JP2023102520A - Method for producing furandicarboxylic acid - Google Patents

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Abstract

To provide a method for producing FDCA which generates FDCA with less environmental load and less input energy under simpler conditions and achieves oxidation of a furan compound to the isolation of FDCA in a series of steps.SOLUTION: A method for producing FDCA according to one embodiment comprises a mixing step, an oxidation step and a separation step. The mixing step mixes a furan compound, a TEMPO analog, sodium bicarbonate and an oxidizing agent with water at 50°C or less to produce a reaction solution. The oxidation step stirs the reaction solution at a reaction temperature of 0 to 50°C and for a reaction time of 0.5 to 24 hours to oxidize the furan compound and produce FDCA. After the oxidation step, a reducing agent for reducing the oxidizing agent is added to stop the oxidation step. The separation step adds an acid to the reaction solution to acidify the reaction solution and precipitates FDCA which is dissolved in the reaction solution.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、フランジカルボン酸の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing furandicarboxylic acid.

フランジカルボン酸(FDCA:Furan-2,5-DiCarboxylic Acid)は、バイオプラスチックの原料として活用が研究されている。FDCAは、例えば生物由来の化合物であるヒドロキシメチルフルフラール(5-HMF:5-HydroxyMethyl-2-Furaldehyade)などのフラン化合物を原料物質として、これを酸化することによって生成される。 Furandicarboxylic acid (FDCA: Furan-2,5-DiCarboxylic Acid) is being studied as a raw material for bioplastics. FDCA is produced by oxidizing a furan compound such as hydroxymethylfurfural (5-HMF: 5-HydroxyMethyl-2-Furaldehyade), which is a biologically derived compound, as a raw material.

従来、FDCAは、例えば5-HMFを、重金属を触媒として空気中の酸素を用いて酸化することが一般的であった。しかし、重金属の触媒は、高価であるだけでなく、環境や人体への影響も大きいことから、生成したFDCAの後処理が煩雑であるという問題がある。そこで、例えばTEMPO(2,2,6,6-TetraMethylPiperidine-1-Oxyl)などの有機触媒を用いてFDCAを酸化することが提案されている(特許文献1参照)。 Conventionally, FDCA generally oxidizes, for example, 5-HMF using oxygen in the air with a heavy metal as a catalyst. However, heavy metal catalysts are not only expensive, but also have a great impact on the environment and the human body. Therefore, it has been proposed to oxidize FDCA using an organic catalyst such as TEMPO (2,2,6,6-TetraMethylPiperidine-1-Oxyl) (see Patent Document 1).

しかしながら、特許文献1の場合、親水性と疎水性の2つの液相において、臭化物や塩化物などのハロゲン化物の存在下で相間移動触媒を用いることを前提としている。また、特許文献1の場合、その条件として、pHが9を超える高いアルカリ環境下での反応が必要となる。そのため、特許文献1の場合、相間移動触媒の安定性の維持、あるいは疎水性の溶媒の加水分解の回避などの観点から、低温での酸化が求められる。その結果、冷却のために、投入エネルギーの増大を招くという問題がある。さらに、特許文献1の場合、疎水性の有機溶媒を用いることを前提としており、設備の複雑化を招くとともに、環境への負荷が大きいという問題がある。 However, Patent Document 1 assumes that a phase transfer catalyst is used in the presence of halides such as bromides and chlorides in two liquid phases, hydrophilic and hydrophobic. Moreover, in the case of Patent Document 1, the reaction in a highly alkaline environment with a pH exceeding 9 is required as the condition. Therefore, in the case of Patent Document 1, oxidation at a low temperature is required from the viewpoint of maintaining the stability of the phase transfer catalyst or avoiding hydrolysis of the hydrophobic solvent. As a result, there is a problem that the input energy is increased for cooling. Furthermore, in the case of Patent Literature 1, it is assumed that a hydrophobic organic solvent is used, which causes problems such as complication of equipment and a large load on the environment.

国際公開WO2019/072920明細書International publication WO2019/072920 specification

そこで、環境への負荷および投入エネルギーが小さく、より簡易な条件でFDCAを生成するとともに、一連の工程でフラン化合物の酸化からFDCAの単離まで達成するFDCAの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a method for producing FDCA that produces FDCA under simpler conditions with less load on the environment and less input energy, and achieves from oxidation of furan compounds to isolation of FDCA in a series of steps.

