JP2016011264A - ２，５−フランジカルボン酸の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】反応後の触媒との分離が容易であり、５−ヒドロキシメチルフルフラールから２，５−フランジカルボン酸を効率的に製造することができる、２，５−フランジカルボン酸の製造方法を提供する。【解決手段】３０℃において２，５−フランジカルボン酸の飽和溶解度が１質量％以下であり、２５℃において水１０ｍＬに対する溶解性が０．５ｍＬ以上である有機溶媒、及び水を含有し、有機溶媒に対する水の質量比〔水／有機溶媒〕が０．１０以上、３以下である混合溶媒中で、式（Ｉ−１）又は（Ｉ−２）で表される化合物（Ｉ）、及び硝酸イオンの存在下、５−ヒドロキシメチルフルフラールを酸素により酸化する２，５−フランジカルボン酸の製造方法。【選択図】なし

Description

本発明は、２，５−フランジカルボン酸の製造方法に関する。より詳細には、５−ヒドロキシメチルフルフラールを酸素により酸化する、２，５−フランジカルボン酸の製造方法に関する。

非特許文献１に示される通り、５−ヒドロキシメチルフルフラール（以下、「ＨＭＦ」ともいう）を原料として２，５−フランジカルボン酸（以下、「ＦＤＣＡ」ともいう）を製造する種々の方法が知られている。例えば、特許文献１にはＺｒＯ₂に担持されたＰｔ触媒の存在下、酸素を用いる酸化によって、５−ヒドロキシメチルフルフラールから２，５−フランジカルボン酸を得る製造方法が開示されている。

また、非特許文献２に示される通り、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル（以下、「ＴＥＭＰＯ」ともいう）又はその誘導体を用いて第１級アルコールをカルボン酸に酸化する方法が以前より知られている。例えば、特許文献２には、有機溶媒と水の混合溶媒中で、ＴＥＭＰＯの存在下、酸素を用いる酸化によって、第１級アルコールをカルボン酸に酸化する方法が開示されている。

米国特許出願公開第２００８／０１０３３１８号明細書 米国特許第５１６６４２３号明細書

Ｇｒｅｅｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ．２０１１年１３巻７５４−７９３頁 Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９８７年５２巻２５５９−２５６２頁

特許文献１の方法によれば、ＦＤＣＡは水などに対する溶解度が低いため、Ｐｔ／ＺｒＯ₂などの不均一系の触媒を用いてＦＤＣＡを製造する場合、固体の触媒と析出したＦＤＣＡの分離が困難である。ＦＤＣＡを回収するためには、反応温度を高くするか反応濃度を低くしてＦＤＣＡが析出しないようにしたり、後処理温度を高くしてＦＤＣＡを溶解したりする必要がある。反応温度や後処理温度を高くするとエネルギー的に負荷が大きく、反応濃度を低くすると生産性が悪くなる課題がある。
特許文献２の方法によれば、１−ドデカノールといった脂肪族アルコールを酸化する反応を開示するにとどまり、ＨＭＦを酸化してＦＤＣＡを得る反応については、何ら検討がなされていなかった。

本発明は、反応後の触媒との分離が容易であり、５−ヒドロキシメチルフルフラールから２，５−フランジカルボン酸を効率的に製造することができる、２，５−フランジカルボン酸の製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、３０℃において２，５−フランジカルボン酸の飽和溶解度が１質量％以下であり、２５℃において水１０ｍＬに対する溶解性が０．５ｍＬ以上である有機溶媒、及び水を含有し、有機溶媒に対する水の質量比〔水／有機溶媒〕が０．１０以上、３．０以下である混合溶媒中で、下記式（Ｉ−１）又は（Ｉ−２）で表される化合物（Ｉ）及び硝酸イオンの存在下、５−ヒドロキシメチルフルフラールを酸素により酸化する２，５−フランジカルボン酸の製造方法に関する。

