JP2014043443A - Method of manufacturing lactic acids by using indium compound, tin compound and salts containing fluorine - Google Patents

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Kenichi Tominaga
健一 富永
Kazuhiko Sato
一彦 佐藤
Shigeru Shimada
茂 島田
Koji Nemoto
耕司 根本
Hideaki Tsuneki
英昭 常木
Yoshiaki Hirano
喜章 平野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alternative method of efficiently manufacturing lactic acids from carbohydrate-containing raw materials.SOLUTION: In a method of manufacturing lactic acids, carbohydrate-containing raw materials containing an indium compound, a tin compound and salts containing fluorine, and further, if required, one or several compounds selected from perfluoro alkylsulfonate of group 3 (including lanthanoid series), group 4, group 13 and group 15 in the periodic table, boric acid, organic boric acid and formaldehyde, and a derivative thereof are heat treated in a solvent containing water and/or alcohol.

Description

本発明は、インジウム化合物及びスズ化合物と、フッ素を含有する塩とを組み合わせて触媒として用いて、炭水化物含有原料から乳酸類を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing lactic acids from a carbohydrate-containing raw material using a combination of an indium compound and a tin compound and a salt containing fluorine as a catalyst.

本発明はさらに、インジウム化合物、スズ化合物、及び、フッ素を含有する塩に加えて、周期律表の第3族(ランタノイド族を含む)、第4族、第13族、及び、第15族のパーフルオロアルキルスルホン酸塩、ホウ酸、有機ホウ酸、並びにホルムアルデヒド及びその誘導体から選択される一又は複数の化合物を組み合わせて触媒として用いて、炭水化物含有原料から乳酸類を製造する方法に関する。   In addition to the indium compound, the tin compound, and the salt containing fluorine, the present invention further includes groups 3 (including lanthanoids), groups 4, 13 and 15 of the periodic table. The present invention relates to a method for producing lactic acids from a carbohydrate-containing raw material by using, as a catalyst, one or more compounds selected from perfluoroalkyl sulfonate, boric acid, organic boric acid, and formaldehyde and derivatives thereof.

現在、工業的に実施されている乳酸の製造法は糖類の乳酸発酵によるものである(特許文献1参照)。しかしながらこの方法でセルロースを乳酸発酵の原料とするには、酸又は酵素などを用いた糖化工程を経る必要がある。また一般に発酵による乳酸の製造法は反応速度が遅く、巨大な発酵槽が必要となり、生成する乳酸の濃度が低いため、精製のためのエネルギー消費量が大きくなる問題がある。加えて、乳酸発酵は発酵の進行とともに溶液のpHが低下することにより、乳酸菌の発酵効率が低下してしまうため、塩基で中和させながら発酵が行われる。従って、この乳酸発酵法により生成するのは乳酸塩であり、乳酸塩より乳酸を遊離させるために酸で処理することが行われ、そこから生じる中和塩の処理もプロセス上大きな問題となっている。   At present, a method for producing lactic acid that is industrially used is based on lactic acid fermentation of saccharides (see Patent Document 1). However, in order to use cellulose as a raw material for lactic acid fermentation by this method, it is necessary to go through a saccharification step using an acid or an enzyme. In general, the method for producing lactic acid by fermentation has a slow reaction rate, requires a huge fermenter, and has a problem that the energy consumption for purification becomes large because the concentration of lactic acid produced is low. In addition, lactic acid fermentation is performed while neutralizing with a base because the fermentation efficiency of lactic acid bacteria decreases as the pH of the solution decreases as the fermentation progresses. Accordingly, lactate is produced by this lactic acid fermentation method, and treatment with acid is performed to liberate lactic acid from lactate, and treatment of neutralized salt resulting therefrom is a major problem in the process. Yes.

生物学的な方法によらない乳酸の製造法としては、炭水化物をアルカリ存在下で水熱処理する化学的な方法が知られている。例えば糖類(非特許文献1、2参照)、セルロース(特許文献2、非特許文献3参照)、又は有機性廃棄物(非特許文献4参照)をこの方法で処理すると、高温高圧の反応条件下で分解した炭水化物の一部が異性化して乳酸が生成する。しかし、この方法では乳酸は触媒として加えられたアルカリと反応し、乳酸塩となっているため、乳酸を酸として分離するためには反応液になんらかの無機酸を添加して酸性にしなければならず、アルカリと無機酸が量論的に消費されるという問題がある。   As a method for producing lactic acid that does not depend on a biological method, a chemical method in which a carbohydrate is hydrothermally treated in the presence of an alkali is known. For example, when saccharides (see Non-Patent Documents 1 and 2), cellulose (see Patent Documents 2 and 3), or organic waste (see Non-Patent Document 4) are treated by this method, reaction conditions of high temperature and high pressure are performed. Lactic acid is produced by isomerization of some of the carbohydrates decomposed in However, in this method, lactic acid reacts with the alkali added as a catalyst to form a lactate, so that in order to separate lactic acid as an acid, it is necessary to add some inorganic acid to the reaction solution to make it acidic. There is a problem that the alkali and the inorganic acid are consumed stoichiometrically.

アルカリを使わない乳酸の化学的製造法としては、金属ハロゲン化物を触媒として、デンプン、オリゴ糖又は単糖を、アルコールと反応させることにより、乳酸エステルに変換する方法が報告されている(特許文献3参照)。しかし、本発明者らが検討したところ、この方法は200℃未満ではセルロース系の原料を分解できず、乳酸や乳酸エステルの生成が認められなかった。   As a chemical production method of lactic acid without using an alkali, there has been reported a method of converting starch, oligosaccharide or monosaccharide into a lactic acid ester by reacting with alcohol using a metal halide as a catalyst (Patent Literature). 3). However, as a result of investigations by the present inventors, the cellulose-based raw material could not be decomposed at a temperature lower than 200 ° C., and formation of lactic acid or lactic acid ester was not recognized.

またアルカリを使用せず、セルロース系の原料を化学的な反応により直接、乳酸へ変換した例も報告されているが、これは非常に高温高圧(温度350℃以上400℃未満、圧力20MPa以上35MPa)の反応条件を必要としておりエネルギー消費量が大きい上、乳酸の収率も不十分である(特許文献4参照)。   In addition, an example in which a cellulose-based raw material is directly converted to lactic acid by a chemical reaction without using an alkali has been reported, but this is very high temperature and high pressure (temperature 350 ° C. or more and less than 400 ° C., pressure 20 MPa or more and 35 MPa). ), The energy consumption is large, and the yield of lactic acid is insufficient (see Patent Document 4).

またセルロース系の原料より一段階で乳酸を製造した報告として、第3族金属塩を触媒として用いた例(特許文献5、6参照)及び希土類金属酸化物を触媒として用いた例(特許文献7参照)が報告されている。これらの方法では比較的、原料濃度の低い条件でのみ乳酸収率が高く、実用上より高い原料濃度で乳酸収率の良好な製造法が求められている。   In addition, as a report of producing lactic acid from cellulose-based raw materials in one step, examples using Group 3 metal salts as catalysts (see Patent Documents 5 and 6) and examples using rare earth metal oxides as catalysts (Patent Document 7). Have been reported). In these methods, there is a demand for a production method in which the lactic acid yield is high only under relatively low raw material concentration conditions and the lactic acid yield is good at practically higher raw material concentrations.

また、本発明者らはこれまでに、インジウム化合物、スズ含有化合物、レニウム化合物等の種々の金属化合物を触媒として用いて、セルロース系の原料より乳酸類を製造する方法を報告している(特許文献8−11)。これらの方法では従来の製造法と比べて、比較的、高い収率で乳酸類を得ることが可能であるが、当該分野においては依然として、乳酸類をさらに高収率で得ることが可能な製造法が求められている。   In addition, the present inventors have previously reported a method for producing lactic acids from cellulose-based raw materials using various metal compounds such as indium compounds, tin-containing compounds, and rhenium compounds as catalysts (patents). Document 8-11). In these methods, it is possible to obtain lactic acids with a relatively high yield as compared with conventional production methods, but in the field, the production can still obtain lactic acids with a higher yield. The law is sought.

特開平6−311886号公報JP-A-6-31886 特開2005−232116号公報JP-A-2005-232116 特開2004−359660号公報JP 2004-359660 A 特開2004−323403号公報JP 2004-323403 A 特開2008−120796号公報JP 2008-120996 A 特開2009−263242号公報JP 2009-263242 A 特開2009−263241号公報JP 2009-263241 A 特開2011−213637号公報JP 2011-213637 A 特開2011−225513号公報JP 2011-225513 A 特開2012−097007号公報JP 2012-097007 A 特開2012−097010号公報JP2012-097010A

Byung Y.Y. and Montgomery R., Carbohydrate Research, Vol.280 (1996) p.27−45Byung Y. Y. and Montgomery R.M. , Carbohydrate Research, Vol. 280 (1996) p. 27-45 Byung Y.Y. and Montgomery R., Carbohydrate Research, Vol.280 (1996) p.47−57Byung Y. Y. and Montgomery R.M. , Carbohydrate Research, Vol. 280 (1996) p. 47-57 Niemelae K. and Sjoestroem E., Biomass, 11 (1986) p.215−221Niemelae K.M. and Sjoestroem E. et al. , Biomass, 11 (1986) p. 215-221 Armando T.Q. et al., Journal of Hazardous Materials, B93 (2002)Armando T. Q. et al. , Journal of Hazardous Materials, B93 (2002)

本発明は炭水化物含有原料から乳酸類を効率的に製造するための代替法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide an alternative method for efficiently producing lactic acids from a carbohydrate-containing raw material.

