。
なお、臭化コバルト及び臭化マンガンは前述のコバルト系触媒とハロゲン化合物の両方を兼ねることができる。
The halogen compound used in oxidation method 1 may be any halogen compound that can be dissolved in a reaction solvent at the reaction temperature to supply halogen ions. Bromine, chlorine, fluorine, iodine, hydrides of these halogens, alkali metal salts, cobalt Examples include salts, manganese salts, ammonium salts, and organic halides.
Among these, bromine, sodium bromide, potassium bromide, cobalt bromide, and manganese bromide are preferable from the viewpoint of reactivity.
Cobalt bromide and manganese bromide can serve as both the cobalt catalyst and the halogen compound.

(酸化触媒量)
酸化方法1で用いる金属触媒とハロゲン化合物の使用量は、工程a〜cを含む方法により得られる原料HMFに対して、反応性、HMF酸化物の収率の観点から、HMFに対してコバルト系触媒が0.1〜30.0モル%、マンガン系触媒が0.1〜30モル%、ハロゲン化合物が0.0l〜20.0モル%であることが好ましく、コバルト系触媒が0.5〜20.0モル%、マンガン系触媒が0.5〜20.0モル%、ハロゲン化合物が0.l〜15.0モル%であることがより好ましく、コバルト系触媒が1.0〜15.0モル%、マンガン系触媒が1.0〜20.0モル%、ハロゲン化合物が0.1〜10.0モル%であることが更に好ましい。
(Oxidation catalyst amount)
The amount of the metal catalyst and halogen compound used in oxidation method 1 is cobalt based on HMF from the viewpoint of reactivity to the raw material HMF obtained by the method including steps a to c and the yield of HMF oxide. It is preferable that the catalyst is 0.1 to 30.0 mol%, the manganese-based catalyst is 0.1 to 30 mol%, the halogen compound is 0.01 to 20.0 mol%, and the cobalt-based catalyst is 0.5 to 20.0 mol%, manganese-based catalyst is 0.5 to 20.0 mol%, and halogen compound is 0.00. 1 to 15.0 mol% is more preferable, the cobalt catalyst is 1.0 to 15.0 mol%, the manganese catalyst is 1.0 to 20.0 mol%, and the halogen compound is 0.1 to 10 mol%. More preferably, it is 0.0 mol%.

(酸化性気体の供給方法、圧力、流量)
酸化方法1で用いる酸化性気体としては、酸素、空気、及び酸素、空気、希釈用不活性ガス(窒素、アルゴン等)から選ばれる2種類以上の混合気体でもよい。
酸化性気体の供給方法は、所定の圧力・流量で反応器に供給できればよく特に制限されない。酸化性気体は気相空間部に流通させてもよいし、液中から吹き込んでもよい。
(Oxidizing gas supply method, pressure, flow rate)
The oxidizing gas used in the oxidation method 1 may be oxygen, air, and a mixed gas of two or more selected from oxygen, air, and an inert gas for dilution (nitrogen, argon, etc.).
The method for supplying the oxidizing gas is not particularly limited as long as it can be supplied to the reactor at a predetermined pressure and flow rate. The oxidizing gas may be circulated in the gas phase space or may be blown from the liquid.

酸化性気体の典型的な供給方法は、空気と希釈用不活性ガス(窒素、アルゴン等)とを公知の混合器により混合し、酸素濃度が制御された混合ガスとして所定圧力及び/又は所定流量で反応器に供給する方法である。
酸化性気体の圧力は、反応溶媒が反応温度において液相を保つことができれば、高いほど反応性が高まるため好ましい。しかしながら、圧力が高すぎると機密性確保のための設備投資が大きくなり、また反応前後の準備時間が長くなる場合が多いため、生産性の低下を招く可能性が高まる。これらの観点から、酸化性気体の圧力は、0.01MPa〜10MPaが好ましく、0.1MPa〜8MPaがより好ましく、0.1MPa〜5MPaが更に好ましい。
酸化性気体の流量は、大きいほど反応性は高まるものの、流量が大きすぎると供給のための設備投資が大きくなる上に、排気ガス量も多くなるため、経済性の低下を招く。したがって、酸化性気体の流量は、仕込みのHMF1.0mol当たり1〜20L/分とすることが好ましく、2〜10L/分とすることがより好ましい。
A typical supply method of the oxidizing gas is a mixture of air and an inert gas for dilution (nitrogen, argon, etc.) by a known mixer, and a predetermined pressure and / or a predetermined flow rate as a mixed gas in which the oxygen concentration is controlled. This is a method of supplying to the reactor.
The higher the pressure of the oxidizing gas, the higher the reactivity, as long as the reaction solvent can maintain a liquid phase at the reaction temperature. However, if the pressure is too high, the capital investment for securing confidentiality increases, and the preparation time before and after the reaction often increases, which increases the possibility of reducing productivity. From these viewpoints, the pressure of the oxidizing gas is preferably 0.01 MPa to 10 MPa, more preferably 0.1 MPa to 8 MPa, and still more preferably 0.1 MPa to 5 MPa.
As the flow rate of the oxidizing gas increases, the reactivity increases. However, if the flow rate is too large, the equipment investment for supply increases and the amount of exhaust gas increases, resulting in a decrease in economic efficiency. Therefore, the flow rate of the oxidizing gas is preferably 1 to 20 L / min, more preferably 2 to 10 L / min per 1.0 mol of charged HMF.

(反応温度)
酸化反応1の反応温度は、反応性の観点から、50〜250℃が好ましく、60〜240℃がより好ましく、80〜230℃が更に好ましく、90〜220℃が更に好ましく、100〜200℃が更に好ましい。
(Reaction temperature)
The reaction temperature of the oxidation reaction 1 is preferably 50 to 250 ° C, more preferably 60 to 240 ° C, still more preferably 80 to 230 ° C, still more preferably 90 to 220 ° C, and more preferably 100 to 200 ° C from the viewpoint of reactivity. Further preferred.

(精製)
純度向上の観点から、酸化反応終了後にHMF酸化物の精製を行ってもよく、特開2001−288139号公報等の公知の方法で精製することができる。
例えば、HMF酸化物がFDCAの場合には、酸化反応終了後にろ過して得られるHMF酸化物に水を含む液体を加えてスラリー化し、これを加熱溶解した状態で、水素添加触媒の存在下に水素添加処理を行い、得られた反応物に、晶析、及び固液分離を施すことによって精製することができる。精製工程後に固液分離して得られる固形物をそのまま乾燥して製品とすることが好ましい。さらに、新たに水を加えて洗浄した後、固液分離された固形物を乾燥して製品としてもよい。
(Purification)
From the viewpoint of improving the purity, the HMF oxide may be purified after completion of the oxidation reaction, and can be purified by a known method such as JP-A-2001-288139.
For example, when the HMF oxide is FDCA, a liquid containing water is added to the HMF oxide obtained by filtration after completion of the oxidation reaction to form a slurry, which is heated and dissolved in the presence of the hydrogenation catalyst. It can refine | purify by performing a hydrogenation process and subjecting the obtained reaction material to crystallization and solid-liquid separation. It is preferable to dry the solid obtained by solid-liquid separation after the purification step as it is to obtain a product. Furthermore, after adding water and washing | cleaning newly, the solid substance isolate | separated into solid and liquid may be dried and it may be set as a product.