本発明によれば、反応後の触媒との分離が容易であり、５−ヒドロキシメチルフルフラールから２，５−フランジカルボン酸を効率的に製造することができる。

本発明は均一系触媒である化合物（Ｉ）を触媒として用い、酸素を酸化剤としてＨＭＦからＦＤＣＡを効率的に製造する方法を提供するものであり、反応に使用する特定の有機溶媒と水の質量比を特定の範囲に制御することにより、反応性が向上する効果を奏する。その理由は定かではないが、次のように考える。有機溶媒が少なく、水が多いと、水が触媒の機能を阻害するために、ＨＭＦの転化が効率的に進行しないと考えられる。また、有機溶媒が多いとＨＭＦの転化率が高く、反応中間体である２，５−ジホルミルフランや５−ホルミル−２−フランカルボン酸は生成するが、水が少ないために、それら中間体と水との反応性が低下し、ＦＤＣＡが生成し難いと考えられる。

本発明は有機溶媒と水の混合溶媒を特定の質量比で用いることに特徴がある。

本発明で用いる有機溶媒は３０℃における２，５−フランジカルボン酸の飽和溶解度が１質量％以下であり、水１０ｍＬに対し２５℃において０．５ｍＬ以上の溶解性を有する。

本発明で用いる有機溶媒は、その有機溶媒に対するＦＤＣＡの飽和溶解度が、ＦＤＣＡの回収容易性の観点から、１質量％以下であり、好ましくは０．５質量％以下、より好ましくは０．１質量％以下、より好ましくは０．０５質量％以下、より好ましくは実質的に０質量％である。本発明で用いる有機溶媒は、ＦＤＣＡの飽和溶解度が０質量％であることが好ましい。ＦＤＣＡの溶解度が低い有機溶媒を用いると、生成したＦＤＣＡが析出し易いので、ＦＤＣＡの回収が容易になる。

有機溶媒に対するＦＤＣＡの飽和溶解度は下記の方法によって測定することができる。

［有機溶媒に対するＦＤＣＡの飽和溶解度の測定方法］
容量が２０ｍｌのスクリュー管にＦＤＣＡを０．３ｇ秤量し、さらに、有機溶媒５ｇを加え、スクリュー管を密栓し、十分に振盪してＦＤＣＡと有機溶媒の混合液を得る。その混合液を、密栓したスクリュー管ごと３０℃の恒温槽に入れ２４時間静置する。静置後、混合液のＦＤＣＡが飽和した上澄み液２ｍｌを、細孔径が０．２μｍのメンブランフィルターで濾過し、その濾液を２０ｍｌのメスフラスコに入れ、濾液の質量［ｍｇ］を精秤する。ＤＭＳＯでメスアップして、下記のＨＰＬＣ分析条件により、前記濾液中に溶解しているＦＤＣＡ量をＨＰＬＣで定量する。この濾液中に溶解しているＦＤＣＡの定量値［ｍｇ］と前記精秤した濾液の質量［ｍｇ］から、３０℃におけるＦＤＣＡの飽和溶解度［質量％］が次式で得られる。

（飽和溶解度［質量％］）
＝１００×（濾液中に溶解しているＦＤＣＡの定量値［ｍｇ］）／（濾液の質量［ｍｇ］）

［ＨＰＬＣ分析条件］
溶離液 水／メタノール（トリフルオロ酢酸０．１％（ｖ/ｖ））、グラジュエントモード、水／メタノール＝９／１⇒１／９、２０分
流量 １．０ｍＬ／ｍｉｎ
温度 ４０℃
カラム Ｌ−ｃｏｌｕｍｎ２＿ＯＤＳ（関東化学株式会社）
検出器 ＵＶ検出器（２５４ｎｍ）

本発明で用いる有機溶媒は水溶性である。本発明において、有機溶媒が水溶性であるとは、２５℃において水１０ｍＬに対し、有機溶媒が０．５ｍＬ以上溶解することをいう。本発明で用いる有機溶媒は、混合比を容易に調整することができ、ＦＤＣＡを効率的に製造する観点から、２５℃において水１０ｍＬに対する溶解性が、好ましくは１ｍＬ以上、より好ましくは５ｍＬ以上、より好ましくは１０ｍＬ以上であり、そして、より好ましくは２５℃において水と任意の割合で混和する有機溶媒である。本発明において、有機溶媒の水溶性はメルクインデックス第１２版の記載に基づく。メルクインデックス第１２版に記載のない有機溶媒については、測定して求めることができる。