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、インジウム化合物及びスズ化合物と、フッ素を含有する塩とを組み合わせて触媒として用いることにより、炭水化物含有原料から乳酸類を効率的に製造できることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have efficiently used lactic acids from a carbohydrate-containing raw material by using a combination of an indium compound and a tin compound and a fluorine-containing salt as a catalyst. It was found that it can be manufactured.

本発明者らはさらに、インジウム化合物、スズ化合物、及び、フッ素を含有する塩に加えて、周期律表の第3族(ランタノイド族を含む)、第4族、第13族、及び、第15族のパーフルオロアルキルスルホン酸塩、ホウ酸、有機ホウ酸、並びにホルムアルデヒド及びその誘導体から選択される一又は複数の化合物を組み合わせて触媒として用いることにより、炭水化物含有原料から乳酸類を効率的に製造できることを見出した。   In addition to the indium compound, the tin compound, and the salt containing fluorine, the inventors further include Group 3 (including the lanthanoid group), Group 4, Group 13, and 15 of the periodic table. Lactic acid can be efficiently produced from carbohydrate-containing raw materials by using as a catalyst a combination of one or more compounds selected from perfluoroalkyl sulfonates, boric acid, organic boric acid, and formaldehyde and derivatives thereof I found out that I can do it.

すなわち、本発明は以下を包含する。
[1] インジウム化合物及びスズ化合物、並びに、フッ素を含有する塩を含む、水及び/又はアルコールを含有する溶媒中で、炭水化物含有原料を加熱処理することを特徴とする、乳酸類の製造方法。
[2] フッ素を含有する塩がテトラフルオロホウ酸塩及びフッ化物塩からなる群から選択される少なくとも1種の塩である、[1]の方法。
[3] スズ化合物がスズ及び有機スズのハロゲン化物、並びにスズ及び有機スズのパーフルオロアルキルスルホン酸塩からなる群から選択される少なくとも1種の化合物である、[1]又は[2]の方法。
[4] パーフルオロアルキルスルホン酸塩が、トリフルオロメタンスルホン酸塩である、[3]の方法。
[5] インジウム化合物がハロゲン化物である、[1]〜[4]のいずれかの方法。
[6] ハロゲン化物が塩化物である、[3]又は[5]の方法。
[7] 炭水化物含有原料がセルロースを含む、[1]〜[6]のいずれかの方法。
[8] 溶媒がさらに、周期律表の第3族(ランタノイド族を含む)、第4族、第13族、及び、第15族のパーフルオロアルキルスルホン酸塩からなる群から選択される少なくとも1種の塩を含む、[1]〜[7]のいずれかの方法。
[9] パーフルオロアルキルスルホン酸塩が、トリフルオロメタンスルホン酸塩である、[8]の方法。
[10] 溶媒がさらに、ホウ酸及び/又は有機ホウ酸を含む、[1]〜[9]のいずれかの方法。
[11] 溶媒がさらに、ホルムアルデヒド及び/又はその誘導体を含む、[1]〜[10]のいずれかの方法。
That is, the present invention includes the following.
[1] A method for producing lactic acid, comprising subjecting a carbohydrate-containing raw material to heat treatment in a solvent containing water and / or alcohol containing an indium compound and a tin compound, and a salt containing fluorine.
[2] The method according to [1], wherein the fluorine-containing salt is at least one salt selected from the group consisting of tetrafluoroborate and fluoride salts.
[3] The method according to [1] or [2], wherein the tin compound is at least one compound selected from the group consisting of tin and organotin halides and tin and organotin perfluoroalkylsulfonates. .
[4] The method of [3], wherein the perfluoroalkyl sulfonate is trifluoromethane sulfonate.
[5] The method according to any one of [1] to [4], wherein the indium compound is a halide.
[6] The method of [3] or [5], wherein the halide is chloride.
[7] The method according to any one of [1] to [6], wherein the carbohydrate-containing raw material contains cellulose.
[8] The solvent is further at least one selected from the group consisting of perfluoroalkyl sulfonates of Group 3 (including lanthanoid groups), Group 4, Group 13, and Group 15 of the Periodic Table The method according to any one of [1] to [7], comprising a salt of a seed.
[9] The method according to [8], wherein the perfluoroalkyl sulfonate is trifluoromethane sulfonate.
[10] The method according to any one of [1] to [9], wherein the solvent further contains boric acid and / or organic boric acid.
[11] The method according to any one of [1] to [10], wherein the solvent further contains formaldehyde and / or a derivative thereof.

本発明の方法では、炭水化物含有原料から乳酸類を、従来技術と比べて非常に高い収率で製造することができる。   In the method of the present invention, lactic acid can be produced from a carbohydrate-containing raw material in a very high yield as compared with the prior art.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明では、水及び/又はアルコールを含有する溶媒中で、触媒として機能する、インジウム化合物及びスズ化合物、並びに、フッ素を含有する塩の存在下、炭水化物含有原料を加熱処理することにより、乳酸類を反応生成物として取得することができる。   In the present invention, a lactic acid compound is obtained by heat-treating a carbohydrate-containing raw material in the presence of an indium compound and a tin compound that function as a catalyst and a salt containing fluorine in a solvent containing water and / or alcohol. Can be obtained as a reaction product.

本発明ではまた、水及び/又はアルコールを含有する溶媒中で、触媒として機能する、インジウム化合物、スズ化合物、及び、フッ素を含有する塩に加えて、周期律表の第3族(ランタノイド族を含む)、第4族、第13族、及び、第15族のパーフルオロアルキルスルホン酸塩、ホウ酸、有機ホウ酸、並びにホルムアルデヒド及びその誘導体から選択される一又は複数の化合物の存在下、炭水化物含有原料を加熱処理することにより、乳酸類を反応生成物として取得することができる。   In the present invention, in addition to the indium compound, the tin compound, and the salt containing fluorine, which function as a catalyst in a solvent containing water and / or alcohol, the third group of the periodic table (the lanthanoid group) is added. Carbohydrates in the presence of one or more compounds selected from Group 4, Group 13, Group 15 and Group 15 perfluoroalkyl sulfonates, boric acid, organic boric acid, and formaldehyde and derivatives thereof By heat-treating the containing raw material, lactic acids can be obtained as a reaction product.

本発明において「乳酸類」とは、乳酸及び/又は乳酸エステルを意味する。乳酸エステルは特に限定されないが、好ましくは乳酸メチルである。   In the present invention, “lactic acid” means lactic acid and / or lactic acid ester. The lactic acid ester is not particularly limited, but is preferably methyl lactate.

炭水化物からの乳酸又は乳酸エステルの生成反応は、セルロースを出発原料とする場合には、一般的に、以下のように進行する。   When cellulose is used as a starting material, the production reaction of lactic acid or lactic acid ester from carbohydrate generally proceeds as follows.

Figure 2014043443
Figure 2014043443

セルロースはアルコール中又は水中、高温高圧下で加溶媒分解されて糖類を生成する。この反応条件下では、生成された糖類はさらに分解して低分子化合物に変化するか、逆に重合して炭素質の高分子化合物となる。その分解反応としては、脱水反応とレトロアルドリゼーションがある。脱水反応では5−メトキシメチルフルフラール、レトロアルドリゼーションでは、グリコールアルデヒド(二炭糖)、ジヒドロキシアセトン又はグリセルアルデヒド(三炭糖)、エリスリトール(四炭糖)が生成する。このうち三炭糖は、異性化により、乳酸に変換することができる。さらに乳酸は、アルコールとの脱水縮合反応により乳酸エステルへと変換される。   Cellulose is solvolyzed in alcohol or water under high temperature and pressure to produce saccharides. Under this reaction condition, the produced saccharide is further decomposed to be converted into a low molecular compound, or conversely polymerized into a carbonaceous polymer compound. The decomposition reaction includes dehydration reaction and retroaldolization. In the dehydration reaction, 5-methoxymethylfurfural is produced, and in retroaldolization, glycolaldehyde (dicarbon sugar), dihydroxyacetone or glyceraldehyde (tricarbon sugar), and erythritol (tetracarbon sugar) are produced. Among these, tricarbon sugar can be converted into lactic acid by isomerization. Furthermore, lactic acid is converted into a lactic acid ester by a dehydration condensation reaction with alcohol.

本発明の方法において原料として使用できる炭水化物含有原料は、炭水化物を含有する任意の原料であってよい。限定するものではないが、炭水化物含有原料は、単糖、オリゴ糖(単糖が2〜9個結合したもの)、若しくは多糖(単糖が10個以上結合したもの)などの任意の炭水化物、又はそれを含む生物由来材料であってよい。多糖としては、限定するものではないが、セルロースが好ましい。炭水化物含有原料は、例えば、セルロース、ホロセルロース、セロビオース、デンプン(例えば、可溶性デンプン)、マルトース、グルコース、マンノース、フルクトース、ガラクトース、グロース等の六炭糖を含む炭水化物、ヘミセルロース、キシロース、アラビノース等の五炭糖を含むヘミセルロース系物質、又はそれらの少なくとも1つを含有する、例えばリグノセルロース系の原料であってもよい。炭水化物含有原料は、特に限定されないが、例えば、上記のような炭水化物(例えば、セルロース等)を含むバイオマス材料であってもよい。炭水化物含有原料の例としては、古紙、製材残材、麦藁、コーンストーバー、コーンコブ、トウモロコシの穂などの農産廃棄物をはじめとするリグノセルロース系バイオマス材料、デンプンやグルコース等の糖類を含む食品廃棄物等が挙げられる。本発明の方法において使用する炭水化物含有原料はセルロース等の炭水化物に加えて水を含んでいることも好ましい。   The carbohydrate-containing raw material that can be used as the raw material in the method of the present invention may be any raw material containing carbohydrate. Without limitation, the carbohydrate-containing material can be any carbohydrate such as a monosaccharide, oligosaccharide (2-9 linked monosaccharides), or polysaccharide (10 or more monosaccharides bonded), or It may be a biological material containing it. Although it does not limit as a polysaccharide, A cellulose is preferable. Carbohydrate-containing raw materials include, for example, carbohydrates containing hexoses such as cellulose, holocellulose, cellobiose, starch (for example, soluble starch), maltose, glucose, mannose, fructose, galactose, and growth, hemicellulose, xylose, arabinose, etc. It may be a hemicellulose-based material containing carbon sugar, or at least one of them, for example, a lignocellulosic material. Although a carbohydrate containing raw material is not specifically limited, For example, the biomass material containing the above carbohydrates (for example, cellulose etc.) may be sufficient. Examples of carbohydrate-containing raw materials include lignocellulosic biomass materials including agricultural waste such as waste paper, sawn timber, wheat straw, corn stover, corn cob, and corn ears, and food waste containing sugars such as starch and glucose Etc. The carbohydrate-containing raw material used in the method of the present invention preferably contains water in addition to a carbohydrate such as cellulose.