上記の課題を解決するために本実施形態では、反応液の溶媒として水を用いている。これにより、環境への負荷が大きく可燃性が高い疎水性溶媒を使用する必要がない。また、フラン化合物からFDCAへの酸化は、室温に近い温度でも実行可能となる。そして、酸化されたFDCAを含む反応液に酸を加えて酸性環境とすることにより、不溶となったFDCAは結晶となって析出する。そのため、生成したFDCAは、複雑な工程を招くことなく、簡単に単離される。したがって、環境への負荷および投入エネルギーを小さくすることができ、より簡易な条件でFDCAを生成することができるとともに、フラン化合物の酸化からFDCAの単離までを一連の工程で実施することができる。 In order to solve the above problems, this embodiment uses water as a solvent for the reaction solution. As a result, it is not necessary to use a hydrophobic solvent that is highly flammable and has a large burden on the environment. Also, the oxidation of furan compounds to FDCA can be performed at temperatures close to room temperature. Then, by adding an acid to the reaction solution containing the oxidized FDCA to create an acidic environment, the insoluble FDCA crystallizes and precipitates. Therefore, the FDCA produced is easily isolated without incurring complicated steps. Therefore, the load on the environment and input energy can be reduced, FDCA can be produced under simpler conditions, and a series of steps from oxidation of furan compounds to isolation of FDCA can be performed.

一実施形態によるFDCAの製造方法の手順を示す概略図Schematic diagram showing steps of a method for manufacturing FDCA according to one embodiment 一実施形態によるFDCAの製造方法の実施例を示す概略図Schematic diagram illustrating an example of a method for manufacturing FDCA according to one embodiment 一実施形態によるFDCAの製造方法の実施例を示す概略図Schematic diagram illustrating an example of a method for manufacturing FDCA according to one embodiment 一実施形態によるFDCAの製造方法の実施例を示す概略図Schematic diagram illustrating an example of a method for manufacturing FDCA according to one embodiment 一実施形態によるFDCAの製造方法の実施例を示す概略図Schematic diagram illustrating an example of a method for manufacturing FDCA according to one embodiment 一実施形態によるFDCAの製造方法の実施例を示す概略図Schematic diagram illustrating an example of a method for manufacturing FDCA according to one embodiment 一実施形態によるFDCAの製造方法の実施例を示す概略図Schematic diagram illustrating an example of a method for manufacturing FDCA according to one embodiment 一実施形態によるFDCAの製造方法の実施例を示す概略図Schematic diagram illustrating an example of a method for manufacturing FDCA according to one embodiment 一実施形態によるFDCAの製造方法の実施例を示す概略図Schematic diagram illustrating an example of a method for manufacturing FDCA according to one embodiment 一実施形態によるFDCAの製造方法の比較例を示す概略図Schematic diagram showing a comparative example of a method for manufacturing FDCA according to one embodiment

以下、FDCAの製造方法の一実施形態を説明する。
図1に示すように、一実施形態によるFDCAの製造方法は、混合工程(S101)、酸化工程(S102)、停止工程(S103)および分離工程(S104)を含んでいる。これら混合工程、酸化工程、停止工程および分離工程は、一連の工程として実行される。
An embodiment of a method for manufacturing FDCA will be described below.
As shown in FIG. 1, the method for producing FDCA according to one embodiment includes a mixing step (S101), an oxidation step (S102), a termination step (S103) and a separation step (S104). These mixing, oxidation, termination and separation steps are performed as a series of steps.

(混合工程)
混合工程は、フラン化合物、TEMPO類縁体、炭酸水素ナトリウムおよび酸化剤を、溶媒としての水に混合する。TEMPO類縁体は、例えば2,2,6,6-テトラメチルピペリヂン-1-オキシルを代表とする化合物である。この他に、TEMPO類縁体としては、例えば2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシ-4-オル(TEMPOL)、l-オキシル-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-on(TEMPON)、l-オキシル-2,2,6,6-テトラメチル-4-カルボキシル-ピペリジン(4-カルボキシ-TEMPO)、1-オキシル-2,2,5,5-テトラメチルピロリジン、4-メトキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル、4-オキソ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル、l-オキソ-2,2,5,5-テトラメチル-3-カルボキシルピロリジン(3-カルボキシ-PROXYL)、4-ベンゾイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシドなどが挙げられる。
(Mixing process)
The mixing step mixes a furan compound, a TEMPO analogue, sodium bicarbonate and an oxidizing agent with water as a solvent. TEMPO analogs are compounds represented by, for example, 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl. In addition, TEMPO analogs include, for example, 2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxy-4-ol (TEMPOL), l-oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-on (TEMPON), l-oxyl-2,2,6,6-tetramethyl-4-carboxyl-piperidine (4-carboxy-TEMPO), 1-oxyl-2,2,5,5-tetramethylpyrrolidine, 4-methoxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, 4-oxo-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, l-oxo-2,2,5,5-tetramethyl-3-carboxylpyrrolidine (3-carboxy-PROXYL), 4-benzoyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxide and the like.