本発明で用いる有機溶媒は、ＦＤＣＡを効率的に製造する観点から、好ましくは反応に不活性である。本発明において、有機溶媒が反応に不活性とは、下記の方法Ａで反応を行ったとき、反応の前後での当該有機溶媒の質量変化率が１質量％未満、好ましくは０．１質量％未満、より好ましくは０．０１質量％未満、より好ましくは実質的に変化しない、より好ましくは変化率が０質量％であることをいう。

［方法Ａ］
容量が５００ｍＬの容器に、有機溶媒を１８０ｇ、蒸留水を４７．２ｇ、４−アセトアミド−ＴＥＭＰＯを１１．５ｇ、及び硝酸を６．９ｇ仕込み、有機溶媒中に純酸素を流量４０ｍＬ／ｍｉｎで流通しながら、テフロン（登録商標）製三日月型の撹拌翼を用いて３００ｒ／ｍｉｎで撹拌しながら、大気圧条件下（１０１ｋＰａ）、５０℃で１０時間反応させる。酸素とともに留出した有機溶媒および水はドライアイス／アセトン浴を用いて凝集回収する。
反応後の有機溶媒量は、反応混合物及び凝集回収した留出分中の有機溶媒量を測定することにより、求めることができる。反応混合物及び留出分中の有機溶媒量は、反応混合物及び留出分の質量を測定し、それぞれの有機溶媒の組成をガスクロマトクラフィにより求めることにより測定することができる。

本発明で用いる有機溶媒は、例えば、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系溶媒、ｔ−ブチルアルコール等のアルコール系溶媒が挙げられる。
本発明で用いる有機溶媒は、ＦＤＣＡを効率的に製造する観点から、好ましくはアセトニトリル、酢酸メチル、酢酸エチル及びｔ−ブチルアルコールから選ばれる１種以上であり、水との混合比を容易に調整できる観点から、より好ましくはアセトニトリル、酢酸メチル及び酢酸エチルから選ばれる１種以上、より好ましくはアセトニトリルである。また、本発明の有機溶媒は、汎用性の観点から、酢酸エチルが好ましい。

なお、アセトニトリル、ｔ−ブチルアルコールは２５℃において水と任意の割合で混和する。また、酢酸エチルは水１０ｍｌに対して２５℃において１．０ｍｌ溶解する。また、３０℃におけるＦＤＣＡの、アセトニトリル、酢酸エチル及びｔ−ブチルアルコールへの飽和溶解度は、それぞれ、０．０２質量％、０．０３質量％及び０．８質量％である。これらＦＤＣＡの飽和溶解度の値は、いずれも前記方法による実測値である。また、アセトニトリル、酢酸エチル、ｔ−ブチルアルコールは反応に不活性である。

本発明で用いる水は、特に限定されるものではないが、蒸留水、イオン交換水が挙げられる。

本発明で用いる混合溶媒中の有機溶媒に対する水の質量比〔水／有機溶媒〕は、ＦＤＣＡを効率的に製造する観点から、０．１０以上であり、好ましくは０．２０以上、より好ましくは０．２５以上、より好ましくは０．３０以上、より好ましくは０．４０以上、より好ましくは０．５０以上、より好ましくは０．６０以上であり、そして、同様の観点から、３．０以下であり、好ましくは２．５以下、より好ましくは２．２以下、より好ましくは１．５以下、より好ましくは１．０以下、より好ましくは０．８０以下である。
また、本発明で用いる混合溶媒中の有機溶媒に対する水の質量比〔水／有機溶媒〕は、同様の観点から、０．１０以上３．０以下であり、好ましくは０．１０以上、２．５以下、より好ましくは０．１０以上、２．２以下、より好ましくは０．１０以上、１．５以下、より好ましくは０．２０以上、１．５以下、より好ましくは０．２５以上、１．５以下、より好ましくは０．３０以上、１．５以下、より好ましくは０．３０以上、１．０以下、より好ましくは０．３０以上、０．８０以下、より好ましくは０．４０以上、０．８０以下、より好ましくは０．５０以上、０．８０以下、より好ましくは０．６０以上、０．８０以下である。
本発明で用いる混合溶媒中の有機溶媒に対する水の質量比〔水／有機溶媒〕は、少なくとも反応中の一時点において上記範囲であればよく、反応開始時は、０．１０未満であってもよい。本発明で用いる溶媒は、生産性の観点から、好ましくは仕込み時又は反応開始時において前記の有機溶媒に対する水の質量比を有する混合溶媒である。また、本発明で用いる溶媒は、反応開始時は有機溶媒のみで、反応開始後に水を混合してもよい。反応開始後に水を混合する場合、本発明で使用する有機溶媒の合計量に対する水の合計量の質量比〔水の合計量／有機溶媒の合計量〕は、生産性の観点から、好ましくは前記好適な質量比〔水／有機溶媒〕である。