本発明の方法に用いる、水及び/又はアルコールを含有する溶媒は、水若しくはアルコール、又はその両方を含む溶液である。この溶媒は、水又はアルコール単独であってもよいし、水とアルコールの混合液であってもよいし、それらに他の成分、例えば他の有機溶媒が混合された溶液であってもよい。水としては、蒸留水、イオン交換水、工業用水等を使用することができる。アルコールとしては、特に限定されないが、炭素数1から8までの脂肪族アルコールが好ましい。例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、エチレングリコールなどを挙げることができる。含水アルコールも本発明において溶媒として好適に使用できる。1種又は2種以上のアルコールが溶媒に含まれていてもよい。また本発明の方法において、乳酸を製造する場合は水を溶媒として使用し、乳酸エステルを製造する場合は、アルコールを含有する溶媒を使用すればよい。   The solvent containing water and / or alcohol used in the method of the present invention is a solution containing water or alcohol, or both. This solvent may be water or alcohol alone, a mixed solution of water and alcohol, or a solution in which other components such as other organic solvents are mixed. As water, distilled water, ion exchange water, industrial water, or the like can be used. Although it does not specifically limit as alcohol, A C1-C8 aliphatic alcohol is preferable. For example, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, 1-butanol, 2-butanol, ethylene glycol and the like can be mentioned. Hydrous alcohol can also be suitably used as a solvent in the present invention. One or two or more alcohols may be contained in the solvent. In the method of the present invention, when producing lactic acid, water is used as a solvent, and when producing a lactic acid ester, a solvent containing alcohol may be used.

本発明において、「インジウム化合物」はハロゲン化物(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アセチルアセトン化合物、アルコキシド化合物、カルボン酸塩、リン酸塩、硫酸塩、硝酸塩などの形態であって良く、好ましくはハロゲン化物であり、特に好ましくは塩化物である。本発明において利用可能なインジウム化合物としては、例えば、臭化インジウム(III)、塩化インジウム(III)、ヨウ化インジウム(III)、塩化インジウム(III)四水和物などが挙げられる。   In the present invention, the “indium compound” may be in the form of halide (fluoride, chloride, bromide, and iodide), acetylacetone compound, alkoxide compound, carboxylate, phosphate, sulfate, nitrate, and the like. , Preferably a halide, particularly preferably a chloride. Examples of indium compounds that can be used in the present invention include indium (III) bromide, indium (III) chloride, indium (III) iodide, indium (III) chloride tetrahydrate, and the like.

1つの反応系において、インジウム化合物は、上記より選択される1種類の化合物を使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。   In one reaction system, as the indium compound, one type of compound selected from the above may be used, or two or more types may be used in combination.

本発明において、「スズ化合物」には、スズ又は有機スズが含まれる。「有機スズ」とは、1つ以上の有機置換基(炭化水素基)が結合したスズ(Sn)をいう。本発明で使用され得る有機スズのスズ原子上に結合する置換基としては、特に限定されないが例えば、n−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基などが挙げられる。スズ化合物はハロゲン化物(フッ化物、塩化物、臭化物、及びヨウ化物)、アセチルアセトン化合物、アルコキシド化合物、カルボン酸塩、リン酸塩、硫酸塩、硝酸塩などの形態であって良く、好ましくはハロゲン化物である。本発明において利用可能なスズ化合物としては、例えば、塩化スズ(II)、二塩化ジブチルスズなどが挙げられる。また、「スズ化合物」には、スズ又は有機スズのパーフルオロアルキルスルホン酸塩が含まれる。スズ又は有機スズのパーフルオロアルキルスルホン酸塩は、スズ(II)塩であってもスズ(IV)塩であってもよい。「パーフルオロアルキルスルホン酸塩」としては、特に限定されないが、例えばトリフルオロメタンスルホン酸塩、ペンタフルオロメタンスルホン酸塩、ヘプタフルオロプロパンスルホン酸塩、ノナフルオロブタンスルホン酸塩等が挙げられる。本発明において、より好ましいパーフルオロアルキルスルホン酸塩は、トリフルオロメタンスルホン酸塩(慣用名:トリフラート)である。スズのパーフルオロアルキルスルホン酸塩としては、例えば、トリフルオロメタンスルホン酸スズ(II)(Sn(OTf))(Tfはトリフルオロメチルスルホニル基CFSO−を表す。以後同様。)をとりわけ好適に使用することができる。有機スズのパーフルオロアルキルスルホン酸塩としては、例えば、トリフルオロメタンスルホン酸ジブチルスズ(II)をとりわけ好適に使用することができる。 In the present invention, the “tin compound” includes tin or organotin. “Organic tin” refers to tin (Sn) to which one or more organic substituents (hydrocarbon groups) are bonded. Although it does not specifically limit as a substituent couple | bonded on the tin atom of the organotin which can be used by this invention, For example, n-butyl group, t-butyl group, n-hexyl group, n-octyl group etc. are mentioned. Tin compounds may be in the form of halides (fluorides, chlorides, bromides, and iodides), acetylacetone compounds, alkoxide compounds, carboxylates, phosphates, sulfates, nitrates, etc., preferably halides is there. Examples of the tin compound that can be used in the present invention include tin (II) chloride and dibutyltin dichloride. The “tin compound” includes perfluoroalkyl sulfonates of tin or organotin. The perfluoroalkyl sulfonate of tin or organotin may be a tin (II) salt or a tin (IV) salt. The “perfluoroalkyl sulfonate” is not particularly limited, and examples thereof include trifluoromethane sulfonate, pentafluoromethane sulfonate, heptafluoropropane sulfonate, and nonafluorobutane sulfonate. In the present invention, a more preferred perfluoroalkyl sulfonate is trifluoromethane sulfonate (common name: triflate). As the perfluoroalkyl sulfonate of tin, for example, tin (II) trifluoromethanesulfonate (Sn (OTf) 2 ) (Tf represents a trifluoromethylsulfonyl group CF 3 SO 2 —, the same applies hereinafter). It can be preferably used. As the perfluoroalkylsulfonate of organotin, for example, dibutyltin (II) trifluoromethanesulfonate can be used particularly preferably.

1つの反応系において、スズ化合物は、上記より選択される1種類の化合物を使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。   In one reaction system, one type of compound selected from the above may be used as the tin compound, or two or more types may be used in combination.

本発明において「フッ素を含有する塩」とは、フッ素原子を含む塩を意味し、フッ化物塩、フルオロホウ酸塩、フルオロケイ酸塩、フルオロリン酸塩、フルオロチタン酸塩等が挙げられる。好ましくはテトラフルオロホウ酸塩である。当該塩においてカチオンは特に限定されず、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、その他の典型金属塩、遷移金属塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、カルボニウム塩などの形態であって良く、好ましくはアルカリ金属塩やアンモニウム塩の形態である。「フッ素を含有する塩」としては例えば、フッ化ナトリウム、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート、ナトリウムテトラフルオロボレート、ジナトリウムヘキサフルオロシリケート、ジナトリウムヘキサフルオロチタネート、トリナトリウムヘキサフルオロアルミネートなどが挙げられる。   In the present invention, “a salt containing fluorine” means a salt containing a fluorine atom, and examples thereof include fluoride salts, fluoroborates, fluorosilicates, fluorophosphates, fluorotitanates and the like. Tetrafluoroborate is preferable. The cation in the salt is not particularly limited, and alkali metal salts such as lithium salt, sodium salt and potassium salt, alkaline earth metal salts, other typical metal salts, transition metal salts, ammonium salts, phosphonium salts, carbonium salts and the like. It may be in a form, preferably an alkali metal salt or an ammonium salt. Examples of the “fluorine-containing salt” include sodium fluoride, tetrabutylammonium tetrafluoroborate, sodium tetrafluoroborate, disodium hexafluorosilicate, disodium hexafluorotitanate, trisodium hexafluoroaluminate and the like.