フラン化合物は、例えば5-HMFが代表的に用いられる。フラン化合物は、5-HMFに限らず、例えば5-ホルミル-2-フランカルボン酸(FFCA)、2,5-フランジアルデヒド(FDAL)など、官能基の酸化によって最終的にFDCAを生成する中間体なども用いることができる。酸化剤は、次亜塩素酸または次亜塩素酸塩の水溶液である。酸化剤は、次亜塩素酸または次亜塩素酸塩の単体であってもよく、次亜塩素酸の水溶液または次亜塩素酸塩の水溶液であってもよい。酸化剤は、多くなるほどフラン化合物の酸化が促進されるものの、過剰に多くなると副反応が生じやすくなり、副反応物の生成および生成したFDCAの分解などが生じるおそれがある。そこで、酸化剤は、フラン化合物として5-HMFを用いる場合、このフラン化合物に対し、1~10モル当量を加えることが好ましく、3~5モル当量を加えることがより好ましい。また、酸化剤のモル当量は、出発物質となるフラン化合物に応じて、変更することが好ましい。 A typical furan compound is, for example, 5-HMF. The furan compound is not limited to 5-HMF, and intermediates such as 5-formyl-2-furancarboxylic acid (FFCA) and 2,5-furandaldehyde (FDAL) that ultimately produce FDCA by oxidation of functional groups can also be used. The oxidizing agent is hypochlorous acid or an aqueous solution of hypochlorite. The oxidizing agent may be hypochlorous acid or hypochlorite alone, or may be an aqueous solution of hypochlorous acid or an aqueous solution of hypochlorite. Although the more the oxidizing agent is used, the more the furan compound is oxidized, the more the oxidizing agent is used, the more likely it is that a side reaction will occur, which may lead to the formation of side reaction products and the decomposition of the formed FDCA. Therefore, when 5-HMF is used as the furan compound, the oxidizing agent is preferably added in an amount of 1 to 10 molar equivalents, more preferably 3 to 5 molar equivalents, relative to the furan compound. Moreover, it is preferable to change the molar equivalent of the oxidizing agent according to the furan compound as the starting material.

これら、炭酸水素ナトリウム、TEMPO類縁体、フラン化合物および酸化剤は、水と混合される。つまり、反応液は、水に炭酸水素ナトリウム、TEMPO類縁体、フラン化合物および酸化剤を含む水溶液である。 These sodium bicarbonate, TEMPO analogue, furan compound and oxidant are mixed with water. That is, the reaction liquid is an aqueous solution containing sodium hydrogen carbonate, a TEMPO analogue, a furan compound and an oxidizing agent in water.

混合工程では、反応液を室温に近い温度で撹拌することにより、混合される。混合工程は、0~50℃の範囲であればよく、室温である20~35℃の範囲がより好ましい。なお、混合工程における0℃とは、厳密な0℃ではなく、例えば2~3℃程度と氷で冷却できる10℃以下の温度であればよい。また、フラン化合物を含む反応液は、炭酸水素ナトリウムを加えることにより、反応液はpH9.0未満の弱アルカリ性となる。 In the mixing step, the reaction solution is mixed by stirring at a temperature close to room temperature. The mixing step may be performed at a temperature in the range of 0 to 50°C, more preferably in the range of 20 to 35°C, which is room temperature. Note that 0° C. in the mixing step is not strictly 0° C., but may be, for example, about 2 to 3° C., which is 10° C. or less that can be cooled with ice. Further, the reaction liquid containing the furan compound becomes weakly alkaline with a pH of less than 9.0 by adding sodium hydrogen carbonate.

本実施形態の場合、混合工程は、混合方法Aまたは混合方法Bのいずれかを用いて実施される。
(混合方法A)
混合方法Aは、反応液に含まれる原料となるフラン化合物の濃度が比較的小さいときに用いられる。混合方法Aは、第一混合工程および第二混合工程に細分される。混合方法Aは、第一混合工程において、フラン化合物、TEMPO類縁体および炭酸水素ナトリウムを、水に混合する。第二混合工程では、第一混合工程で混合された水溶液に、酸化剤が加えられる。この第二混合工程では、酸化剤は、水溶液を0~50℃に保持した状態で撹拌しながら、水溶液に加えられる。このように、混合方法Aの場合、酸化剤は、フラン化合物、TEMPO類縁体および炭酸水素ナトリウムを含む水溶液に加えられる。
In this embodiment, the mixing step is performed using either mixing method A or mixing method B.
(Mixing method A)
Mixing method A is used when the concentration of the raw material furan compound contained in the reaction solution is relatively low. Mixing method A is subdivided into a first mixing step and a second mixing step. Mixing method A mixes a furan compound, a TEMPO analog and sodium hydrogen carbonate with water in the first mixing step. In the second mixing step, an oxidizing agent is added to the aqueous solution mixed in the first mixing step. In this second mixing step, the oxidizing agent is added to the aqueous solution while stirring while maintaining the aqueous solution at 0-50°C. Thus, for mixing method A, an oxidizing agent is added to an aqueous solution containing a furan compound, a TEMPO analogue and sodium bicarbonate.