本発明の混合溶媒は、本発明の効果を害しない範囲において、他の有機溶媒を含有することができる。他の有機溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、キシレン、ベンゾニトリル、酢酸プロピル、酢酸ブチルなどが挙げられる。

本発明において、下記式（Ｉ−１）又は（Ｉ−２）で表される化合物（Ｉ）の存在下でＨＭＦを酸素により酸化する。当該化合物（Ｉ）は混合溶媒中に溶解するため、当該溶媒中で析出するＦＤＣＡを容易に分離することができる。

（但し、式（Ｉ−１）において、Ｒは水素、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキル基、アリール基、アシルオキシ基又はアシルアミノ基を表す。）

Ｒのアルコキシ基としては、例えば、炭素数１〜８のアルコキシ基が挙げられ、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基等が挙げられる。
Ｒのアルキル基としては、例えば、炭素数１〜８のアルキル基が挙げられ、例えば、メチル基、エチル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等が挙げられる。
Ｒのアリール基としては、例えば、炭素数６〜１４のアリール基が挙げられ、例えば、フェニル基、トリル基、メトキシフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。
Ｒのアシルオキシ基としては、炭素数２〜１４のアシルオキシ基が挙げられ、好ましくは、ベンゾイルオキシ基、又はアセトキシ基である。
Ｒのアシルアミノ基としては、炭素数１〜１０のアシルアミノ基が挙げられ、好ましくはアセトアミド基である。

本発明で用いる化合物（Ｉ）は、ＦＤＣＡを効率的に製造する観点から、好ましくは式（Ｉ−１）で表される化合物であり、それらの中、より好ましくはＲが水素、アシルオキシ基又はアシルアミノ基である化合物であり、より好ましくはＲが水素、炭素数２〜１４のアシルオキシ基又は炭素数１〜１０のアシルアミノ基である化合物である。

本発明で用いる化合物（Ｉ）は、ＦＤＣＡを効率的に製造する観点から、好ましくは式（Ｉ−１）においてＲが水素である２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル、式（Ｉ−１）においてＲがアセトアミド基である４−アセトアミド−２,２,６,６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル（以下、「４−アセトアミド−ＴＥＭＰＯ」ともいう）又は式（Ｉ−１）においてＲがベンゾイルオキシ基である４−ベンゾイルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル（以下、「４−ベンゾイルオキシ−ＴＥＭＰＯ」ともいう）であり、より好ましくは４−アセトアミド−２,２,６,６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル又は４−ベンゾイルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシルであり、より好ましくは４−アセトアミド−２,２,６,６−テトラメチルピペリジン−１−オキシルである。

本発明で用いる化合物（Ｉ）の反応混合物中の含有量は、ＦＤＣＡを効率的に製造する観点から、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは１質量％以上、より好ましくは２質量％以上、より好ましくは３質量％以上であり、そして、経済性の観点から、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは７質量％以下、より好ましくは５質量％以下である。
本明細書中で、反応混合物とは、ＨＭＦ、混合溶媒、化合物（Ｉ）、硝酸イオン及びＨＭＦから得られた生成物からなる組成物を指す。

本発明において硝酸イオンの存在下でＨＭＦを酸化する。硝酸イオンは化合物（Ｉ）を本発明の酸化反応の触媒として機能させる。

本発明で用いる硝酸イオンは、ＦＤＣＡを効率的に製造する観点から、好ましくは硝酸に由来する硝酸イオンである。

本発明で用いる硝酸イオンの反応混合物中の含有量は、ＦＤＣＡを効率的に製造する観点から、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．５質量％以上、そして、経済性の観点から、好ましくは３質量％以下、より好ましくは２質量％以下である。