本発明においてはさらに、周期律表の第3族(ランタノイド族を含む)、第4族、第13族、及び、第15族のパーフルオロアルキルスルホン酸塩を触媒として利用することができる。「周期律表の第3族(ランタノイド族を含む)、第4族、第13族、及び、第15族のパーフルオロアルキルスルホン酸塩」には、周期律表の第3族(ランタノイド族を含む)、第4族、第13族、及び、第15族のトリフルオロメタンスルホン酸塩、ペンタフルオロメタンスルホン酸塩、ヘプタフルオロプロパンスルホン酸塩、ノナフルオロブタンスルホン酸塩等が挙げられる。本発明において、これらのパーフルオロアルキルスルホン酸塩としてより好ましくは、トリフルオロメタンスルホン酸塩(慣用名:トリフラート)である。本発明において利用可能な「周期律表の第3族(ランタノイド族を含む)、第4族、第13族、及び、第15族のパーフルオロアルキルスルホン酸塩」としては、例えばスカンジウム、イットリウム、ハフニウム、アルミニウム、インジウム、ビスマス、セリウム、ツリウム、イッテルビウム、サマリウムのトリフルオロメタンスルホン酸塩などが挙げられる。   Further, in the present invention, perfluoroalkyl sulfonates belonging to Group 3 (including lanthanoid group), Group 4, Group 13, and Group 15 of the Periodic Table can be used as a catalyst. “Perfluoroalkyl sulfonates of Group 3 (including lanthanoids), Group 4, Group 13, and Group 15 of the periodic table” include Group 3 (Lantanoids) of the Periodic Table. Group 4), Group 13, Group 13 and Group 15 trifluoromethanesulfonate, pentafluoromethanesulfonate, heptafluoropropanesulfonate, nonafluorobutanesulfonate and the like. In the present invention, these perfluoroalkyl sulfonates are more preferably trifluoromethane sulfonate (common name: triflate). Examples of the “group 3 (including lanthanoid group), group 4, group 13 and group 15 perfluoroalkylsulfonates of the periodic table” that can be used in the present invention include scandium, yttrium, Examples include hafnium, aluminum, indium, bismuth, cerium, thulium, ytterbium, and samarium trifluoromethanesulfonate.

1つの反応系において、周期律表の第3族(ランタノイド族を含む)、第4族、第13族、及び、第15族のパーフルオロアルキルスルホン酸塩は、上記より選択される1種類の化合物を使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。   In one reaction system, group 3 (including lanthanoid group), group 4, group 13, and group 15 perfluoroalkylsulfonates of the periodic table are selected from the above. A compound may be used and may be used in combination of 2 or more types.

本発明においてはさらに、ホウ酸及び/又は有機ホウ酸を触媒として利用することができる。「有機ホウ酸」とは、1つ以上の有機置換基(炭化水素基)が結合したホウ酸をいう。本発明で使用され得る有機ホウ酸のホウ酸に結合する置換基としては、特に限定されないが例えば、イソブチル基、n−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基などが挙げられ、例えば、イソブチルボロン酸などを利用することができる。   In the present invention, boric acid and / or organic boric acid can be used as a catalyst. “Organic boric acid” refers to boric acid to which one or more organic substituents (hydrocarbon groups) are bonded. The substituent bonded to boric acid of the organic boric acid that can be used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include an isobutyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, an n-hexyl group, and an n-octyl group. For example, isobutyl boronic acid can be used.

1つの反応系において、ホウ酸及び/又は有機ホウ酸は、上記より選択される1種類の化合物を使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。   In one reaction system, boric acid and / or organic boric acid may use one kind of compound selected from the above, or may use two or more kinds in combination.

本発明においてはさらに、ホルムアルデヒド及び/又はその誘導体を触媒として利用することができる。ホルムアルデヒドの誘導体としては、例えばパラホルムアルデヒド、トリオキサン、エチラールなどが挙げられる。   In the present invention, formaldehyde and / or a derivative thereof can further be used as a catalyst. Examples of formaldehyde derivatives include paraformaldehyde, trioxane, and ethylal.

1つの反応系において、ホルムアルデヒド及び/又はその誘導体は、上記より選択される1種類の化合物を使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。   In one reaction system, one type of compound selected from the above may be used as formaldehyde and / or its derivative, or two or more types may be used in combination.

本発明の方法において、炭水化物含有原料に対する、水及び/又はアルコールを含有する溶媒の使用量は、当業者が適宜選択することができ、特に限定されるものではないが、通常、重量比で原料:溶媒=1:1〜1:1000であり、好ましくは1:5〜1:100である。   In the method of the present invention, the amount of the solvent containing water and / or alcohol with respect to the carbohydrate-containing raw material can be appropriately selected by those skilled in the art and is not particularly limited. : Solvent = 1: 1 to 1: 1000, preferably 1: 5 to 1: 100.

水及び/又はアルコールを含有する溶媒に含有させる、インジウム化合物及びスズ化合物の合計量(使用量)は、炭水化物含有原料中に含まれる単糖類のモル数を基準として決定することができ、例えば、炭水化物含有原料中の単糖残基1mol当たり、質量比で0.001〜1.0mol、好ましくは0.005mol〜0.1mol、例えば0.01〜0.05molに相当する量を使用できる(特にこれらに限定するものではない)。使用量が少な過ぎるとセルロースの分解が進行しにくく、多過ぎると副反応のため乳酸または乳酸エステルの収率が低下するため好ましくない。   The total amount (usage amount) of the indium compound and the tin compound to be contained in the solvent containing water and / or alcohol can be determined based on the number of moles of monosaccharides contained in the carbohydrate-containing raw material. An amount corresponding to 0.001 to 1.0 mol, preferably 0.005 mol to 0.1 mol, for example 0.01 to 0.05 mol in terms of mass ratio per mol of monosaccharide residues in the carbohydrate-containing raw material can be used (particularly, It is not limited to these). If the amount used is too small, the decomposition of cellulose is difficult to proceed, and if it is too large, the yield of lactic acid or lactic acid ester decreases due to side reactions, which is not preferable.

また、水及び/又はアルコールを含有する溶媒に含有させる、フッ素を含有する塩の合計量(使用量)は、上記インジウム化合物及びスズ化合物の合計量(使用量)1.0molに対して0.1〜10.0mol、好ましくは0.1mol〜5.0mol、例えば0.1〜2.5molに相当する量を使用できる(特にこれらに限定するものではない)。   Further, the total amount (usage amount) of the fluorine-containing salt contained in the solvent containing water and / or alcohol is 0.000 with respect to 1.0 mol of the total amount (usage amount) of the indium compound and the tin compound. An amount corresponding to 1 to 10.0 mol, preferably 0.1 mol to 5.0 mol, for example, 0.1 to 2.5 mol can be used (not particularly limited thereto).

また、水及び/又はアルコールを含有する溶媒に含有させる、周期律表の第3族(ランタノイド族を含む)、第4族、第13族、及び、第15族のパーフルオロアルキルスルホン酸塩の合計量(使用量)は、上記インジウム化合物及びスズ化合物の合計量(使用量)1.0molに対して0.1〜10.0mol、好ましくは0.1mol〜5.0mol、例えば0.1〜2.5molに相当する量を使用できる(特にこれらに限定するものではない)。   In addition, perfluoroalkyl sulfonates of Group 3 (including lanthanoid group), Group 4, Group 13, and Group 15 of the Periodic Table to be contained in a solvent containing water and / or alcohol The total amount (used amount) is 0.1 to 10.0 mol, preferably 0.1 to 5.0 mol, for example 0.1 to 0.1 mol with respect to the total amount (used amount) of the indium compound and tin compound. An amount corresponding to 2.5 mol can be used (not particularly limited thereto).

また、水及び/又はアルコールを含有する溶媒に含有させる、ホウ酸及び/又は有機ホウ酸の合計量(使用量)は、上記インジウム化合物及びスズ化合物の合計量(使用量)1.0molに対して10.0〜300.0mol、好ましくは50.0mol〜200.0mol、例えば50.0mol〜100.0molに相当する量を使用できる(特にこれらに限定するものではない)。   Moreover, the total amount (usage amount) of boric acid and / or organic boric acid contained in the solvent containing water and / or alcohol is 1.0 mol with respect to the total amount (usage amount) of the indium compound and tin compound. An amount corresponding to 10.0 to 300.0 mol, preferably 50.0 mol to 200.0 mol, for example, 50.0 mol to 100.0 mol can be used (but is not particularly limited thereto).

また、水及び/又はアルコールを含有する溶媒に含有させる、ホルムアルデヒド及び/又はその誘導体の合計量(使用量)は、上記インジウム化合物及びスズ化合物の合計量(使用量)1.0molに対して10.0〜300.0mol、好ましくは50.0mol〜200.0mol、例えば50.0mol〜100.0molに相当する量を使用できる(特にこれらに限定するものではない)。   Further, the total amount (use amount) of formaldehyde and / or a derivative thereof contained in the solvent containing water and / or alcohol is 10 with respect to 1.0 mol of the total amount (use amount) of the indium compound and the tin compound. An amount corresponding to 0.0 to 300.0 mol, preferably 50.0 mol to 200.0 mol, for example, 50.0 mol to 100.0 mol can be used (but is not particularly limited thereto).

本発明の方法では、水及び/又はアルコールを含有する溶媒中で、触媒として機能するインジウム化合物及びスズ化合物と、フッ素を含有する塩の存在下、炭水化物含有原料を加熱処理する。あるいは、水及び/又はアルコールを含有する溶媒中で、触媒として機能する、インジウム化合物、スズ化合物、及び、フッ素を含有する塩に加えて、周期律表の第3族(ランタノイド族を含む)、第4族、第13族、及び、第15族のパーフルオロアルキルスルホン酸塩、ホウ酸、有機ホウ酸、並びにホルムアルデヒド及び/又はその誘導体から選択される一又は複数の化合物の存在下、炭水化物含有原料を加熱処理する。加熱処理の条件は、原料に含まれる糖類やアルコールの種類などによって適宜調節することができるが、100℃〜300℃が好ましく、120℃〜250℃がより好ましく、例えば150℃〜200℃を好適に使用できる。   In the method of the present invention, a carbohydrate-containing raw material is heat-treated in a solvent containing water and / or alcohol in the presence of an indium compound and a tin compound that function as a catalyst and a salt containing fluorine. Alternatively, in addition to an indium compound, a tin compound, and a salt containing fluorine, which function as a catalyst in a solvent containing water and / or alcohol, group 3 (including the lanthanoid group) of the periodic table, Carbohydrates in the presence of one or more compounds selected from Group 4, Group 13 and Group 15 perfluoroalkyl sulfonates, boric acid, organic boric acid, and formaldehyde and / or derivatives thereof Heat the raw material. The conditions for the heat treatment can be appropriately adjusted depending on the type of saccharide or alcohol contained in the raw material, but are preferably 100 ° C to 300 ° C, more preferably 120 ° C to 250 ° C, and preferably 150 ° C to 200 ° C. Can be used for

本発明の方法では、加熱処理を、酸素の非存在下で行うことも好ましい。酸素の非存在条件にするためには、加熱処理前に不活性ガスを反応容器に充填して、空気をパージ(排除)することが好適である。不活性ガスの種類は特に限定されるものではないが、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、炭酸ガスなどが例として挙げられる。   In the method of the present invention, the heat treatment is preferably performed in the absence of oxygen. In order to make the oxygen non-existing condition, it is preferable to fill the reaction vessel with an inert gas before the heat treatment and purge (exclude) the air. Although the kind of inert gas is not specifically limited, For example, nitrogen gas, argon gas, carbon dioxide gas etc. are mentioned as an example.