(酸化方法2)
酸化方法2は、周期表第8〜11族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含有する触媒の存在下に、酸化性気体とHMFを接触させて酸化する方法である。
(Oxidation method 2)
The oxidation method 2 is a method in which an oxidizing gas and HMF are brought into contact with each other and oxidized in the presence of a catalyst containing at least one metal element selected from Groups 8 to 11 of the periodic table.

(酸化触媒)
酸化方法2で用いる触媒は、周期表第8〜11族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含有する触媒(以下、「貴金属触媒」ともいう)である。
貴金属触媒は、触媒活性の観点から、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、金及びコバルト(以下、これらを「白金族元素」ともいう)から選ばれる1種以上の元素を含有することが好ましく、パラジウム、金、ルテニウム、及び白金から選ばれる1種以上の元素を含有することがより好ましく、パラジウム、及び白金から選ばれる1種以上の元素を含有することがより好ましい。
(Oxidation catalyst)
The catalyst used in the oxidation method 2 is a catalyst containing at least one metal element selected from Groups 8 to 11 of the periodic table (hereinafter also referred to as “noble metal catalyst”).
The noble metal catalyst contains one or more elements selected from ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, platinum, gold, and cobalt (hereinafter also referred to as “platinum group elements”) from the viewpoint of catalytic activity. It is more preferable to contain one or more elements selected from palladium, gold, ruthenium and platinum, and it is more preferable to contain one or more elements selected from palladium and platinum.

また、貴金属触媒が、白金族元素から選ばれる1種以上の元素(以下、「触媒第1成分」ともいう)を含有する場合、更に、触媒成分として、スズ、ビスマス、セレン、亜鉛、鉛、テルル及びアンチモンから選ばれる1種以上の元素(以下、「触媒第2成分」ともいう)を含有することが好ましい。
更に、貴金属触媒が、触媒第1成分及び触媒第2成分を含有する場合、更に、触媒成分として、希土類元素から選ばれる1種以上の元素(以下、「触媒第3成分」ともいう)を含有することができる。
触媒第1成分と触媒第2成分の比率は、触媒活性の観点から、[触媒第2成分/触媒第1成分]の原子比で0.001〜10が好ましく、0.005〜7がより好ましく、0.01〜6が更に好ましい。また、触媒第1成分と触媒第3成分の比率は、[触媒第3成分/触媒第1成分]の原子比で0.01〜5が好ましい。
Further, when the noble metal catalyst contains one or more elements selected from platinum group elements (hereinafter, also referred to as “catalyst first component”), as a catalyst component, tin, bismuth, selenium, zinc, lead, It is preferable to contain one or more elements selected from tellurium and antimony (hereinafter also referred to as “catalyst second component”).
Further, when the noble metal catalyst contains the first catalyst component and the second catalyst component, the catalyst component further contains one or more elements selected from rare earth elements (hereinafter also referred to as “catalyst third component”) as the catalyst component. can do.
The ratio of the catalyst first component to the catalyst second component is preferably 0.001 to 10, more preferably 0.005 to 7 in terms of the atomic ratio of [catalyst second component / catalyst first component] from the viewpoint of catalyst activity. 0.01 to 6 is more preferable. Further, the ratio of the catalyst first component to the catalyst third component is preferably 0.01 to 5 in terms of the [catalyst third component / catalyst first component] atomic ratio.

酸化方法2で用いる貴金属触媒は、担体に担持させた担持触媒として用いるのが好ましい。担体は無機担体が好ましく、例えば、活性炭、アルミナ、シリカゲル、活性白土、珪藻土、粘土、ゼオライト、シリカ、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、ニオブ、ジルコニア、及びセリアが挙げられるが、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、活性炭がより好ましい。
触媒第1成分の合計担持量は、担持触媒全体量の好ましくは0.1〜20質量%、より好ましくは1〜15質量%、更に好ましくは2.0〜13質量%である。触媒第2成分の合計担持量は、担持触媒全体量の好ましくは0.001〜20質量%、より好ましくは0.01〜15質量%、更に好ましくは0.05〜10質量%である。触媒第3成分の合計担持量は、担持触媒全体量の好ましくは0.01〜20質量%、より好ましくは0.05〜15質量%、更により好ましくは0.1〜5質量%である。
The noble metal catalyst used in the oxidation method 2 is preferably used as a supported catalyst supported on a carrier. The carrier is preferably an inorganic carrier such as activated carbon, alumina, silica gel, activated clay, diatomaceous earth, clay, zeolite, silica, silica-alumina, silica-magnesia, silica-titania, titania, tin-titania, niobium, zirconia, and ceria. Of these, alumina, silica, titania, ceria, and activated carbon are more preferable.
The total supported amount of the first catalyst component is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 1 to 15% by mass, and still more preferably 2.0 to 13% by mass, based on the total amount of the supported catalyst. The total supported amount of the second catalyst component is preferably 0.001 to 20% by mass, more preferably 0.01 to 15% by mass, and still more preferably 0.05 to 10% by mass of the total amount of the supported catalyst. The total supported amount of the third catalyst component is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.05 to 15% by mass, and still more preferably 0.1 to 5% by mass, based on the total amount of the supported catalyst.

酸化方法2で用いる貴金属触媒は、特開昭62−269746号公報等の公知の方法で製造することができる。例えば、触媒第1成分の元素を含む化合物(塩化パラジウム、塩化白金酸等)の水溶液、触媒第2成分の元素を含む化合物(塩化ビスマス、五塩化アンチモン等)の水溶液、必要に応じて触媒第3成分の元素を含む化合物(塩化セリウム、塩化ランタン等)の水溶液を一括又は分割で、水中で、活性炭等の担体に吸着させた後、触媒成分の還元処理を行う方法で製造できる。
貴金属触媒は、触媒活性の観点から、貴金属触媒中の触媒第1成分の合計量がHMFに対して好ましくは0.0001〜2.0質量%、より好ましくは0.001〜1.5質量%、更に好ましくは0.01〜1.0質量%となるように用いる。
また、貴金属触媒が、触媒第1成分、触媒第2成分を含む場合、触媒第1成分と触媒第2成分との合計は、HMFに対して好ましくは0.0001〜4.0質量%、より好ましくは0.001〜3.0質量%である。
貴金属触媒が、触媒第1成分、触媒第2成分及び触媒第3成分を含む場合、触媒第1成分と触媒第2成分との合計は、HMFに対して好ましくは0.001〜6.0質量%、より好ましくは0.01〜4.0質量%である。
The noble metal catalyst used in the oxidation method 2 can be produced by a known method such as JP-A-62-269746. For example, an aqueous solution of a compound containing an element of the first catalyst component (palladium chloride, chloroplatinic acid, etc.), an aqueous solution of a compound containing the element of the second catalyst component (bismuth chloride, antimony pentachloride, etc.), It can be produced by a method in which an aqueous solution of a compound containing three elements (cerium chloride, lanthanum chloride, etc.) is adsorbed on a carrier such as activated carbon in water in a lump or divided and then the catalyst component is reduced.
From the viewpoint of catalytic activity, the total amount of the first catalyst component in the noble metal catalyst is preferably 0.0001 to 2.0 mass%, more preferably 0.001 to 1.5 mass%, based on HMF. More preferably, it is used so that it may become 0.01-1.0 mass%.
Further, when the noble metal catalyst includes the first catalyst component and the second catalyst component, the total of the first catalyst component and the second catalyst component is preferably 0.0001 to 4.0% by mass with respect to HMF. Preferably it is 0.001-3.0 mass%.
When the noble metal catalyst includes a catalyst first component, a catalyst second component, and a catalyst third component, the total of the catalyst first component and the catalyst second component is preferably 0.001 to 6.0 mass with respect to HMF. %, More preferably 0.01 to 4.0% by mass.