混合方法Aの場合、フラン化合物は、水溶液における濃度が0.01~5質量%である。特に、混合方法Aの場合、フラン化合物は、水溶液における濃度が0.1~1質量%であることが好ましい。また、TEMPO類縁体は、フラン化合物を含む水溶液100mlあたり、0.1~300mgが加えられる。特に、TEMPO類縁体は、水溶液100mlあたりの添加量が、1~40mgであることが好ましい。さらに、炭酸水素ナトリウムは、フラン化合物を含む水溶液100mlあたり、0.1~30gが加えられる。特に、炭酸水素ナトリウムは、水溶液100mlあたりの添加量が、1~10gであることが好ましい。 In the case of mixing method A, the concentration of the furan compound in the aqueous solution is 0.01 to 5% by mass. In particular, in the case of mixing method A, the concentration of the furan compound in the aqueous solution is preferably 0.1 to 1% by mass. Further, 0.1 to 300 mg of the TEMPO analog is added per 100 ml of the aqueous solution containing the furan compound. In particular, the TEMPO analog is preferably added in an amount of 1 to 40 mg per 100 ml of the aqueous solution. Furthermore, 0.1 to 30 g of sodium bicarbonate is added per 100 ml of the aqueous solution containing the furan compound. In particular, sodium hydrogen carbonate is preferably added in an amount of 1 to 10 g per 100 ml of the aqueous solution.

(混合方法B)
混合方法Bは、反応液に含まれる原料となるフラン化合物の濃度が比較的高いときに用いられる。混合方法Bは、混合方法Aと同様に第一混合工程および第二混合工程に細分される。混合方法Bは、第一混合工程において、TEMPO類縁体、炭酸水素ナトリウムおよび酸化剤を、水に混合する。第二混合工程では、第一混合工程において混合された水溶液に、フラン化合物の水溶液が加えられる。この第二混合工程では、フラン化合物の水溶液は、第一混合工程で生成した水溶液を0~50℃に保持した状態で撹拌しながら加えられる。このように、混合方法Bの場合、フラン化合物の水溶液は、TEMPO類縁体、炭酸水素ナトリウムおよび酸化剤を含む水溶液に加えられる。
(Mixing method B)
Mixing method B is used when the concentration of the raw material furan compound contained in the reaction solution is relatively high. Mixing method B, like mixing method A, is subdivided into a first mixing step and a second mixing step. Mixing method B mixes a TEMPO analogue, sodium hydrogen carbonate and an oxidizing agent with water in the first mixing step. In the second mixing step, an aqueous solution of a furan compound is added to the aqueous solution mixed in the first mixing step. In this second mixing step, the aqueous solution of the furan compound is added with stirring while the aqueous solution produced in the first mixing step is maintained at 0 to 50°C. Thus, for mixing method B, the aqueous solution of the furan compound is added to the aqueous solution containing the TEMPO analogue, sodium bicarbonate and the oxidizing agent.

混合方法Bの場合、フラン化合物は、水溶液における濃度が0.1~95質量%の範囲とすることができ、5~95質量%であることが好ましい。特に、混合方法Bの場合、フラン化合物は、水溶液における濃度が5~50質量%であることがより好ましい。また、TEMPO類縁体は、フラン化合物を含む水溶液100mlあたり、30~3500mgが加えられる。炭酸水素ナトリウムは、フラン化合物を含む水溶液100mlあたり、1~120gが加えられる。 In the case of mixing method B, the concentration of the furan compound in the aqueous solution can be in the range of 0.1 to 95% by mass, preferably 5 to 95% by mass. In particular, in the case of mixing method B, it is more preferable that the concentration of the furan compound in the aqueous solution is 5 to 50% by mass. The TEMPO analog is added in an amount of 30-3500 mg per 100 ml of the aqueous solution containing the furan compound. 1 to 120 g of sodium bicarbonate is added per 100 ml of the aqueous solution containing the furan compound.

混合方法Aまたは混合方法Bで生成された反応液は、過剰な炭酸水素ナトリウムを含んでいる。具体的には、反応液は、上記した割合で添加することにより、原料となるフラン化合物に対し、2~20当量の炭酸水素ナトリウムが添加される。この場合、反応液は、フラン化合物に対し、5~10当量の炭酸水素ナトリウムを含むことが好ましい。また、混合方法Aまたは混合方法Bで生成された反応液は、上記した割合で添加することにより、原料となるフラン化合物に対し、0.01~1当量のTEMPOを含んでいる。この場合、反応液は、フラン化合物に対し、0.02~0.2当量のTEMPOを含むことが好ましい。 The reaction solution produced by mixing method A or mixing method B contains excess sodium hydrogen carbonate. Specifically, 2 to 20 equivalents of sodium bicarbonate are added to the furan compound as a raw material by adding the reaction solution in the above ratio. In this case, the reaction solution preferably contains 5 to 10 equivalents of sodium hydrogen carbonate with respect to the furan compound. In addition, the reaction liquid produced by mixing method A or mixing method B contains 0.01 to 1 equivalent of TEMPO with respect to the furan compound used as a raw material by adding in the above ratio. In this case, the reaction solution preferably contains 0.02 to 0.2 equivalents of TEMPO with respect to the furan compound.