本発明の加熱処理は、加圧下で行うことも好ましい。反応圧力は大気圧以上であることが好ましく、0.3MPa〜20MPaが好ましく、0.4MPa〜10MPaがさらに好ましい。   The heat treatment of the present invention is also preferably performed under pressure. The reaction pressure is preferably at least atmospheric pressure, preferably 0.3 MPa to 20 MPa, and more preferably 0.4 MPa to 10 MPa.

本発明方法における水及び/又はアルコールを含有する溶媒中での反応は、限定するものではないが、例えばオートクレーブ中で行うことが好ましい。また他の好ましい反応形態として、連続流通系反応方法(連続法)が挙げられる。原料・溶媒・触媒を混合した反応液を、所定温度、圧力に制御された反応器に連続的に供給して、所定時間反応器内に滞留させて反応させることができる。   Although the reaction in the solvent containing water and / or alcohol in the method of the present invention is not limited, for example, it is preferably carried out in an autoclave. Another preferred reaction form is a continuous flow reaction method (continuous method). The reaction liquid in which the raw material / solvent / catalyst is mixed can be continuously supplied to a reactor controlled at a predetermined temperature and pressure, and allowed to stay in the reactor for a predetermined time for reaction.

本発明の方法では、例えば、電磁撹拌式オートクレーブにインジウム化合物及びスズ化合物と、フッ素を含有する塩、必要に応じてさらに、周期律表の第3族(ランタノイド族を含む)、第4族、第13族、及び、第15族のパーフルオロアルキルスルホン酸塩、ホウ酸、有機ホウ酸、並びにホルムアルデヒド及びその誘導体から選択される一又は複数の化合物、並びに水及び/又はアルコールを含有する溶媒を仕込み、不活性ガスで空気をパージした後、上記加熱温度まで加熱して所定時間反応させればよい。加熱時間は、適宜調節でき、特に限定するものではないが、加熱温度に達してから30分間〜20時間とすればよく、1時間〜10時間が好ましい。本発明の方法では、従来法と比較して、比較的短時間の処理時間でよい。所定の加熱時間経過後は、加熱を停止し、室温まで放冷させればよい。室温まで冷却した後、オートクレーブから反応生成物を取り出す。   In the method of the present invention, for example, an electromagnetic stirring autoclave is mixed with an indium compound and a tin compound, a salt containing fluorine, and, if necessary, a group 3 (including a lanthanoid group), a group 4 of the periodic table, One or more compounds selected from Group 13 and Group 15 perfluoroalkyl sulfonates, boric acid, organic boric acid, and formaldehyde and derivatives thereof, and a solvent containing water and / or alcohol After charging and purging air with an inert gas, the reaction may be performed for a predetermined time by heating to the heating temperature. The heating time can be appropriately adjusted and is not particularly limited, but may be 30 minutes to 20 hours after reaching the heating temperature, and preferably 1 hour to 10 hours. In the method of the present invention, a relatively short processing time is required as compared with the conventional method. After a predetermined heating time has elapsed, heating may be stopped and allowed to cool to room temperature. After cooling to room temperature, the reaction product is removed from the autoclave.

また連続流通系反応方法を用いる本発明の方法では、炭水化物含有原料、水及び/又はアルコールを含有する溶媒、インジウム化合物及びスズ化合物と、フッ素を含有する塩、必要に応じてさらに、周期律表の第3族(ランタノイド族を含む)、第4族、第13族、及び、第15族のパーフルオロアルキルスルホン酸塩、ホウ酸、有機ホウ酸、並びにホルムアルデヒド及びその誘導体から選択される一又は複数の化合物、を混合した反応液を、所定の加熱温度及び圧力に制御された反応器に連続的に供給し、所定の加熱時間にわたり反応器内に滞留させて反応させればよい。加熱時間経過後は、加熱を停止し、室温まで放冷させればよい。室温まで冷却した後、反応器から反応生成物を取り出す。   In the method of the present invention using a continuous flow reaction method, a carbohydrate-containing raw material, a solvent containing water and / or alcohol, an indium compound and a tin compound, a salt containing fluorine, and if necessary, a periodic table One or more selected from group 3 (including lanthanoid groups), group 4, group 13 and group 15 perfluoroalkyl sulfonates, boric acid, organic boric acid, and formaldehyde and its derivatives What is necessary is just to supply the reaction liquid which mixed several compounds continuously to the reactor controlled by the predetermined heating temperature and pressure, and to make it stay in a reactor for predetermined heating time, and to make it react. After the heating time has elapsed, heating may be stopped and allowed to cool to room temperature. After cooling to room temperature, the reaction product is removed from the reactor.

以上のような方法により、乳酸類を高収率で生成させることができる。炭水化物含有材料がフルクトースなどの単糖類を含む場合、インジウム化合物及びスズ化合物と、フッ素を含有する塩とを組み合わせて触媒として使用した場合、それらの糖から乳酸類を効率よく製造できる。これらの組み合わせの触媒を使用することにより、乳酸類を、炭水化物含有原料中の1単糖当たりに生成されたモル数の基準で、60%以上、例えば、63%〜70%と、従来技術と比べて非常に高い収率で得ることができる。   By the above method, lactic acids can be produced in high yield. When the carbohydrate-containing material contains a monosaccharide such as fructose, when an indium compound and a tin compound are combined with a salt containing fluorine and used as a catalyst, lactic acids can be efficiently produced from those sugars. By using these combinations of catalysts, lactic acids can be converted to 60% or more, for example 63% to 70%, based on the number of moles produced per monosaccharide in the carbohydrate-containing feedstock, It can be obtained in a very high yield.

また、炭水化物含有原料がセルロースなどの多糖類を含む場合、インジウム化合物及びスズ化合物(特に、スズ又は有機スズのパーフルオロアルキルスルホン酸塩)と、フッ素を含有する塩とを組み合わせて触媒として使用することによって、多糖類を効率よく加溶媒分解して糖類を得ることができ、その糖類から乳酸類を生成することができる。例えばこの方法により、乳酸類を、炭水化物含有原料中の1グルコース残基当たりに生成されたモル数の基準で、40%以上の収率で得ることができる。さらに、炭水化物含有原料がセルロースなどの多糖類を含む場合、インジウム化合物スズ化合物(特に、スズ又は有機スズのパーフルオロアルキルスルホン酸塩)、フッ素を含有する塩に加えて、周期律表の第3族(ランタノイド族を含む)、第4族、第13族、及び、第15族のパーフルオロアルキルスルホン酸塩、ホウ酸、有機ホウ酸、並びにホルムアルデヒド及びその誘導体から選択される一又は複数の化合物とを組み合わせて触媒として使用することによって、その糖類から乳酸類をさらに効率的に生成することができる。   When the carbohydrate-containing raw material contains a polysaccharide such as cellulose, an indium compound and a tin compound (particularly perfluoroalkyl sulfonate of tin or organotin) and a fluorine-containing salt are used in combination as a catalyst. Thus, the polysaccharide can be efficiently solvolyzed to obtain a saccharide, and lactic acid can be produced from the saccharide. For example, by this method, lactic acids can be obtained in a yield of 40% or more based on the number of moles produced per glucose residue in the carbohydrate-containing raw material. Further, when the carbohydrate-containing raw material contains a polysaccharide such as cellulose, in addition to the indium compound tin compound (particularly perfluoroalkyl sulfonate of tin or organotin), the salt containing fluorine, the third of the periodic table One or more compounds selected from perfluoroalkyl sulfonates of groups (including lanthanoid groups), groups 4, 13 and 15, boric acid, organic boric acid, and formaldehyde and derivatives thereof Can be used as a catalyst to produce lactic acids from the saccharides more efficiently.

上記のようにして得られる反応液から、乳酸類を分離することも好ましい。この分離は、例えば液体クロマトグラフィー等の当業者に公知の有機酸分離方法によって行うことができる。   It is also preferable to separate lactic acids from the reaction solution obtained as described above. This separation can be performed by an organic acid separation method known to those skilled in the art, such as liquid chromatography.

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the technical scope of the present invention is not limited to these examples.