(溶媒)
酸化方法2においては溶媒を用いることが好ましい。溶媒としては、入手性、経済性、安全性の観点から水が好ましい。また、必要に応じて有機溶媒を使用することもできる。HMF酸化物の生産性向上の観点から、仕込み時において液相中の水の濃度は、通常0〜99質量%であり、5〜95質量%が好ましく、5〜80質量%がより好ましい。
(solvent)
In the oxidation method 2, it is preferable to use a solvent. As the solvent, water is preferable from the viewpoints of availability, economy, and safety. Moreover, an organic solvent can also be used as needed. From the viewpoint of improving the productivity of the HMF oxide, the concentration of water in the liquid phase at the time of preparation is usually 0 to 99% by mass, preferably 5 to 95% by mass, and more preferably 5 to 80% by mass.

(酸化性気体)
酸化方法2で用いる酸化性気体は、前記の酸化方法1で用いる酸化性気体と同様である。
酸化方法2の酸化反応では、液相中の溶存酸素量を好ましくは1ppm以下、より好ましくは0〜0.8ppm、更に好ましくは0〜0.5ppmにした後、酸素等の酸化性気体の供給を開始することが好ましい。こうすれば反応初期においても速やかに反応は進行する。
酸化性気体の供給を開始する前に液相中の溶存酸素量を1ppm以下にする方法としては、(1)液相中に、ヘリウム、アルゴン、窒素、二酸化炭素等やメタン、エタン、プロパン等の炭化水素等の接触酸化に影響を与えない不活性ガスを流通させる方法、(2)酸化性気体と反応するメタノール、エタノール、プロパノール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、水素等を反応液に添加する方法等が挙げられるが、操作性、安全性の観点から、(1)の方法が好ましい。
酸素含有混合ガスを用いる場合、吹き込まれるガス中の酸素濃度は、10体積%以上が好ましく、20体積%以上がより好ましいが、特に酸素単独で吹き込むことが好ましい。
(Oxidizing gas)
The oxidizing gas used in the oxidation method 2 is the same as the oxidizing gas used in the oxidation method 1 described above.
In the oxidation reaction of oxidation method 2, the amount of dissolved oxygen in the liquid phase is preferably 1 ppm or less, more preferably 0 to 0.8 ppm, still more preferably 0 to 0.5 ppm, and then an oxidizing gas such as oxygen is supplied. It is preferable to start. In this way, the reaction proceeds promptly even in the initial reaction.
Before starting the supply of oxidizing gas, the amount of dissolved oxygen in the liquid phase is 1 ppm or less. (1) In the liquid phase, helium, argon, nitrogen, carbon dioxide, etc., methane, ethane, propane, etc. (2) Add methanol, ethanol, propanol, formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, hydrogen, etc. that react with oxidizing gas to the reaction solution. Although the method etc. are mentioned, the method of (1) is preferable from a viewpoint of operativity and safety | security.
In the case of using an oxygen-containing mixed gas, the oxygen concentration in the gas to be blown is preferably 10% by volume or more, more preferably 20% by volume or more, but particularly preferably oxygen alone is blown.

(反応温度)
酸化方法2による酸化反応における反応温度は酸素の溶解性、低エネルギーの観点から、好ましくは30〜200℃、より好ましくは35〜180℃、更に好ましくは40〜150℃である。また、反応開始後の数時間を50℃以下に保ち、その後50℃以上に昇温するというように反応温度を多段制御してもよい。
(Reaction temperature)
The reaction temperature in the oxidation reaction by the oxidation method 2 is preferably 30 to 200 ° C., more preferably 35 to 180 ° C., and further preferably 40 to 150 ° C. from the viewpoints of oxygen solubility and low energy. Alternatively, the reaction temperature may be controlled in multiple stages such that several hours after the start of the reaction is kept at 50 ° C. or lower and then raised to 50 ° C. or higher.

(反応圧力)
反応圧力は常圧でもよいが、通常0.01〜3.0MPa、好ましくは0.01〜2.0MPa、より好ましくは0.01〜1.5MPaである。
(Reaction pressure)
The reaction pressure may be normal pressure, but is usually 0.01 to 3.0 MPa, preferably 0.01 to 2.0 MPa, more preferably 0.01 to 1.5 MPa.

(アルカリ物質)
酸化方法2によるHMFの酸化は、アルカリ物質を含有する液相で行うことが好ましい。アルカリ物質としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、及びアルカリ土類金属炭酸塩等が挙げられる。なかでも、反応性、経済性の観点からアルカリ金属水酸化物が好ましい。
反応速度及びHMFの副反応抑制の観点から、液相のpHは好ましくは7.5以上、より好ましくはpH8〜13となるような量でアルカリ物質を用いることが好ましい。酸化反応の進行と共に反応系のpHが低下するため、上記pH範囲となるようにアルカリを一括、連続又は断続的に仕込み、酸化反応を進行させることが好ましい。
(Alkaline substance)
The oxidation of HMF by the oxidation method 2 is preferably performed in a liquid phase containing an alkaline substance. Examples of alkaline substances include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, alkaline earth metal hydroxides such as magnesium hydroxide and calcium hydroxide, alkali metal carbonates, and alkaline earth metal carbonates. Is mentioned. Of these, alkali metal hydroxides are preferred from the viewpoints of reactivity and economy.
From the viewpoint of reaction rate and suppression of side reaction of HMF, it is preferable to use an alkali substance in such an amount that the pH of the liquid phase is preferably 7.5 or more, more preferably pH 8-13. Since the pH of the reaction system decreases with the progress of the oxidation reaction, it is preferable to charge the alkali all at once or continuously or intermittently so as to be in the above pH range to advance the oxidation reaction.

酸化方法2によるHMFの酸化を、アルカリ物質を含有する液相で行った場合、反応終了後、ろ過、又は遠心分離等の方法で触媒を除去した液相には、HMF、FDCA、及びカルボン酸類がアルカリ物質との塩の形で溶解しているので、必要であれば塩酸等の鉱酸で酸型化して、HMFの酸化物を得ることもできる。
酸型化工程を簡略化し、生産性を向上させる観点からは、アルカリ物質を使用せずに、水、又は有機溶媒中でHMFの酸化を行うことが好ましい。
When the oxidation of HMF by oxidation method 2 is carried out in a liquid phase containing an alkaline substance, HMF, FDCA, and carboxylic acids are included in the liquid phase after completion of the reaction and after removal of the catalyst by a method such as filtration or centrifugation. Is dissolved in the form of a salt with an alkaline substance. If necessary, it can be acidified with a mineral acid such as hydrochloric acid to obtain an oxide of HMF.
From the viewpoint of simplifying the acidification step and improving productivity, it is preferable to oxidize HMF in water or an organic solvent without using an alkaline substance.