本発明で用いられるＨＭＦは、例えば、国際公開第２０１３-１４６０８５号に記載された方法で、糖類を原料として、合成することができる。原料とする糖類は、天然由来のものでも、合成品でもよく、それらの混合物であってもよい。

本発明で用いられるＨＭＦの反応混合物中の含有量は、特に制限はないが、生産性の観点から、仕込み時又は反応開始時において、好ましくは１質量％以上、より好ましくは３質量％以上、より好ましくは５質量％以上であり、そして、撹拌効率の観点から、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１５質量％以下である。

本発明で用いられるＨＭＦの合計量に対する水の合計量の質量比〔水／ＨＭＦ〕は、ＦＤＣＡを効率的に製造する観点から、好ましくは１以上、より好ましくは１．６以上、より好ましくは２．５以上であり、同様の観点から、好ましくは６．０以下、より好ましくは５．０以下、より好ましくは４．０以下である。ＨＭＦの合計量に対する水の合計量の質量比〔水／ＨＭＦ〕は、生産性の観点から、好ましくは仕込み時又は反応開始時において前記の好適な質量比である。

本発明の酸化反応では、空気、酸素と窒素やアルゴンなどの不活性ガスとの混合ガス、純酸素を前記混合溶媒中に流通させて、それらに含まれる酸素を用いることができる。

本発明における反応時の液相の温度（以下、反応温度ともいう）は、ＦＤＣＡを効率的に製造する観点、並びに、２，５−ジホルミルフラン（以下、ＤＦＦともいう）及び５−ホルミル−２−フランカルボン酸（以下、ＦＦＣＡともいう）の溶解性の観点から、好ましくは０℃以上、より好ましくは２０℃以上、より好ましくは３０℃以上、より好ましくは４０℃以上であり、そして、触媒の安定性、ＦＤＣＡ回収効率及び経済性の観点から、好ましくは１００℃以下、より好ましくは７０℃以下、より好ましくは６０℃以下である。

本発明における反応時の気相の圧力は、ＦＤＣＡを効率的に製造する観点から、酸素分圧として、好ましくは２０ｋＰａ以上、より好ましくは８０ｋＰａ以上であり、そして、製造時の操作性及び経済性の観点から、好ましくは１０００ｋＰａ以下、より好ましくは５００ｋＰａ以下である。また、本発明における反応時の気相の圧力は、製造時の操作性及び経済性の観点から、大気圧であることが好ましい。

本発明における反応時の反応混合物（液相）の撹拌方法は、酸化剤である酸素を混合溶媒に溶解させ、反応混合物の均一性を保つことができる撹拌方法であればよい。撹拌方法としては、例えば、スターラーピースを用いたマグネチックスターラーによる撹拌、テフロン（登録商標）製三日月翼、タービン翼やパドル翼を用いたメカニカルスターラーによる撹拌などが挙げられる。

本発明において、化合物（Ｉ）や硝酸イオンは混合溶媒に溶解しており、また、ＦＤＣＡは混合溶媒から容易に析出するので、反応終了後、濾過することにより、析出したＦＤＣＡを容易に回収することができる。ＦＤＣＡを十分に析出させ、ＦＤＣＡの回収量を増やす観点から、反応終了後、濾過をする前に、反応混合物を冷却する工程を有することが好ましい。濾過方法としては、加圧濾過、減圧濾過などが挙げられる。

以下の実施例及び比較例において、下記の方法によりＦＤＣＡ組成及びＨＭＦ転化率を測定した。
なお、以下の実施例及び比較例において、大気圧条件下（１０１ｋＰａ）で反応を行った。

［ＦＤＣＡ組成及びＨＭＦ転化率の測定方法］
反応混合物又は回収した固形分を２０ｍｌのメスフラスコに約０．１５ｇサンプリングし、ＤＭＳＯによりメスアップして溶液を得る。この溶液のＨＰＬＣ分析を下記のＨＰＬＣ分析条件により行い、絶対検量線法を用いて、ＨＭＦ（５−ヒドロキシメチルフルフラール）、ＨＭＦの酸化誘導体であるＤＦＦ（２，５−ジホルミルフラン）、ＦＦＣＡ（５−ホルミル−２−フランカルボン酸）、ＦＤＣＡ（２，５−フランジカルボン酸）の定量を行う。それぞれの定量値から次の式によりＦＤＣＡ組成［質量％］及びＨＭＦ転化率［％］の値を得る。