[1]インジウム化合物、スズ化合物、及び、フッ素を含有する塩を用いたフルクトース又はセルロースからの乳酸類の生成
(実施例1)
内容積50mlのステンレス製加圧反応装置(日東高圧製)に、金属化合物として塩化インジウム(III)四水和物(0.05mmol)及び二塩化ジブチルスズ(0.025mmol)、並びに塩としてテトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート(0.05mmol)、原料炭水化物としてフルクトース(2.5mmol)、溶媒としてメタノール20mLと、撹拌子を加え、蓋を閉めた。このオートクレーブ中の空気を窒素ガスでパージし、0.5MPaまで加圧した後、マグネティックスターラーで混合物を撹拌しながら、電気炉を用いてオートクレーブを160℃になるまで加熱した。その後、160℃に保持しながら10時間撹拌を続けた後、オートクレーブを室温中で放冷した。冷却後、オートクレーブ中から反応溶液を取り出し、溶液中の生成物を液体クロマトグラフィーにより定量分析した。その分析結果における乳酸類の収率を後掲の表1に示す。なお各収率は、原料のD−フルクトースより理論上生成される、乳酸類のモル数(乳酸類/フルクトース=5mmol/2.5mmol)に対する、生成物のモル数(mol)の百分率(%)で表した。
[1] Production of lactic acid from fructose or cellulose using an indium compound, a tin compound, and a salt containing fluorine (Example 1)
In a 50 ml stainless steel pressure reactor (made by Nitto Koatsu), indium (III) chloride tetrahydrate (0.05 mmol) and dibutyltin dichloride (0.025 mmol) as metal compounds, and tetrabutylammonium as a salt Tetrafluoroborate (0.05 mmol), fructose (2.5 mmol) as a raw material carbohydrate, methanol 20 mL as a solvent, and a stirring bar were added, and the lid was closed. After the air in the autoclave was purged with nitrogen gas and pressurized to 0.5 MPa, the autoclave was heated to 160 ° C. using an electric furnace while stirring the mixture with a magnetic stirrer. Thereafter, stirring was continued for 10 hours while maintaining the temperature at 160 ° C., and then the autoclave was allowed to cool at room temperature. After cooling, the reaction solution was taken out from the autoclave, and the products in the solution were quantitatively analyzed by liquid chromatography. The yield of lactic acids in the analysis results is shown in Table 1 below. Each yield is a percentage (%) of the number of moles (mol) of the product with respect to the number of moles of lactic acid (lactic acid / fructose = 5 mmol / 2.5 mmol) theoretically generated from D-fructose as a raw material. Expressed in

(実施例2)
二塩化ジブチルスズ(0.025mmol)に代えて、塩化スズ(II)(0.01mmol)を用いた以外は、実施例1と同様に反応を行い、溶液中の生成物を液体クロマトグラフィーにより定量分析した。その分析結果における乳酸類の収率を後掲の表1に示す。
(Example 2)
The reaction was conducted in the same manner as in Example 1 except that tin (II) chloride (0.01 mmol) was used instead of dibutyltin dichloride (0.025 mmol), and the product in the solution was quantitatively analyzed by liquid chromatography. did. The yield of lactic acids in the analysis results is shown in Table 1 below.

(実施例3)
テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート(0.05mmol)に代えて、ナトリウムテトラフルオロボレート(0.05mmol)を用いた以外は、実施例2と同様に反応を行い、溶液中の生成物を液体クロマトグラフィーにより定量分析した。その分析結果における乳酸類の収率を後掲の表1に示す。
(Example 3)
The reaction was conducted in the same manner as in Example 2 except that sodium tetrafluoroborate (0.05 mmol) was used instead of tetrabutylammonium tetrafluoroborate (0.05 mmol), and the product in the solution was obtained by liquid chromatography. Quantitative analysis was performed. The yield of lactic acids in the analysis results is shown in Table 1 below.

(実施例4)
テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート(0.05mmol)に代えて、フッ化ナトリウム(0.05mmol)を用いた以外は、実施例2と同様に反応を行い、溶液中の生成物を液体クロマトグラフィーにより定量分析した。その分析結果における乳酸類の収率を後掲の表1に示す。
Example 4
The reaction was conducted in the same manner as in Example 2 except that sodium fluoride (0.05 mmol) was used instead of tetrabutylammonium tetrafluoroborate (0.05 mmol), and the product in the solution was quantified by liquid chromatography. analyzed. The yield of lactic acids in the analysis results is shown in Table 1 below.

(実施例5)
二塩化ジブチルスズ(0.025mmol)に代えて、トリフルオロメタンスルホン酸ジブチルスズ(II)(0.01mmol)、並びに、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート(0.05mmol)に代えて、ナトリウムテトラフルオロボレート(0.02mmol)を用いた以外は、実施例1と同様に反応を行い、溶液中の生成物を液体クロマトグラフィーにより定量分析した。その分析結果における乳酸類の収率を後掲の表1に示す。
(Example 5)
In place of dibutyltin dichloride (0.025 mmol), dibutyltin (II) trifluoromethanesulfonate (0.01 mmol) and tetrabutylammonium tetrafluoroborate (0.05 mmol) in place of sodium tetrafluoroborate (0. The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 02 mmol) was used, and the product in the solution was quantitatively analyzed by liquid chromatography. The yield of lactic acids in the analysis results is shown in Table 1 below.

(比較例1)
塩化インジウム(III)四水和物(0.05mmol)及びナトリウムテトラフルオロボレート(0.05mmol)を使用し、塩化スズ(II)を使用しなかったこと以外は、実施例3と同様に反応を行い、溶液中の生成物を液体クロマトグラフィーにより定量分析した。その分析結果における乳酸類の収率を後掲の表1に示す。
(Comparative Example 1)
The reaction was carried out in the same manner as in Example 3 except that indium (III) chloride tetrahydrate (0.05 mmol) and sodium tetrafluoroborate (0.05 mmol) were used and tin (II) chloride was not used. The product in solution was quantitatively analyzed by liquid chromatography. The yield of lactic acids in the analysis results is shown in Table 1 below.

(比較例2)
塩化スズ(II)(0.01mmol)及びナトリウムテトラフルオロボレート(0.01mmol)を使用し、塩化インジウム(III)四水和物を使用しなかったこと以外は、実施例3と同様に反応を行い、溶液中の生成物を液体クロマトグラフィーにより定量分析した。その分析結果における乳酸類の収率を後掲の表1に示す。
(Comparative Example 2)
The reaction was carried out in the same manner as in Example 3 except that tin (II) chloride (0.01 mmol) and sodium tetrafluoroborate (0.01 mmol) were used and indium (III) chloride tetrahydrate was not used. The product in solution was quantitatively analyzed by liquid chromatography. The yield of lactic acids in the analysis results is shown in Table 1 below.

(比較例3)
テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート(0.05mmol)に代えて、塩化ナトリウム(0.05mmol)を用いた以外は、実施例2と同様に反応を行い、溶液中の生成物を液体クロマトグラフィーにより定量分析した。その分析結果における乳酸類の収率を後掲の表1に示す。
(Comparative Example 3)
The reaction was conducted in the same manner as in Example 2 except that sodium chloride (0.05 mmol) was used instead of tetrabutylammonium tetrafluoroborate (0.05 mmol), and the product in the solution was quantitatively analyzed by liquid chromatography. did. The yield of lactic acids in the analysis results is shown in Table 1 below.

(実施例6)
金属化合物として塩化インジウム(III)四水和物(0.05mmol)及びトリフルオロメタンスルホン酸ジブチルスズ(II)(0.025mmol)、並びに塩としてナトリウムテトラフルオロボレート(0.02mmol)、原料炭水化物としてセルロース(グルコース単位として2.5mmol相当)を使用し、反応温度を200℃とした以外は、実施例1と同様に反応を行い、溶液中の生成物を液体クロマトグラフィーにより定量分析した。その分析結果における乳酸類の収率を後掲の表1に示す。なお各収率は、原料のセルロースより理論上生成される、乳酸類のモル数(乳酸類/セルロース中のグルコース単位=5mmol/2.5mmol)に対する、生成物のモル数(mol)の百分率(%)で表した。
(Example 6)
Indium (III) chloride tetrahydrate (0.05 mmol) as a metal compound and dibutyltin (II) trifluoromethanesulfonate (0.025 mmol), sodium tetrafluoroborate (0.02 mmol) as a salt, and cellulose ( The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the reaction temperature was 200 ° C., and the product in the solution was quantitatively analyzed by liquid chromatography. The yield of lactic acids in the analysis results is shown in Table 1 below. Each yield is a percentage of the number of moles (mol) of the product with respect to the number of moles of lactic acid theoretically produced from the raw material cellulose (lactic acid / glucose unit in cellulose = 5 mmol / 2.5 mmol) ( %).

(実施例7)
反応時間を20時間とした以外は、実施例6と同様に反応を行い、溶液中の生成物を液体クロマトグラフィーにより定量分析した。その分析結果における乳酸類の収率を後掲の表1に示す。
(Example 7)
The reaction was performed in the same manner as in Example 6 except that the reaction time was 20 hours, and the product in the solution was quantitatively analyzed by liquid chromatography. The yield of lactic acids in the analysis results is shown in Table 1 below.

(比較例4)
塩化インジウム(III)四水和物(0.05mmol)及びナトリウムテトラフルオロボレート(0.02mmol)を使用し、トリフルオロメタンスルホン酸ジブチルスズ(II)を使用しなかったこと以外は、実施例6と同様に反応を行い、溶液中の生成物を液体クロマトグラフィーにより定量分析した。その分析結果における乳酸類の収率を後掲の表1に示す。
(Comparative Example 4)
Same as Example 6 except that indium (III) chloride tetrahydrate (0.05 mmol) and sodium tetrafluoroborate (0.02 mmol) were used and dibutyltin (II) trifluoromethanesulfonate was not used. The product in the solution was quantitatively analyzed by liquid chromatography. The yield of lactic acids in the analysis results is shown in Table 1 below.