(5−ヒドロキシメチルフルフラール酸化物)
本発明の5−ヒドロキシメチルフルフラール酸化物としては、2,5−フランジカルボン酸(FDCA)、ジホルミルフラン(DFF)、2−カルボキシ−5−ホルミルフラン(CFF)、5−ヒドロキシメチル−2−フランカルボン酸(HMFA)、5−アセトキシメチル−2−フランカルボン酸(AcMFA)を挙げることができ、工程dの反応条件を適宜選択して酸化反応を行うことで、所望の生成物を製造することができる。この中でも、化学品原料としての有用性の観点から、2,5−フランジカルボン酸(FDCA)が好ましい。
(5-hydroxymethylfurfural oxide)
Examples of the 5-hydroxymethylfurfural oxide of the present invention include 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA), diformylfuran (DFF), 2-carboxy-5-formylfuran (CFF), 5-hydroxymethyl-2- Examples include furancarboxylic acid (HMFA) and 5-acetoxymethyl-2-furancarboxylic acid (AcMFA). The desired product is produced by performing an oxidation reaction by appropriately selecting the reaction conditions in step d. be able to. Among these, 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) is preferable from the viewpoint of usefulness as a chemical raw material.

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。   Examples and the like specifically showing the present invention will be described below. In the following examples and comparative examples, “%” means “mass%” unless otherwise specified.

<糖転化率と六炭糖含有量>
高速液体クロマトグラフィーにて測定を行った。なお、バイオマス原料中の糖の含有量も下記方法により算出した。
・検出器:CAD
・カラム:Asahipak NH2P−50
・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/min
<Sugar conversion and hexose content>
Measurement was performed by high performance liquid chromatography. The sugar content in the biomass raw material was also calculated by the following method.
・ Detector: CAD
Column: Asahipak NH2P-50
・ Temperature: 25 ℃
・ Eluent: a) Acetonitrile b) Water containing 30% methanol ・ Flow rate: 1.0 mL / min

<HMF、有機酸含有量>
高速液体クロマトグラフィーにて測定を行った。
・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
<HMF, organic acid content>
Measurement was performed by high performance liquid chromatography.
・ Detector: RI
Column: ICSep COREGEL-87H
・ Temperature: 80 ℃
・ Eluent: Water containing 0.1% trifluoroacetic acid ・ Flow rate: 0.6 mL / min

<HMF純度>
ガスクロマトグラフィーにより測定を行った。
・GC機器:ジレントテクノロジー社製、6850
・カラム:アジレントテクノロジー社製、DB−WAX (30m×0.25mmid×0.25μm)
・検出器:FID
・キャリア:ヘリウムガス、24.5mL/分
・昇温条件:40℃10分保持、40℃〜230℃まで10℃/分で昇温。その後、8分間230℃を保持。
<HMF purity>
Measurement was performed by gas chromatography.
-GC equipment: 6850, manufactured by Gilent Technology
・ Column: DB-WAX (30 m × 0.25 mm × 0.25 μm) manufactured by Agilent Technologies
・ Detector: FID
Carrier: Helium gas, 24.5 mL / min Temperature rising condition: 40 ° C. held for 10 minutes, heated from 40 ° C. to 230 ° C. at 10 ° C./min. Thereafter, maintained at 230 ° C. for 8 minutes.

<HMF酸化組成物>
高速液体クロマトグラフィーにて測定を行った。
・検出器:UV
・カラム:L−column2 ODS
・温度:40℃
・溶離液:0.1%トリフルオロ酢酸含有水、0.1%トリフルオロ酢酸含有メタノール
・流量:1.0mL/min
<HMF oxidation composition>
Measurement was performed by high performance liquid chromatography.
・ Detector: UV
Column: L-column2 ODS
・ Temperature: 40 ℃
-Eluent: 0.1% trifluoroacetic acid-containing water, 0.1% trifluoroacetic acid-containing methanol-Flow rate: 1.0 mL / min

<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。
<Water-octanol partition coefficient of solvent (Log P value)>
The water-octanol partition coefficient of the hydrophobic solvent used in the examples is as shown in Table 1.
The “Log P value” in this specification means the logarithmic value of the 1-octanol / water partition coefficient of the solvent, and is calculated by the fragment approach according to SRC's LOGKOW / KOWWIN Program of KowWin (Syracuse Research Corporation, USA). The KowWin Program methodology is described in the following journal article: Meylan, WM and PH Howard. 1995. Atom / fragment contribution method for using octanol-water partition coefficients. J. Pharm. Sci. 84: 83- 92.).
The fragment approach is based on the chemical structure of the compound and takes into account the number of atoms and the type of chemical bond. The LogP value is a numerical value generally used for relative evaluation of the hydrophilicity / hydrophobicity of an organic compound.

製造例1(フルクトースからのHMFの製造)
(工程a)
1Lガラス製電磁弁式オートクレーブ(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MIBK(和光純薬工業社製、LogP値:1.31)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。冷却後に内容物をろ過した後、濾液を攪拌しながら50%水酸化ナトリウム水溶液を滴下して中和し、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。
不溶物を除去した後、水溶液層およびMIBK溶液層の各層からサンプルを採取し、純水で希釈して高速液体クロマトグラフィーにてD−フルクトースならびにHMFのピーク面積を測定した。得られたクロマトグラムにおけるD−フルクトースならびに5−ヒドロキシメチルフルフラールのピーク面積から、あらかじめ作成しておいたD−フルクトースならびに5−ヒドロキシメチルフルフラールの濃度−面積の関係式を用いて試料中のD−フルクトースならびにHMF濃度を計算したところ、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HMFの生成を確認した。
Production Example 1 (Production of HMF from fructose)
(Process a)
1 L glass solenoid valve autoclave (made by pressure-resistant glass industry), 40 g of D-fructose (made by Wako Pure Chemical Industries) as a sugar raw material, 80 g of ion exchange water as a reaction solvent, MIBK (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a hydrophobic solvent 320 g manufactured by Kogyo Co., Ltd., LogP value: 1.31), and 4.0 g phosphoric acid (purity 85%, manufactured by Sigma-Aldrich Japan Co., Ltd.) were charged as a catalyst. After sealing the container, the internal space was sufficiently replaced with nitrogen. Thereafter, the contents were heated to 140 ° C. with sufficient stirring, and then the reaction was carried out for 3 hours while maintaining the temperature and stirring. The gauge pressure during the reaction was 0.4 MPa.
After completion of the reaction, the contents were cooled until the temperature of the contents became 30 ° C. or lower while maintaining stirring. After cooling, the content was filtered, and then the filtrate was stirred and neutralized by adding 50% aqueous sodium hydroxide solution to adjust the pH of the content to 7. After neutralization, the contents were filtered to remove insoluble matters.
After removing the insoluble matter, samples were taken from each of the aqueous solution layer and MIBK solution layer, diluted with pure water, and the peak areas of D-fructose and HMF were measured by high performance liquid chromatography. From the peak areas of D-fructose and 5-hydroxymethylfurfural in the obtained chromatogram, a D-fructose and 5-hydroxymethylfurfural concentration-area relational expression prepared in advance was used to determine D- in the sample. When the fructose and HMF concentrations were calculated, the conversion rate of D-fructose was 93%, and it was confirmed that 73% (20.4 g) of HMF was produced based on the molar amount of D-fructose charged.