ＦＤＣＡ組成［質量％］
＝１００×ＦＤＣＡの質量／（ＨＭＦ、ＤＦＦ、ＦＦＣＡ及びＦＤＣＡの合計質量）

ＨＭＦ転化率［質量％］
＝１００×〔１ − ＨＭＦの質量／（ＨＭＦ、ＤＦＦ、ＦＦＣＡ及びＦＤＣＡの合計質量）〕

［ＨＰＬＣ分析条件］
溶離液 水／メタノール（トリフルオロ酢酸０．１％（ｖ/ｖ））、グラジュエントモード、水／メタノール＝９／１⇒１／９、２０分
流量 １．０ｍＬ／ｍｉｎ
温度 ４０℃
カラム Ｌ−ｃｏｌｕｍｎ２＿ＯＤＳ（関東化学株式会社）
検出器 ＵＶ検出器（２５４ｎｍ）

実施例１
容量が５０ｍｌの４つ口丸底フラスコに、ＨＭＦを２．００４０ｇ（１５．８９ｍｍｏｌ）、アセトニトリルを１３．２０９５ｇ、蒸留水を３．４５６６ｇ、４−アセトアミド−ＴＥＭＰＯを０．８４４３ｇ（３．９５８ｍｍｏｌ）、６０質量％硝酸水溶液を０．５０７２ｇ（硝酸 ４．８２９ｍｍｏｌ）、仕込んだ。なお、仕込んだ水分の合計は３．６５９５ｇであった。

３０ｍｌ／ｍｉｎの流通速度で酸素を前記４つ口丸底フラスコに供給しながら、室温（２２℃）で１０分間、撹拌した。なお、撹拌は、長径２５ｍｍのラグビーボール型のスターラーチップを用い、回転数２００ｒ／ｍｉｎで、マグネチックスターラーにて行った。

前記条件で撹拌しながら、酸素の流通速度を３．０ｍｌ／ｍｉｎに下げて、反応液の温度を５０℃に昇温し、そのまま、５０℃で１５時間反応させた。ここで、反応液の温度が５０℃になった時点を反応開始時刻（０時間）として反応時間を測定した。１５時間反応後、上記の方法でＦＤＣＡ組成を測定した結果、８２．７質量％であった。また、１５時間反応後のＨＭＦ転化率は１００％であった。さらに、２１時間反応後のＦＤＣＡ組成は８９．３質量％であった。なお、ＦＤＣＡ組成はＦＤＣＡ生成率と見做すことができる。

２１時間反応後、生成した沈殿をろ取し、アセトニトリルで洗浄し、真空乾燥を行い、２．００３１ｇの固形分を回収した。この固形分のＦＤＣＡ組成を測定し、ＦＤＣＡの回収量を求めた結果、ＦＤＣＡの収率は理論収量に対して７９．７質量％であった。

実施例２〜４
アセトニトリルと蒸留水の仕込み量を変えた以外は実施例１と同様に反応を行い、実施例１と同様に１５時間後のＦＤＣＡ組成及びＨＭＦ転化率を測定した。結果を表１に示す。

実施例５
溶媒を酢酸エチルに変えた以外は実施例１と同様に反応を行い、１５時間後のＦＤＣＡ組成及びＨＭＦ転化率を測定した。結果を表１に示す。

実施例６
容量が５０ｍｌの４つ口丸底フラスコにＨＭＦを２．００７０ｇ（１５．９１ｍｍｏｌ）、ｔ−ブチルアルコールを１７．８４９９ｇ、蒸留水を７．０６１９ｇ、４−アセトアミド−ＴＥＭＰＯを０．８４４１ｇ（３．９５８ｍｍｏｌ）、６０質量％硝酸水溶液を０．５１１０ｇ（硝酸 ４．８２９ｍｍｏｌ）、仕込んだ。なお、仕込んだ水分の合計は７．２６６３ｇであった。