(酸化工程)
酸化工程は、混合工程で生成された反応液に含まれるフラン化合物を酸化する工程である。酸化剤は、例えば上述のように次亜塩素酸(HOCl)または次亜塩素酸ナトリウム(NaOCl)が用いられる。酸化剤は、反応液に含まれるフラン化合物に対し、上記した割合で添加することにより、1~10モル当量が加えられる。酸化工程では、反応液に含まれるフラン化合物がTEMPO類縁体を触媒として酸化剤によって酸化される。すなわち、酸化工程では、フラン化合物の官能基として含まれるケトン基またはヒドロキシメチル基は、カルボキシル基に酸化される。これにより、フラン化合物は、酸化され、FDCAとなる。
(Oxidation process)
The oxidation step is a step of oxidizing the furan compound contained in the reaction liquid generated in the mixing step. The oxidizing agent is, for example, hypochlorous acid (HOCl) or sodium hypochlorite (NaOCl) as described above. The oxidizing agent is added in an amount of 1 to 10 molar equivalents relative to the furan compound contained in the reaction solution at the above ratio. In the oxidation step, the furan compound contained in the reaction solution is oxidized with an oxidizing agent using the TEMPO analogue as a catalyst. That is, in the oxidation step, a ketone group or a hydroxymethyl group contained as a functional group of the furan compound is oxidized to a carboxyl group. As a result, the furan compound is oxidized to FDCA.

酸化工程は、反応温度が0~50℃に設定される。反応温度は、特に20~35℃程度の室温に設定することが好ましい。反応温度を20~35℃の室温に設定することにより、酸化工程において加熱や冷却が不要となり、投入エネルギーの低減が図られる。また、酸化工程は、反応時間が0.5~24時間に設定される。このように、酸化工程では、混合工程で混合された反応液が、0~50℃、好ましくは室温で0.5~24時間撹拌される。これにより、酸化工程では、フラン化合物がFDCAに酸化される。 In the oxidation step, the reaction temperature is set at 0-50°C. The reaction temperature is preferably set to room temperature of about 20 to 35°C. By setting the reaction temperature to a room temperature of 20 to 35° C., heating and cooling are not required in the oxidation step, and the input energy can be reduced. In the oxidation step, the reaction time is set to 0.5 to 24 hours. Thus, in the oxidation step, the reaction solution mixed in the mixing step is stirred at 0 to 50° C., preferably at room temperature for 0.5 to 24 hours. Thereby, in the oxidation step, the furan compound is oxidized to FDCA.

また、フラン化合物を含む反応液は、酸化工程におけるpHが9.0未満である。具体的には、酸化工程における反応液のpHは、7.0~9.0であり、7.0~8.4であることが好ましい。これは、本実施形態では、反応液に炭酸水素ナトリウムを加えていることによるものである。つまり、フラン化合物を含む反応液に炭酸水素ナトリウムを加えることにより、この反応液は中性に近い弱アルカリ性となる。フラン化合物の酸化は、アルカリ性の環境下で進行する。 Further, the reaction liquid containing the furan compound has a pH of less than 9.0 in the oxidation step. Specifically, the pH of the reaction solution in the oxidation step is 7.0 to 9.0, preferably 7.0 to 8.4. This is because sodium hydrogen carbonate is added to the reaction solution in the present embodiment. That is, by adding sodium bicarbonate to a reaction liquid containing a furan compound, the reaction liquid becomes weakly alkaline, close to neutral. Oxidation of furan compounds proceeds in an alkaline environment.

本実施形態では、炭酸水素ナトリウムを用いることにより、水溶液のpHを9.0未満の弱アルカリ性の環境としている。そして、弱アルカリ性の環境下でフラン化合物を酸化することにより、反応温度は室温に近い温度に設定している。このように、本実施形態では、弱アルカリ性の環境下においてフラン化合物を酸化することにより、投入エネルギーの低減を図ることができる。 In this embodiment, by using sodium bicarbonate, the pH of the aqueous solution is made into a slightly alkaline environment of less than 9.0. By oxidizing the furan compound in a weakly alkaline environment, the reaction temperature is set to a temperature close to room temperature. As described above, in the present embodiment, by oxidizing the furan compound in a weakly alkaline environment, it is possible to reduce the input energy.