(工程b)
工程aで得られた反応終了後濾液の水溶液層とMIBK溶液層の各々を分取した。得られた水溶液相を分液漏斗へ移し、水溶液相に対し0.5倍質量のMIBK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MIBK溶液層と、上記で分取した反応終了後のMIBK溶液層を混合し、ロータリーエバポレーター(50℃温浴)にてMIBKを留去し、HMFを濃縮した。工程aと同様の方法で高速液体クロマトグラフィーにて測定を行ったところ、濃縮液中のHMFの質量は20.1g、HMFの抽出回収率は98.6%であった。また、濃縮液とテトラデカン(内部標準物質)とを混合してアセトン(和光純薬工業社製)で希釈し、ガスクロマトグラフィーにてHMFならびにテトラデカンのピーク面積を測定した。得られたクロマトグラムにおける5−ヒドロキシメチルフルフラールとテトラデカンとのピーク面積比ならびにサンプル調製質量比から、あらかじめ作成しておいた5−ヒドロキシメチルフルフラールとテトラデカンとの面積比−質量比の関係式を用いて試料中のHMF純度を計算したところ、HMF純度は82.2質量%であった。
同様の操作を行い、HMFの濃縮液を11.0g(純度79.7%)で得た。
さらに同様の操作を行い、HMFの濃縮液を4.1g(純度80.3%)で得た。
(Process b)
After completion of the reaction obtained in step a, each of the filtrate aqueous solution layer and MIBK solution layer was separated. The obtained aqueous solution phase was transferred to a separatory funnel, and 0.5 times mass of MIBK was added to the aqueous solution phase to separate and extract HMF in the aqueous solution layer. This extraction operation was performed three times, and the MIBK solution layer obtained by the extraction operation and the MIBK solution layer after completion of the reaction separated as described above were mixed, and MIBK was distilled off with a rotary evaporator (50 ° C. warm bath). HMF was concentrated. When measured by high performance liquid chromatography in the same manner as in step a, the mass of HMF in the concentrate was 20.1 g, and the extraction recovery rate of HMF was 98.6%. Further, the concentrated solution and tetradecane (internal standard substance) were mixed and diluted with acetone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and the peak areas of HMF and tetradecane were measured by gas chromatography. From the peak area ratio of 5-hydroxymethylfurfural and tetradecane and the sample preparation mass ratio in the obtained chromatogram, the relational expression of the area ratio-mass ratio of 5-hydroxymethylfurfural and tetradecane prepared in advance was used. The HMF purity in the sample was calculated, and the HMF purity was 82.2% by mass.
The same operation was performed to obtain 11.0 g of HMF concentrate (purity 79.7%).
Further, the same operation was performed to obtain 4.1 g of HMF concentrate (purity 80.3%).

(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、MIBK 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。実施例1の工程bと同様に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88.5%、HMF濃縮物中のHMF純度は83.0質量%であった。なお、濃縮物中のMIBKの残留量はガスクロマトグラフィーによる測定で検出限界以下であった。
(Process c)
1.0 g of the HMF concentrate obtained in step b is weighed, transferred to a separatory funnel, 5.0 g of MIBK is added, the HMF concentrate is diluted, 7.5 g of ion-exchanged water is added, and organic Separation extraction operation of HMF in the solvent layer was performed. This extraction operation was performed three times, and the aqueous solution obtained by the extraction operation was concentrated with a rotary evaporator (50 ° C. warm bath) to obtain an HMF concentrate. The extraction recovery rate of HMF and the HMF purity in the HMF concentrate were measured in the same manner as in Step b of Example 1. The HMF extraction rate into the aqueous layer was 88.5%, and the HMF purity in the HMF concentrate was 83. It was 0 mass%. The residual amount of MIBK in the concentrate was below the detection limit as measured by gas chromatography.

製造例2(フルクトースからのHMFの製造)
(工程c:水抽出精製)
製造例1の工程bで得られたHMF濃縮液を5.5g秤量し、これを分液漏斗へ移し、ジクロロメタン(和光純薬工業社製、LogP値:1.25)40.0gを入れ、HMF濃縮液を希釈した後、イソプロピルアルコール(関東化学社製)1.0g、イオン交換水20.0g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。水層へのHMF抽出率は92%、HMF濃縮物中のHMF純度は97.0%であった。
Production Example 2 (Production of HMF from fructose)
(Process c: Water extraction purification)
5.5 g of the HMF concentrate obtained in Step b of Production Example 1 was weighed and transferred to a separatory funnel, and 40.0 g of dichloromethane (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Log P value: 1.25) was added. After diluting the HMF concentrate, 1.0 g of isopropyl alcohol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) and 20.0 g of ion-exchanged water were added, and a liquid separation extraction operation of HMF in the organic solvent layer was performed. This extraction operation was performed 5 times, and the aqueous solution obtained by the extraction operation was concentrated with a rotary evaporator (50 ° C. warm bath) to obtain an HMF concentrate. The HMF extraction rate into the aqueous layer was 92%, and the HMF purity in the HMF concentrate was 97.0%.

製造例3(フルクトースからのHMFの製造)
(工程c:水抽出精製)
製造例1の工程bと同様の操作により得られたHMF濃縮液を5.0g秤量し、これを分液漏斗へ移し、シクロヘキサノン(シグマアルドリッチ ジャパン社製)40.0gを入れ、HMF濃縮液を希釈した後、20.0g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。水層へのHMF抽出率は51.0%、HMF濃縮物中のHMF純度は95.9%であった。
Production Example 3 (Production of HMF from fructose)
(Process c: Water extraction purification)
5.0 g of the HMF concentrate obtained by the same operation as in Step b of Production Example 1 was weighed, transferred to a separatory funnel, 40.0 g of cyclohexanone (Sigma Aldrich Japan) was added, and the HMF concentrate was added. After dilution, 20.0 g of ion-exchanged water was added, and a separation extraction operation of HMF in the organic solvent layer was performed. This extraction operation was performed 5 times, and the aqueous solution obtained by the extraction operation was concentrated with a rotary evaporator (50 ° C. warm bath) to obtain an HMF concentrate. The HMF extraction rate into the aqueous layer was 51.0%, and the HMF purity in the HMF concentrate was 95.9%.

製造例4(フルクトースからのHMFの製造)
(工程c−2:溶媒抽出精製)
製造例1の工程cで得られたHMF濃縮物1.5gを酢酸エチル(和光純薬工業社製、LogP値:0.73))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(和光純薬工業社製)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。残渣は再度酢酸エチル1.5mlに溶解させて回収した。回収した酢酸エチル溶液は再度上記工程に賦し、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1.2gを得た。濃縮物中のHMF純度は98.2%であった。
Production Example 4 (Production of HMF from fructose)
(Step c-2: Solvent extraction purification)
1.5 g of the HMF concentrate obtained in Step c of Production Example 1 was dissolved in 1.5 ml of ethyl acetate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Log P value: 0.73). The obtained ethyl acetate solution was slowly added dropwise while stirring 50 ml of toluene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in a glass beaker in advance. After completion of dropping, the solution was allowed to stand and the organic solvent layer was separated. The residue was again dissolved in 1.5 ml of ethyl acetate and collected. The collected ethyl acetate solution was again subjected to the above step, and the organic solvent layer was separated. The obtained organic solvent layers were mixed and concentrated with a rotary evaporator (50 ° C. warm bath) to obtain 1.2 g of orange HMF concentrate. The HMF purity in the concentrate was 98.2%.