２０ｍｌ／ｍｉｎの流通速度で酸素を前記４つ口丸底フラスコに供給しながら、室温（２２℃）で１０分間、撹拌した。なお、撹拌は、長径２５ｍｍのラグビーボール型のスターラーチップを用い、回転数２００ｒ／ｍｉｎで、マグネチックスターラーにて行った。

前記条件で撹拌しながら、酸素の流通速度を３．０ｍｌ／ｍｉｎに下げて、反応液の温度を５０℃に昇温し、そのまま、５０℃で１５時間反応させた。ここで、反応液の温度が５０℃になった時点を反応開始時刻（０時間）とした。１５時間反応後のＦＤＣＡ組成及びＨＭＦ転化率を測定した。結果を表１に示す。

比較例１、２
アセトニトリルと蒸留水の仕込み量を変えた以外は実施例１と同様に反応を行い、１５時間後のＦＤＣＡ組成及びＨＭＦ転化率を測定した。結果を表１に示す。

以下に前記実施例１〜６および比較例１，２において使用した薬剤について記載する。
・ＨＭＦ：試薬、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ社製
・アセトニトリル：試薬、和光純薬工業株式会社製
・酢酸エチル：試薬、和光純薬工業株式会社製
・ｔ−ブチルアルコール：試薬、和光純薬工業株式会社製
・４−アセトアミド−ＴＥＭＰＯ：４−アセトアミド−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル：試薬、和光純薬工業株式会社製、式（Ｉ−１）においてＲがアセトアミド基の化合物
・６０質量％硝酸水溶液：試薬、キシダ化学株式会社製
・水：試薬、関東化学株式会社製

また、ＦＤＣＡ組成測定に用いた薬剤は以下の通りである。
・水：日本ミリポア株式会社製の精製装置Ａｄｖａｎｔａｇｅ５により精製した精製水
・メタノール：試薬、和光純薬工業株式会社製
・トリフルオロ酢酸：試薬、和光純薬工業株式会社製
・ＤＭＳＯ：ジメチルスルホキシド：試薬、和光純薬工業株式会社製

なお、ＨＰＬＣ組成分析用のＨＭＦ（５−ヒドロキシメチルフルフラール：Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ社製）、ＤＦＦ（２，５−ジホルミルフラン：東京化成工業株式会社製）、ＦＦＣＡ（５−ホルミル−２−フランカルボン酸：東京化成工業株式会社製）およびＦＤＣＡ（フラン−２,５−ジカルボン酸：和光純薬工業株式会社製）は試薬を精製せずにそのまま使用し、検量線を作成した。

ＦＤＣＡは、合成樹脂やトナーバインダーを製造するためのモノマーとして利用することができる。また、医薬、農薬、殺虫剤、抗菌剤、香料、その他各種分野の薬剤を製造するための中間体として利用価値が高い。

Claims (5)

1. ３０℃において２，５−フランジカルボン酸の飽和溶解度が１質量％以下であり、２５℃において水１０ｍＬに対する溶解性が０．５ｍＬ以上である有機溶媒、及び水を含有し、有機溶媒に対する水の質量比〔水／有機溶媒〕が０．１０以上、３．０以下である混合溶媒中で、下記式（Ｉ−１）又は（Ｉ−２）で表される化合物（Ｉ）及び硝酸イオンの存在下、５−ヒドロキシメチルフルフラールを酸素により酸化する２，５−フランジカルボン酸の製造方法。
   

   

   （但し、式（Ｉ−１）において、Ｒは水素、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキル基、アリール基、アシルオキシ基又はアシルアミノ基を表す。）
   

   
2. ５−ヒドロキシメチルフルフラールの合計量に対する水の合計量の質量比〔水／５−ヒドロキシメチルフルフラール〕が１以上、６．０以下である、請求項１に記載の２，５−フランジカルボン酸の製造方法。
3. 化合物（Ｉ）が、２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル、４−アセトアミド−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル及び４−ベンゾイルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシルから選ばれる少なくとも１種である、請求項１又は２に記載の２，５−フランジカルボン酸の製造方法。
4. 硝酸イオンが硝酸に由来する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の２，５−フランジカルボン酸の製造方法。
5. 有機溶媒がアセトニトリル、酢酸エチル及びｔ−ブチルアルコールから選ばれる少なくとも１種である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の２，５−フランジカルボン酸の製造方法。