(比較例5)
トリフルオロメタンスルホン酸ジブチルスズ(II)(0.025mmol)及びナトリウムテトラフルオロボレート(0.02mmol)を使用し、塩化インジウム(III)四水和物を使用しなかったこと以外は、実施例6と同様に反応を行い、溶液中の生成物を液体クロマトグラフィーにより定量分析した。その分析結果における乳酸類の収率を後掲の表1に示す。
(Comparative Example 5)
Same as Example 6 except that dibutyltin (II) trifluoromethanesulfonate (0.025 mmol) and sodium tetrafluoroborate (0.02 mmol) were used and no indium (III) chloride tetrahydrate was used. The product in the solution was quantitatively analyzed by liquid chromatography. The yield of lactic acids in the analysis results is shown in Table 1 below.

(比較例6)
ナトリウムテトラフルオロボレート(0.02mmol)に代えて、塩化ナトリウム(0.02mmol)を用いた以外は、実施例6と同様に反応を行い、溶液中の生成物を液体クロマトグラフィーにより定量分析した。その分析結果における乳酸類の収率を後掲の表1に示す。
(Comparative Example 6)
The reaction was performed in the same manner as in Example 6 except that sodium chloride (0.02 mmol) was used instead of sodium tetrafluoroborate (0.02 mmol), and the product in the solution was quantitatively analyzed by liquid chromatography. The yield of lactic acids in the analysis results is shown in Table 1 below.

(結果)
表1の実施例1−5と比較例1−3の結果に示されるとおり、インジウム化合物とスズ化合物、並びにフッ素を含有する塩を組み合わせて触媒として用いることによって、フルクトースより乳酸類を63%を超える非常に高い収率で得ることができた。また、表1の実施例6及び7と比較例4−6の結果に示されるとおり、インジウム化合物とスズ化合物、並びにフッ素を含有する塩を組み合わせて触媒として用いることによって、セルロースより乳酸類を42%を超える非常に高い収率で得ることができた。
(result)
As shown in the results of Example 1-5 and Comparative Example 1-3 in Table 1, by using a combination of an indium compound, a tin compound, and a salt containing fluorine as a catalyst, 63% of lactic acid is obtained from fructose. It was possible to obtain a very high yield exceeding. Moreover, as shown in the results of Examples 6 and 7 and Comparative Example 4-6 in Table 1, by using a combination of an indium compound, a tin compound, and a fluorine-containing salt as a catalyst, 42 lactic acids can be obtained from cellulose. % With very high yields.

これらの結果より、インジウム化合物とスズ化合物、並びにフッ素を含有する塩を組み合わせて触媒として用いることによって、単糖及び/又は多糖を含む炭水化物含有原料より、非常に高い収率で乳酸類を製造できることが明らかとなった。   From these results, it is possible to produce lactic acids at a very high yield from carbohydrate-containing raw materials containing monosaccharides and / or polysaccharides by using a combination of an indium compound, a tin compound, and a salt containing fluorine as a catalyst. Became clear.

Figure 2014043443
Figure 2014043443

[2]インジウム化合物、スズ化合物、及び、フッ素を含有する塩、並びに、各種パーフルオロアルキルスルホン酸塩を用いたセルロースからの乳酸類の生成
(実施例8〜20)
内容積50mlのステンレス製加圧反応装置(日東高圧製)に、金属化合物Aとして塩化インジウム(III)四水和物、金属化合物Bとしてトリフルオロメタンスルホン酸ジブチルスズ(II)、金属化合物Cとしてパーフルオロアルキルスルホン酸塩、及び、塩としてナトリウムテトラフルオロボレートをそれぞれ後掲の表2に示す配合で加え、並びに、原料炭水化物としてセルロース(グルコース単位として2.5mmol相当)、溶媒としてメタノール20mLと、撹拌子を加え、蓋を閉めた。このオートクレーブ中の空気を窒素ガスでパージし、0.5MPaまで加圧した後、マグネティックスターラーで混合物を撹拌しながら、電気炉を用いてオートクレーブを200℃になるまで加熱した。その後、200℃に保持しながら10時間撹拌を続けた後、オートクレーブを室温中で放冷した。冷却後、オートクレーブ中から反応溶液を取り出し、溶液中の生成物を液体クロマトグラフィーにより定量分析した。その分析結果における乳酸類の収率を後掲の表2に示す。なお各収率は、原料のセルロースより理論上生成される、乳酸類のモル数(乳酸類/セルロース中のグルコース単位=5mmol/2.5mmol)に対する、生成物のモル数(mol)の百分率(%)で表した。
[2] Production of lactic acid from cellulose using indium compound, tin compound, fluorine-containing salt, and various perfluoroalkyl sulfonates (Examples 8 to 20)
In a 50 ml stainless steel pressure reactor (made by Nitto Koatsu), indium (III) chloride tetrahydrate as metal compound A, dibutyltin trifluoromethanesulfonate (II) as metal compound B, and perfluoro as metal compound C An alkyl sulfonate and sodium tetrafluoroborate as a salt are added in the formulation shown in Table 2 below, and cellulose (corresponding to 2.5 mmol as glucose unit) as a raw material carbohydrate, methanol 20 mL as a solvent, a stir bar And the lid was closed. The air in the autoclave was purged with nitrogen gas and pressurized to 0.5 MPa, and then the autoclave was heated to 200 ° C. using an electric furnace while stirring the mixture with a magnetic stirrer. Thereafter, stirring was continued for 10 hours while maintaining at 200 ° C., and then the autoclave was allowed to cool at room temperature. After cooling, the reaction solution was taken out from the autoclave, and the products in the solution were quantitatively analyzed by liquid chromatography. The yield of lactic acids in the analysis results is shown in Table 2 below. Each yield is a percentage of the number of moles (mol) of the product with respect to the number of moles of lactic acid theoretically produced from the raw material cellulose (lactic acid / glucose unit in cellulose = 5 mmol / 2.5 mmol) ( %).

(結果)
インジウム化合物、スズ化合物、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、及びフッ素を含有する塩を組み合わせて触媒として用いることによって、セルロースより乳酸類を高い収率で得ることができた。特に、パーフルオロアルキルスルホン酸塩として、アルミニウム、イッテルビウム、及びサマリウムから選択されるいずれかのトリフラートを触媒として用いることによって、セルロースより乳酸メチルを40%を超える非常に高い収率で得ることができた。
(result)
By using a combination of an indium compound, a tin compound, a perfluoroalkyl sulfonate, and a salt containing fluorine as a catalyst, lactic acids could be obtained at a higher yield than cellulose. In particular, by using any triflate selected from aluminum, ytterbium, and samarium as a perfluoroalkyl sulfonate as a catalyst, methyl lactate can be obtained in a very high yield exceeding 40% from cellulose. It was.

Figure 2014043443
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[3]インジウム化合物、スズ化合物、フッ素を含有する塩、及び、各種パーフルオロアルキルスルホン酸塩、並びに、ホウ酸を用いたセルロースからの乳酸類の生成
(実施例21〜33)
金属化合物Aとして塩化インジウム(III)四水和物、金属化合物Bとしてトリフルオロメタンスルホン酸ジブチルスズ(II)、金属化合物Cとしてパーフルオロアルキルスルホン酸塩、及び、塩としてナトリウムテトラフルオロボレートをそれぞれ後掲の表3に示す配合で加え、並びに、ホウ酸(2.50mmol)を加えて、3.5MPaまで加圧した後、上記[2]と同様に反応を行い、溶液中の生成物を液体クロマトグラフィーにより定量分析した。その分析結果における乳酸類の収率を後掲の表3に示す。
[3] Production of lactic acid from cellulose using indium compound, tin compound, fluorine-containing salt, various perfluoroalkyl sulfonates, and boric acid (Examples 21 to 33)
Indium (III) chloride tetrahydrate as the metal compound A, dibutyltin (II) trifluoromethanesulfonate as the metal compound B, perfluoroalkyl sulfonate as the metal compound C, and sodium tetrafluoroborate as the salt are described later. After adding boric acid (2.50 mmol) and pressurizing to 3.5 MPa, the reaction is performed in the same manner as in [2] above, and the product in the solution is subjected to liquid chromatography. Quantitative analysis was performed by chromatography. The yield of lactic acid in the analysis results is shown in Table 3 below.

(結果)
表2の結果と比較して明らかなとおり、インジウム化合物、スズ化合物、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、及びフッ素を含有する塩に加えて、ホウ酸を組み合わせて触媒として用いることによって、セルロースより乳酸類を高い収率で得ることができた。特に、パーフルオロアルキルスルホン酸塩として、アルミニウム、セリウム、スカンジウム、ツリウム、イッテルビウム、ハフニウム、イットリウム、ビスマス、及びサマリウムから選択されるいずれかのトリフラートを触媒として用いることによって、セルロースより乳酸メチルを40%を超える非常に高い収率で得ることができた。
(result)
As is clear from the results in Table 2, in addition to the indium compound, tin compound, perfluoroalkyl sulfonate, and fluorine-containing salt, boric acid is used as a catalyst in combination with lactic acids from cellulose. Could be obtained in high yield. In particular, as a perfluoroalkyl sulfonate, 40% of methyl lactate is obtained from cellulose by using any triflate selected from aluminum, cerium, scandium, thulium, ytterbium, hafnium, yttrium, bismuth, and samarium as a catalyst. Can be obtained in very high yields exceeding.

Figure 2014043443
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[4]インジウム化合物、スズ化合物、フッ素を含有する塩、及び、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、並びに、有機ホウ酸を用いたセルロースからの乳酸類の生成
(実施例34)
ホウ酸(2.50mmol)に代えて、イソブチルボロン酸(2.50mmol)を用いた以外は、上記[実施例29]と同様に反応を行い、溶液中の生成物を液体クロマトグラフィーにより定量分析した。その分析結果における乳酸類の収率を後掲の表4に示す。
[4] Production of lactic acid from cellulose using indium compound, tin compound, fluorine-containing salt, perfluoroalkyl sulfonate, and organic boric acid (Example 34)
The reaction was performed in the same manner as in [Example 29] except that isobutylboronic acid (2.50 mmol) was used instead of boric acid (2.50 mmol), and the product in the solution was quantitatively analyzed by liquid chromatography. did. The yield of lactic acid in the analysis results is shown in Table 4 below.