製造例5(フルクトースからのHMFの製造)
(工程c−2:再結晶精製)
製造例4で得られたHMF濃縮物1.2gをトルエン100gに溶解させ、−30℃で冷却静置し、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回繰り返した。得られた結晶は十分に冷却したトルエンで洗浄し、減圧乾燥させた。淡黄色針状結晶0.9gを得た。
同様の操作を繰り返して、淡黄色針状結晶4.5gを得た。濃縮物中のHMF純度は96.7%であった。
Production Example 5 (Production of HMF from fructose)
(Step c-2: Recrystallization purification)
1.2 g of the HMF concentrate obtained in Production Example 4 was dissolved in 100 g of toluene and allowed to cool and stand at −30 ° C. to precipitate pale yellow needle-like crystals. The toluene solution was collected and concentrated with a rotary evaporator (50 ° C. warm bath), and the same operation was repeated twice. The obtained crystals were washed with sufficiently cooled toluene and dried under reduced pressure. 0.9 g of pale yellow needle crystals were obtained.
The same operation was repeated to obtain 4.5 g of pale yellow needle crystals. The HMF purity in the concentrate was 96.7%.

製造例6(フルクトースからのHMFの製造)
(工程c−2:吸着処理精製)
製造例1の工程b(工程cは実施せず)で得られたHMF濃縮物6.37g(HMF含有量:3.96g、HMF純度:62.2%)を用いてカラムクロマトグラムにより精製した。ガラス製カラム容器にシリカ(関東化学株式会社製Silica Gel 60N、40〜50μm)200gと展開溶媒を混合して入れた。展開溶媒はアセトン(和光純薬工業社製)とヘキサン(和光純薬工業社製)を1:1(体積比)で混合して調製したものを使用した。HMF濃縮物をカラムにより、試験管に一定量ずつ分画し、溶媒を留去してHMF濃縮物4.1gを得た。HMF回収率は99.7%であり、濃縮物中のHMF純度は94.7%であった。
Production Example 6 (Production of HMF from fructose)
(Step c-2: Adsorption treatment purification)
Purified by column chromatogram using 6.37 g of HMF concentrate (HMF content: 3.96 g, HMF purity: 62.2%) obtained in step b of production example 1 (step c was not carried out) . 200 g of silica (Silica Gel 60N, 40-50 μm, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) and a developing solvent were mixed in a glass column container. The developing solvent used was prepared by mixing acetone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) and hexane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) at 1: 1 (volume ratio). The HMF concentrate was fractionated into a test tube by a certain amount by a column, and the solvent was distilled off to obtain 4.1 g of HMF concentrate. The HMF recovery rate was 99.7% and the HMF purity in the concentrate was 94.7%.

実施例1(酸化方法1による2,5−フランジカルボン酸(FDCA)の製造)
500mLチタン製電磁弁式オートクレーブ(日東高圧社製)に製造例2により得られたHMF(純度97.0%)3.97g、44.89gの酢酸(和光純薬工業社製)、0.26gの酢酸コバルト(和光純薬工業社製)、0.47gの酢酸マンガン(シグマアルドリッチ ジャパン社製)、0.10gの臭化ナトリウム(和光純薬工業社製)を仕込んだ。容器を密閉後、内部空間を酸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、内部空間部に酸素を供給しながら0.3MPaに保った。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、内容物をろ過して固形物とろ液を分離し、固形物とろ液を純水及びメタノールの混合液で希釈して、液体クロマトグラフィーで測定した。
HMFはUV検出法(吸収波長:254nm)で得られたクロマトグラムにおけるHMFのピーク面積を測定し、あらかじめ作成しておいたHMFの濃度−面積の関係式を用いて試料中の濃度を計算した。その結果、仕込んだHMF量基準でHMFの転化率は100%であり、HMF酸化物の収率は80.9%(3.78g)であった。その内、FDCAの収率73.8%(3.52g)、DFFの収率7.1%(0.27g)であった。
Example 1 (Production of 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) by oxidation method 1)
HMF (purity 97.0%) 3.97 g obtained in Production Example 2 in a 500 mL titanium solenoid valve autoclave (manufactured by Nitto High Pressure Co., Ltd.), 44.89 g of acetic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 0.26 g Of cobalt acetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 0.47 g of manganese acetate (manufactured by Sigma-Aldrich Japan), and 0.10 g of sodium bromide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were charged. After sealing the container, the internal space was sufficiently replaced with oxygen. Thereafter, the contents were heated to 150 ° C. with sufficient stirring, and maintained at 0.3 MPa while supplying oxygen to the internal space. Thereafter, the reaction was carried out for 3 hours while maintaining the temperature and stirring. After completion of the reaction, the contents were cooled until the temperature of the contents became 30 ° C. or lower while maintaining stirring. After cooling, the contents were filtered to separate the solid and the filtrate, and the solid and the filtrate were diluted with a mixed solution of pure water and methanol and measured by liquid chromatography.
HMF measured the peak area of HMF in the chromatogram obtained by the UV detection method (absorption wavelength: 254 nm), and calculated the concentration in the sample using the HMF concentration-area relational expression prepared in advance. . As a result, the conversion of HMF was 100% based on the amount of HMF charged, and the yield of HMF oxide was 80.9% (3.78 g). Among them, the yield of FDCA was 73.8% (3.52 g), and the yield of DFF was 7.1% (0.27 g).

実施例2(酸化方法1によるFDCAとホルミルフラン(DFF)の製造)
製造例5により得られたHMF(純度96.7%)4.53g、41.93gの酢酸(和光純薬工業社製)、0.26gの酢酸コバルト、0.52gの酢酸マンガン、0.14gの臭化ナトリウムを仕込んだ以外は、実施例1と同様の条件で反応を行い、液体クロマトグラフィーで測定した。
その結果、仕込んだHMF量基準でHMFの転化率は99.9%であり、HMF酸化物の収率は84.2%(4.42g)であった。その内、FDCAの収率71.0%(3.85g)、DFFの収率13.1%(0.57g)であった。
Example 2 (Production of FDCA and formylfuran (DFF) by oxidation method 1)
4.53 g of HMF (purity 96.7%) obtained in Production Example 5, 41.93 g of acetic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 0.26 g of cobalt acetate, 0.52 g of manganese acetate, 0.14 g The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that sodium bromide was charged, and measurement was performed by liquid chromatography.
As a result, the conversion of HMF was 99.9% based on the amount of HMF charged, and the yield of HMF oxide was 84.2% (4.42 g). Among them, the yield of FDCA was 71.0% (3.85 g), and the yield of DFF was 13.1% (0.57 g).