(停止工程)
停止工程は、フラン化合物の酸化を停止する工程である。フラン化合物の酸化が過剰に進行すると、フラン化合物または生成したFDCAを由来とする目的外の副生成物などの不純物の生成を招く。そこで、停止工程では、還元剤を加えることにより、酸化工程を停止する。具体的には、停止工程で加える還元剤は、例えばハイポ(Na)、亜硫酸ナトリウム(NaSO)または亜硫酸水素ナトリウム(NaHSO)などを用いることができる。なお、停止工程は、省略することができる。すなわち、酸化剤の量を適切に設定することにより、酸化工程におけるフラン化合物の酸化によって酸化剤はすべて消費される。そのため、酸化剤の量を適切に設定した場合、還元剤の添加は省略することができる。
(Suspension process)
The terminating step is a step of terminating oxidation of the furan compound. Excessive oxidation of the furan compound leads to the formation of impurities such as unintended by-products derived from the furan compound or the produced FDCA. Therefore, in the stopping step, the oxidation step is stopped by adding a reducing agent. Specifically, hypo (Na 2 S 2 O 3 ), sodium sulfite (Na 2 SO 3 ), sodium hydrogen sulfite (NaHSO 3 ), or the like can be used as the reducing agent added in the termination step. Note that the stopping step can be omitted. That is, by appropriately setting the amount of the oxidizing agent, all the oxidizing agent is consumed by the oxidation of the furan compound in the oxidation step. Therefore, if the amount of the oxidizing agent is set appropriately, the addition of the reducing agent can be omitted.

(分離工程)
分離工程は、反応液に残留するFDCAを分離する工程である。フラン化合物の酸化によって生成したFDCAは、アルカリ性の環境下において反応液に溶解している。反応液を減圧下で濃縮し、酸を加えることにより、反応液は酸性の環境となる。そのため、反応液に溶解しているFDCAは、結晶となって析出する。このとき、用いる酸は、塩酸(HCl)や硫酸(HSO)など任意に用いることができる。析出したFDCAは、例えばろ過などによって収集される。収集されたFDCAは、例えば洗浄、再結晶、乾燥などの後工程を経て精製品となる。
(Separation process)
The separation step is a step of separating FDCA remaining in the reaction solution. FDCA produced by oxidation of the furan compound is dissolved in the reaction solution in an alkaline environment. By concentrating the reaction solution under reduced pressure and adding an acid, the reaction solution becomes an acidic environment. As a result, FDCA dissolved in the reaction solution precipitates as crystals. At this time, any acid such as hydrochloric acid (HCl) or sulfuric acid (H 2 SO 4 ) can be used. The precipitated FDCA is collected, such as by filtration. The collected FDCA becomes a purified product through post-processes such as washing, recrystallization, and drying.

(実施例)
以下、実施例および比較例について説明する。実施例および比較例では、用いる原料、触媒、溶媒、温度、反応時間などの条件を変更しながら、得られたFDCAの収率Yおよび純度Pを評価した。収率Yは、分離工程を経た後に最終的に単離された物質の質量W1、および化学反応として理論的に得られるFDCAの質量W2を用いて、Y=W1/W2×100として算出した。また、純度Pは、NMRを用いて観測された不純物をFFCAおよびDKHDCAとして、ピークの積分値の比率を案分することにより、
P=FDCA×156.09/(FDCA×156.09+FFCA×140.09+DKHDCA×172.09)
として算出した。ここで、FDCA(δ:7.3ppm)のピークの積分値は2Hとした。FFCA(δ:7.4、7.6、9.8ppm)のピークの積分値の平均値は1Hとした。DKHDCA(δ:6.7ppm)のピークの積分値は2Hとした。DKHDCAは、ジケトヘキセンジカルボン酸(Diketohexendicalboxylic Acid)である。
(Example)
Examples and comparative examples are described below. In Examples and Comparative Examples, the yield Y and purity P of the obtained FDCA were evaluated while changing conditions such as raw materials, catalysts, solvents, temperatures and reaction times to be used. The yield Y was calculated as Y=W1/W2×100 using the mass W1 of the material finally isolated after the separation step and the mass W2 of FDCA theoretically obtained as a chemical reaction. In addition, the purity P is obtained by proportionally dividing the ratio of the integrated values of the peaks with the impurities observed using NMR as FFCA and DKHDCA.
P = FDCA x 156.09/(FDCA x 156.09 + FFCA x 140.09 + DKHDCA x 172.09)
calculated as Here, the integrated value of the peak of FDCA (δ: 7.3 ppm) was set to 2H. The average value of the integrated values of the peaks of FFCA (δ: 7.4, 7.6, 9.8 ppm) was set to 1H. The integrated value of the peak of DKHDCA (δ: 6.7 ppm) was set to 2H. DKHDCA is Diketohexendicalboxylic Acid.