(結果)
表3の実施例29の結果と比較して明らかなとおり、ホウ酸に代えてイソブチルボロン酸を用いることによって、セルロースより乳酸メチルを非常に高い収率(54%)で得ることができた。
(result)
As is clear from the results of Example 29 in Table 3, methyl lactate was obtained in a very high yield (54%) than cellulose by using isobutyl boronic acid instead of boric acid.

Figure 2014043443
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[5]インジウム化合物、スズ化合物、フッ素を含有する塩、及び、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、並びに、ホルムアルデヒドの誘導体を用いたセルロースからの乳酸類の生成
(実施例35〜37)
金属化合物Aとして塩化インジウム(III)四水和物、金属化合物Bとしてトリフルオロメタンスルホン酸ジブチルスズ(II)、金属化合物C(パーフルオロアルキルスルホン酸塩)としてサマリウムトリフラート、及び、塩としてナトリウムテトラフルオロボレート、並びに、ホルムアルデヒドの誘導体をそれぞれ後掲の表5に示す配合で加えて、上記[実施例16]と同様に反応を行い、溶液中の生成物を液体クロマトグラフィーにより定量分析した。その分析結果における乳酸類の収率を後掲の表5に示す。
[5] Production of lactic acid from cellulose using a derivative of indium compound, tin compound, fluorine-containing salt, perfluoroalkyl sulfonate, and formaldehyde (Examples 35 to 37)
Indium (III) chloride tetrahydrate as metal compound A, dibutyltin (II) trifluoromethanesulfonate as metal compound B, samarium triflate as metal compound C (perfluoroalkyl sulfonate), and sodium tetrafluoroborate as salt In addition, formaldehyde derivatives were added in the formulations shown in Table 5 below, and the reaction was carried out in the same manner as in [Example 16] above, and the products in the solution were quantitatively analyzed by liquid chromatography. The yield of lactic acids in the analysis results is shown in Table 5 below.

(結果)
表2の実施例16の結果と比較して明らかなとおり、インジウム化合物、スズ化合物、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、及びフッ素を含有する塩に加えて、ホルムアルデヒドの誘導体を組み合わせて触媒として用いることによって、セルロースより乳酸メチルを50%を超える非常に高い収率で得ることができた。
(result)
As apparent from comparison with the results of Example 16 in Table 2, in addition to the indium compound, tin compound, perfluoroalkyl sulfonate, and the salt containing fluorine, a derivative of formaldehyde is used in combination as a catalyst. It was possible to obtain methyl lactate in a very high yield exceeding 50% from cellulose.

Figure 2014043443
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[6]インジウム化合物、スズ化合物、フッ素を含有する塩、各種パーフルオロアルキルスルホン酸塩、及び、ホウ酸、並びに、ホルムアルデヒドの誘導体を用いたセルロースからの乳酸類の生成
(実施例38〜41)
金属化合物Aとして塩化インジウム(III)四水和物、金属化合物Bとしてトリフルオロメタンスルホン酸ジブチルスズ(II)、金属化合物C(パーフルオロアルキルスルホン酸塩)としてサマリウムトリフラート又はツリウムトリフラート、塩としてナトリウムテトラフルオロボレート、及び、ホウ酸、並びに、ホルムアルデヒドの誘導体をそれぞれ後掲の表6及び表7に示す配合で加えて、上記[実施例24や29]と同様に反応を行い、溶液中の生成物を液体クロマトグラフィーにより定量分析した。その分析結果における乳酸類の収率を後掲の表6に示す。
[6] Production of lactic acid from cellulose using derivatives of indium compound, tin compound, fluorine-containing salt, various perfluoroalkyl sulfonates, boric acid, and formaldehyde (Examples 38 to 41)
Indium (III) chloride tetrahydrate as metal compound A, dibutyltin (II) trifluoromethanesulfonate as metal compound B, samarium triflate or thulium triflate as metal compound C (perfluoroalkyl sulfonate), sodium tetrafluoro as salt Borates, boric acid, and derivatives of formaldehyde were added in the formulations shown in Tables 6 and 7 below, respectively, and the reaction was carried out in the same manner as in the above [Examples 24 and 29], and the products in the solution were Quantitative analysis was performed by liquid chromatography. The yield of lactic acid in the analysis results is shown in Table 6 below.

(結果)
表3の実施例24や39の結果と比較して明らかなとおり、インジウム化合物、スズ化合物、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、フッ素を含有する塩、及びホウ酸に加えて、ホルムアルデヒド又はその誘導体を組み合わせて触媒として用いることによって、セルロースより乳酸メチルを57%を超える非常に高い収率で得ることができた。
(result)
As apparent from comparison with the results of Examples 24 and 39 in Table 3, in addition to indium compound, tin compound, perfluoroalkyl sulfonate, salt containing fluorine, and boric acid, formaldehyde or a derivative thereof is combined. As a catalyst, methyl lactate was obtained in a very high yield exceeding 57% from cellulose.

Figure 2014043443
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Figure 2014043443
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以上の結果より、インジウム化合物、スズ化合物、及び、フッ素を含有する塩に加えて、周期律表の第3族(ランタノイド族を含む)、第4族、第13族、及び、第15族のパーフルオロアルキルスルホン酸塩、ホウ酸、有機ホウ酸、並びにホルムアルデヒド又はその誘導体から選択される一又は複数の化合物を組み合わせて触媒として用いることによって、多糖を含む炭水化物含有原料より、非常に高い収率で乳酸類(特に乳酸メチル)を製造できることが明らかとなった。   From the above results, in addition to the indium compound, the tin compound, and the salt containing fluorine, the group 3 (including the lanthanoid group), group 4, group 13, and group 15 of the periodic table By using as a catalyst a combination of one or more compounds selected from perfluoroalkyl sulfonates, boric acid, organic boric acid and formaldehyde or derivatives thereof, a much higher yield than carbohydrate-containing raw materials containing polysaccharides It became clear that lactic acid (especially methyl lactate) can be manufactured by this.

本発明の方法は、単糖、多糖類等の糖類を含むバイオマスを乳酸類へ効率的に変換する新規な触媒反応系を提供する。本発明の方法を用いれば、炭水化物を含むバイオマスを利用した、乳酸類の効率的な製造が可能となる。本発明の方法を用いることで、例えば、炭水化物含有原料中の糖類から化学反応により一段階で、副生成物の生成を抑制しつつ、従来技術と比べて非常に高い収率で乳酸類を製造することが可能となる。   The method of the present invention provides a novel catalytic reaction system that efficiently converts biomass containing saccharides such as monosaccharides and polysaccharides into lactic acids. Use of the method of the present invention enables efficient production of lactic acids using biomass containing carbohydrates. By using the method of the present invention, for example, lactic acids can be produced in a very high yield compared to the prior art while suppressing the formation of by-products in one step from a saccharide in a carbohydrate-containing raw material by a chemical reaction. It becomes possible to do.

Claims (11)

インジウム化合物及びスズ化合物、並びに、フッ素を含有する塩を含む、水及び/又はアルコールを含有する溶媒中で、炭水化物含有原料を加熱処理することを特徴とする、乳酸類の製造方法。   A method for producing lactic acid, comprising subjecting a carbohydrate-containing raw material to a heat treatment in a solvent containing water and / or alcohol containing an indium compound and a tin compound, and a salt containing fluorine. フッ素を含有する塩がテトラフルオロホウ酸塩及びフッ化物塩からなる群から選択される少なくとも1種の塩である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the fluorine-containing salt is at least one salt selected from the group consisting of tetrafluoroborate and fluoride salts. スズ化合物がスズ及び有機スズのハロゲン化物、並びにスズ及び有機スズのパーフルオロアルキルスルホン酸塩からなる群から選択される少なくとも1種の化合物である、請求項1又は2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the tin compound is at least one compound selected from the group consisting of tin and organotin halides and tin and organotin perfluoroalkylsulfonates. パーフルオロアルキルスルホン酸塩が、トリフルオロメタンスルホン酸塩である、請求項3に記載の方法。   The method according to claim 3, wherein the perfluoroalkyl sulfonate is trifluoromethane sulfonate. インジウム化合物がハロゲン化物である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the indium compound is a halide. ハロゲン化物が塩化物である、請求項3又は5に記載の方法。   6. A process according to claim 3 or 5, wherein the halide is chloride. 炭水化物含有原料がセルロースを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the carbohydrate-containing raw material comprises cellulose. 溶媒がさらに、周期律表の第3族(ランタノイド族を含む)、第4族、第13族、及び、第15族のパーフルオロアルキルスルホン酸塩からなる群から選択される少なくとも1種の塩を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。   The solvent further includes at least one salt selected from the group consisting of group 3 (including lanthanoid group), group 4, group 13, and group 15 perfluoroalkyl sulfonates of the periodic table The method according to claim 1, comprising: パーフルオロアルキルスルホン酸塩が、トリフルオロメタンスルホン酸塩である、請求項8に記載の方法。   The method of claim 8, wherein the perfluoroalkyl sulfonate is trifluoromethane sulfonate. 溶媒がさらに、ホウ酸及び/又は有機ホウ酸を含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the solvent further comprises boric acid and / or organic boric acid. 溶媒がさらに、ホルムアルデヒド及び/又はその誘導体を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the solvent further comprises formaldehyde and / or a derivative thereof.
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