比較例1
製造例1の工程b(工程cは実施せず)により得られたHMF(純度79.7%)10.0g、48.85gの酢酸、0.31gの酢酸コバルト、0.59gの酢酸マンガン、0.14gの臭化ナトリウムを仕込んだ以外は実施例1と同様の条件で反応を行い、液体クロマトグラフィーで測定した。
その結果、仕込んだHMF量基準でHMFの転化率は99.9%であり、HMF酸化物としてFDCAが収率1.3%(0.12g)で確認された。
Comparative Example 1
10.0 g of HMF (purity 79.7%) obtained by the step b of production example 1 (step c is not carried out), 48.85 g of acetic acid, 0.31 g of cobalt acetate, 0.59 g of manganese acetate, The reaction was performed under the same conditions as in Example 1 except that 0.14 g of sodium bromide was charged, and the measurement was performed by liquid chromatography.
As a result, the conversion of HMF was 99.9% based on the amount of HMF charged, and FDCA was confirmed as a HMF oxide in a yield of 1.3% (0.12 g).

比較例2
製造例6により得られたHMF(純度94.7%)3.92g、46.05gの酢酸、0.07gの酢酸コバルト、0.15gの酢酸マンガン、0.06gの臭化ナトリウムを仕込んだ以外は実施例1と同様の条件で反応を行い、液体クロマトグラフィーで測定した。
その結果、仕込んだHMF量基準でHMFの転化率は94.1%であり、HMF酸化物の収率は0.5%(0.018g)であった。その内、FDCAの収率0.3%(0.012g)、DFFの収率0.1%(0.003g)、CFFの収率0.1%(0.003g)であった。
Comparative Example 2
Other than charging 3.92 g of HMF (purity 94.7%) obtained in Production Example 6, 46.05 g acetic acid, 0.07 g cobalt acetate, 0.15 g manganese acetate, 0.06 g sodium bromide Were reacted under the same conditions as in Example 1 and measured by liquid chromatography.
As a result, the conversion of HMF was 94.1% on the basis of the amount of HMF charged, and the yield of HMF oxide was 0.5% (0.018 g). Among them, the yield of FDCA was 0.3% (0.012 g), the yield of DFF was 0.1% (0.003 g), and the yield of CFF was 0.1% (0.003 g).

実施例3(酸化方法2による2,5−フランジカルボン酸(FDCA)の製造)
50mlガラス製3つ口フラスコに、製造例3により得られたHMF(純度95.9%)1.71g、4%パラジウム、1%白金、5%ビスマスを活性炭に担持させた触媒(Evonik Deguss社製、含水率53.7%)を0.19g、イオン交換水12.92gを加えた。次いで、フラスコに攪拌翼(三日月型)、酸素ガス導入管、排出管及び温度計を取り付けた。液相を400rpmで撹拌し、窒素を50ml/min流通しながら反応液(液相)の温度が16分で60℃に達するように昇温した。次いで48%水酸化ナトリウム水溶液2.15g(水酸化ナトリウムとして25.80mmol)、酸素を100モル%/時間(対HMF仕込み比)の割合で吹き込みながら、24時間酸化反応を行った。
反応終了後、反応液から触媒をろ別しHMFの水溶液を得た。水溶液相を採取し、純水及びメタノールの混合液で希釈して液体クロマトグラフィーで測定した。その結果、仕込んだHMF量基準でHMFの転化率は99.6%であり、HMF酸化物としてFDCA(ナトリウム塩型)が収率37.3%(0.97g)で確認された。
Example 3 (Production of 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) by oxidation method 2)
A catalyst (Evonik Deguss, Inc.) in which a 50 ml glass three-necked flask was loaded with 1.71 g of HMF (purity 95.9%) obtained in Production Example 3, 4% palladium, 1% platinum, 5% bismuth on activated carbon. Manufactured, water content 53.7%) 0.19 g and ion-exchanged water 12.92 g were added. Next, a stirring blade (crescent moon type), an oxygen gas introduction pipe, a discharge pipe and a thermometer were attached to the flask. The liquid phase was stirred at 400 rpm, and the temperature of the reaction liquid (liquid phase) was increased to 60 ° C. in 16 minutes while flowing nitrogen at 50 ml / min. Next, an oxidation reaction was carried out for 24 hours while 2.15 g of a 48% aqueous sodium hydroxide solution (25.80 mmol as sodium hydroxide) and oxygen were blown at a rate of 100 mol% / hour (to the HMF charge ratio).
After completion of the reaction, the catalyst was filtered off from the reaction solution to obtain an aqueous solution of HMF. The aqueous phase was collected, diluted with a mixture of pure water and methanol, and measured by liquid chromatography. As a result, the conversion of HMF was 99.6% based on the amount of HMF charged, and FDCA (sodium salt type) was confirmed as the HMF oxide in a yield of 37.3% (0.97 g).

実施例4(酸化方法2によるFDCAの製造)
製造例4により得られたHMF(純度96.7%)1.21g、4%パラジウム、1%白金、5%ビスマスを活性炭に担持させた触媒(Evonik Degussa社製、含水率53.7%)を0.18g、イオン交換水9.07gをそれぞれ仕込み、反応液(液相)の温度が23分で60℃に達するように昇温し、48%水酸化ナトリウム水溶液1.79g(水酸化ナトリウムとして21.48mmol)を加えて、27時間反応を行った以外は、実施例3と同様の操作を行った。
その結果、仕込んだHMF量基準でHMFの転化率は100%であり、HMF酸化物としてFDCA(ナトリウム塩型)が収率56.0%(1.03g)で確認された。
Example 4 (Production of FDCA by oxidation method 2)
HMF obtained by Production Example 4 (purity 96.7%) 1.21 g, catalyst having 4% palladium, 1% platinum, 5% bismuth supported on activated carbon (manufactured by Evonik Degussa, water content 53.7%) 0.18 g and 9.07 g of ion-exchanged water were respectively added, and the temperature of the reaction solution (liquid phase) was raised to reach 60 ° C. in 23 minutes, and 1.79 g of 48% sodium hydroxide aqueous solution (sodium hydroxide) 21.48 mmol) was added and the reaction was carried out for 27 hours.
As a result, the conversion of HMF was 100% based on the amount of HMF charged, and FDCA (sodium salt type) was confirmed as the HMF oxide in a yield of 56.0% (1.03 g).

比較例3(酸化方法2によるFDCAとCFFの製造)
製造例1の工程b(工程cは実施せず)によって得られたHMF(純度80.3%)3.57g、4%パラジウム、1%白金、5%ビスマスを活性炭に担持させた触媒(Evonik Degussa社製、含水率53.7%)を0.38g、イオン交換水27.76gをそれぞれ仕込み、反応液(液相)の温度が15分で60℃に達するように昇温し、48%水酸化ナトリウム水溶液4.01g(水酸化ナトリウムとして48.12mmol)を加えて、30時間反応を行った以外は実施例3と同様の操作を行った。
その結果、仕込んだHMF量基準でHMFの転化率は100%であり、HMF酸化物の収率は26.9%(1.08g)であった。その内、FDCA(ナトリウム塩型)は収率25.9%(1.04g)、CFFは収率1.0%(0.04g)であった。
Comparative Example 3 (Production of FDCA and CFF by oxidation method 2)
Catalyst obtained by supporting 3.57 g of HMF (purity 80.3%) obtained by Step b of Production Example 1 (Step c is not performed), 4% palladium, 1% platinum, 5% bismuth on activated carbon (Evonik Degussa Co., Ltd. (water content 53.7%) was charged with 0.38 g and ion-exchanged water 27.76 g. The temperature of the reaction solution (liquid phase) reached 60 ° C. in 15 minutes, and 48% The same operation as in Example 3 was performed except that 4.01 g of sodium hydroxide aqueous solution (48.12 mmol as sodium hydroxide) was added and the reaction was performed for 30 hours.
As a result, the conversion of HMF was 100% based on the amount of HMF charged, and the yield of HMF oxide was 26.9% (1.08 g). Among them, the yield of FDCA (sodium salt type) was 25.9% (1.04 g), and the yield of CFF was 1.0% (0.04 g).