(実施例1)
実施例1は、混合方法Aを用いた。実施例1は、図2に示すようにフラン化合物として5-HMFを126mg(1mmol)、TEMPO類縁体としてTEMPOを15.6mg(0.1mmol)、炭酸水素ナトリウム590mg(7mmol)を、水50mlに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を2.0ml(3.2mmol)加えた。反応液は、室温に維持したまま、1時間、撹拌し、還元剤として10質量%の亜硫酸水素ナトリウムを1ml(1mmol)加えて、酸化工程における反応を停止させた。
(Example 1)
Example 1 used mixing method A. In Example 1, as shown in FIG. 2, 126 mg (1 mmol) of 5-HMF as a furan compound, 15.6 mg (0.1 mmol) of TEMPO as a TEMPO analogue, and 590 mg (7 mmol) of sodium bicarbonate were mixed with 50 ml of water at room temperature with stirring to prepare a reaction solution. To the reaction solution, 2.0 ml (3.2 mmol) of a 12% by mass sodium hypochlorite aqueous solution was added as an oxidizing agent while stirring at room temperature. The reaction solution was stirred for 1 hour while being maintained at room temperature, and 1 ml (1 mmol) of 10% by mass sodium hydrogen sulfite was added as a reducing agent to stop the reaction in the oxidation step.

反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて10mlに調整し、濃塩酸を1ml加えて酸性にした。これにより、反応液には、FDCAが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水1mlで2回洗浄を行ない、減圧乾燥してFDCAを得た。実施例1におけるFDCAの収率は、68%であった。 The reaction solution was concentrated under reduced pressure, adjusted to 10 ml with water, and acidified with 1 ml of concentrated hydrochloric acid. As a result, FDCA precipitated as crystals in the reaction solution. The precipitated crystals were collected by filtration, washed twice with 1 ml of water, and dried under reduced pressure to obtain FDCA. The yield of FDCA in Example 1 was 68%.

(実施例2)
実施例2は、混合方法Aを用いた。実施例2は、図2に示すようにフラン化合物として5-HMFを126mg(1mmol)、TEMPO類縁体としてTEMPOを15.6mg(0.1mmol)、炭酸水素ナトリウム590mg(7mmol)を、水50mlに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を2.0ml(3.2mmol)加えた。反応液は、室温に維持したまま、0.5時間、撹拌し、還元剤として10質量%の亜硫酸水素ナトリウムを1ml(1mmol)加えて、酸化工程における反応を停止させた。
(Example 2)
Example 2 used mixing method A. In Example 2, as shown in FIG. 2, 126 mg (1 mmol) of 5-HMF as a furan compound, 15.6 mg (0.1 mmol) of TEMPO as a TEMPO analogue, and 590 mg (7 mmol) of sodium bicarbonate were mixed with 50 ml of water at room temperature with stirring to prepare a reaction solution. To the reaction solution, 2.0 ml (3.2 mmol) of a 12% by mass sodium hypochlorite aqueous solution was added as an oxidizing agent while stirring at room temperature. The reaction solution was stirred for 0.5 hours while being maintained at room temperature, and 1 ml (1 mmol) of 10% by mass sodium hydrogen sulfite was added as a reducing agent to stop the reaction in the oxidation step.

反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて10mlに調整し、濃塩酸を1ml加えて酸性にした。これにより、反応液には、FDCAが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水1mlで2回洗浄を行ない、減圧乾燥してFDCAを得た。実施例2におけるFDCAの収率は、83%であった。 The reaction solution was concentrated under reduced pressure, adjusted to 10 ml with water, and acidified with 1 ml of concentrated hydrochloric acid. As a result, FDCA precipitated as crystals in the reaction solution. The precipitated crystals were collected by filtration, washed twice with 1 ml of water, and dried under reduced pressure to obtain FDCA. The yield of FDCA in Example 2 was 83%.

(実施例3)
実施例3は、混合方法Aを用いた。実施例3は、図2に示すようにフラン化合物として5-HMFを126mg(1mmol)、TEMPO類縁体としてTEMPOを15.6mg(0.1mmol)、炭酸水素ナトリウム590mg(7mmol)を、水50mlに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を2.0ml(3.2mmol)加えた。反応液は、室温に維持したまま、24時間、撹拌し、還元剤として10質量%の亜硫酸水素ナトリウムを1ml(1mmol)加えて、酸化工程における反応を停止させた。
(Example 3)
Example 3 used mixing method A. In Example 3, as shown in FIG. 2, 126 mg (1 mmol) of 5-HMF as a furan compound, 15.6 mg (0.1 mmol) of TEMPO as a TEMPO analogue, and 590 mg (7 mmol) of sodium bicarbonate were mixed with 50 ml of water at room temperature with stirring to prepare a reaction solution. To the reaction solution, 2.0 ml (3.2 mmol) of a 12% by mass sodium hypochlorite aqueous solution was added as an oxidizing agent while stirring at room temperature. The reaction solution was stirred for 24 hours while being maintained at room temperature, and 1 ml (1 mmol) of 10% by mass sodium hydrogen sulfite was added as a reducing agent to stop the reaction in the oxidation step.

反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて10mlに調整し、濃塩酸を1ml加えて酸性にした。これにより、反応液には、FDCAが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水1mlで2回洗浄を行ない、減圧乾燥してFDCAを得た。実施例3におけるFDCAの収率は、75%であった。 The reaction solution was concentrated under reduced pressure, adjusted to 10 ml with water, and acidified with 1 ml of concentrated hydrochloric acid. As a result, FDCA precipitated as crystals in the reaction solution. The precipitated crystals were collected by filtration, washed twice with 1 ml of water, and dried under reduced pressure to obtain FDCA. The yield of FDCA in Example 3 was 75%.