上記の実施例によれば、疎水性溶媒及び水を用いた簡便な抽出操作により高純度の5−ヒドロキシメチルフルフラールを製造し、それを簡便に酸化することにより、高純度の5−ヒドロキシメチルフルフラール酸化物を効率的かつ経済的に製造することができることが分かる。
一方、本発明方法に係る工程cを行わない比較例1〜3では、工程dを行っても酸化が阻害されて、5−ヒドロキシメチルフルフラール酸化物を収率よく得ることができないことが分かる。
According to the above embodiment, high-purity 5-hydroxymethylfurfural is produced by producing high-purity 5-hydroxymethylfurfural by a simple extraction operation using a hydrophobic solvent and water, and simply oxidizing it. It can be seen that the oxide can be produced efficiently and economically.
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3 in which the step c according to the method of the present invention is not performed, it can be seen that even if the step d is performed, the oxidation is inhibited and the 5-hydroxymethylfurfural oxide cannot be obtained in a high yield.

Claims (11)

下記工程a〜dを有する5−ヒドロキシメチルフルフラール酸化物の製造方法。
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
工程b:工程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
工程c:工程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
工程d:工程cで得られた5−ヒドロキシメチルフルフラールを酸化する工程
The manufacturing method of 5-hydroxymethyl furfural oxide which has the following process ad.
Step a: Step of obtaining a reaction solvent containing 5-hydroxymethylfurfural by dehydrating a sugar raw material in the presence of the reaction solvent to produce 5-hydroxymethylfurfural in the reaction solvent Step b: Obtained in Step a Step of extracting 5-hydroxymethylfurfural into a hydrophobic solvent from the obtained reaction solvent containing 5-hydroxymethylfurfural to obtain a hydrophobic solvent containing 5-hydroxymethylfurfural obtained in step c: step b Step of extracting 5-hydroxymethylfurfural into water from a hydrophobic solvent containing 5-hydroxymethylfurfural to obtain an aqueous solution containing 5-hydroxymethylfurfural Step d: 5-hydroxymethylfurfural obtained in Step c Oxidation process
工程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酸化物の製造方法。   The method for producing 5-hydroxymethylfurfural oxide according to claim 1, wherein the reaction solvent used in step a is one or more selected from water, a highly polar aprotic organic solvent, and an ionic liquid. 工程bで用いる疎水性溶媒の水‐オクタノール分配係数が0.3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酸化物の製造方法。   The method for producing 5-hydroxymethylfurfural oxide according to claim 1 or 2, wherein the hydrophobic solvent used in step b has a water-octanol partition coefficient of 0.3 or more. 工程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酸化物の製造方法。   The hydrophobic solvent used in step b is one or more selected from methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, 2-butanol, dichloromethane, trichloromethane, diethyl ether, diisopropyl ether, ethyl acetate, butyl acetate, toluene, and hexane. The manufacturing method of the 5-hydroxymethyl furfural oxide in any one of Claims 1-3 which is. 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て、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及び工程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酸化物の製造方法。   The reaction solvent used in step a is water, and in step a, a sugar raw material is subjected to a dehydration reaction in the presence of water and a hydrophobic solvent, and water containing 5-hydroxymethylfurfural and 5-hydroxymethylfurfural are contained. The method for producing 5-hydroxymethylfurfural oxide according to any one of claims 1 to 4, wherein Step a and Step b are simultaneously performed by obtaining a hydrophobic solvent. さらに下記工程c−2を有する、請求項1〜5のいずれかに記載の5−ヒドロキシメチルフルフラール酸化物の製造方法。
工程c−2:工程cで得られた5−ヒドロキシメチルフルフラールを含む水溶液から、再結晶、溶媒抽出、及び吸着処理から選ばれる1種又は2種以上により、5−ヒドロキシメチルフルフラールを精製する工程
Furthermore, the manufacturing method of the 5-hydroxymethyl furfural oxide in any one of Claims 1-5 which has the following process c-2.
Step c-2: A step of purifying 5-hydroxymethylfurfural from one or more selected from recrystallization, solvent extraction, and adsorption treatment from the aqueous solution containing 5-hydroxymethylfurfural obtained in Step c.
工程dの5−ヒドロキシメチルフルフラールの酸化を、金属触媒及びハロゲン化合物の存在下、有機酸溶媒中で、酸化性気体と接触させて行う、請求項1〜6のいずれかに記載の5−ヒドロキシメチルフルフラール酸化物の製造方法。   The 5-hydroxymethylfurfural in step d is oxidized in contact with an oxidizing gas in an organic acid solvent in the presence of a metal catalyst and a halogen compound. A method for producing methylfurfural oxide. 金属触媒が、コバルト系触媒及びマンガン系触媒から選ばれる1種又は2種以上である、請求項7に記載の5−ヒドロキシメチルフルフラール酸化物の製造方法。   The method for producing 5-hydroxymethylfurfural oxide according to claim 7, wherein the metal catalyst is one or more selected from a cobalt catalyst and a manganese catalyst. 工程dの5−ヒドロキシメチルフルフラールの酸化を、周期表第8〜11族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含有する触媒の存在下に、酸化性気体と接触させて行う、請求項1〜8のいずれかに記載の5−ヒドロキシメチルフルフラール酸化物の製造方法。   The oxidation of 5-hydroxymethylfurfural in step d is carried out in contact with an oxidizing gas in the presence of a catalyst containing at least one metal element selected from Groups 8 to 11 of the periodic table. 9. The method for producing 5-hydroxymethylfurfural oxide according to any one of 8 above. 触媒が周期表第8〜11族から選ばれる少なくとも1種の金属元素を含有し、かつ第2金属としてスズ、ビスマス、セレン、テルル及びアンチモンから選ばれる1種以上の元素を含有する、請求項9に記載の5−ヒドロキシメチルフルフラールの酸化物の製造方法。   The catalyst contains at least one metal element selected from Groups 8 to 11 of the periodic table, and contains one or more elements selected from tin, bismuth, selenium, tellurium and antimony as the second metal. 10. A method for producing an oxide of 5-hydroxymethylfurfural according to 9. 5−ヒドロキシメチルフルフラール酸化物が、2,5−フランジカルボン酸、ジホルミルフラン、2−カルボキシ−5−ホルミルフラン、5−ヒドロキシメチル−2−フランカルボン酸、又は5−アセトキシメチル−2−フランカルボン酸である、請求項1〜10に記載の5−ヒドロキシメチルフルフラール酸化物の製造方法。   5-hydroxymethylfurfural oxide is 2,5-furandicarboxylic acid, diformylfuran, 2-carboxy-5-formylfuran, 5-hydroxymethyl-2-furancarboxylic acid, or 5-acetoxymethyl-2-furan The method for producing 5-hydroxymethylfurfural oxide according to claim 1, which is a carboxylic acid.
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