実施例1~実施例3は、酸化工程における反応時間がFDCAの収率に与える影響を考察している。これら実施例1~実施例3によると、酸化工程における反応時間は、FDCAの収率に与える影響が小さいことがわかる。酸化工程における反応時間が短いと、FFCAのような中間体が混入し、生成物の純度が低下する。また、酸化工程における反応時間が長くなると、酸化剤の量に応じて酸化反応が進行し、生成したFDCAの分解が進行すると考えられる。 Examples 1-3 discuss the effect of reaction time in the oxidation step on the yield of FDCA. According to Examples 1 to 3, it can be seen that the reaction time in the oxidation step has little effect on the yield of FDCA. If the reaction time in the oxidation step is short, intermediates such as FFCA will be mixed in and the purity of the product will be reduced. Moreover, it is thought that if the reaction time in the oxidation step becomes longer, the oxidation reaction proceeds according to the amount of the oxidizing agent, and the generated FDCA is decomposed.

(実施例4)
実施例4は、混合方法Aを用いた。実施例4は、図3に示すようにフラン化合物として5-HMFを126mg(1mmol)、TEMPO類縁体としてTEMPOを15.6mg(0.1mmol)、炭酸水素ナトリウム590mg(7mmol)を、水50mlに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、10℃以下の氷冷で撹拌しながら、酸化剤として12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を2.0ml(3.2mmol)加えた。反応液は、氷冷で10℃以下に維持したまま、1時間、撹拌し、還元剤として10質量%の亜硫酸水素ナトリウムを1ml(1mmol)加えて、酸化工程における反応を停止させた。
(Example 4)
Example 4 used mixing method A. In Example 4, 126 mg (1 mmol) of 5-HMF as a furan compound, 15.6 mg (0.1 mmol) of TEMPO as a TEMPO analogue, and 590 mg (7 mmol) of sodium bicarbonate were mixed with 50 ml of water at room temperature while stirring to prepare a reaction solution, as shown in FIG. To the reaction solution, 2.0 ml (3.2 mmol) of a 12% by mass sodium hypochlorite aqueous solution was added as an oxidizing agent while stirring with ice cooling at 10° C. or less. The reaction solution was stirred for 1 hour while being kept at 10° C. or lower under ice cooling, and 1 ml (1 mmol) of 10 mass % sodium hydrogen sulfite was added as a reducing agent to stop the reaction in the oxidation step.

反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて10mlに調整し、濃塩酸を1ml加えて酸性にした。これにより、反応液には、FDCAが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水1mlで2回洗浄を行ない、減圧乾燥してFDCAを得た。実施例4におけるFDCAの収率は、91%であった。 The reaction solution was concentrated under reduced pressure, adjusted to 10 ml with water, and acidified with 1 ml of concentrated hydrochloric acid. As a result, FDCA precipitated as crystals in the reaction solution. The precipitated crystals were collected by filtration, washed twice with 1 ml of water, and dried under reduced pressure to obtain FDCA. The yield of FDCA in Example 4 was 91%.

(実施例5)
実施例5は、混合方法Aを用いた。実施例5は、図3に示すようにフラン化合物として5-HMFを126mg(1mmol)、TEMPO類縁体としてTEMPOを15.6mg(0.1mmol)、炭酸水素ナトリウム590mg(7mmol)を、水50mlに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、50℃で撹拌しながら、酸化剤として12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を2.0ml(3.2mmol)加えた。反応液は、50℃に維持したまま、1時間、撹拌し、還元剤として10質量%の亜硫酸水素ナトリウムを1ml(1mmol)加えて、酸化工程における反応を停止させた。
(Example 5)
Example 5 used mixing method A. In Example 5, as shown in FIG. 3, 126 mg (1 mmol) of 5-HMF as a furan compound, 15.6 mg (0.1 mmol) of TEMPO as a TEMPO analogue, and 590 mg (7 mmol) of sodium bicarbonate were mixed with 50 ml of water at room temperature with stirring to prepare a reaction solution. To the reaction solution, 2.0 ml (3.2 mmol) of a 12% by mass sodium hypochlorite aqueous solution was added as an oxidizing agent while stirring at 50°C. The reaction solution was stirred for 1 hour while maintaining the temperature at 50° C., and 1 ml (1 mmol) of 10 mass % sodium hydrogen sulfite was added as a reducing agent to stop the reaction in the oxidation step.

反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて10mlに調整し、濃塩酸を1ml加えて酸性にした。これにより、反応液には、FDCAが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水1mlで2回洗浄を行ない、減圧乾燥してFDCAを得た。実施例5におけるFDCAの収率は、75%であった。 The reaction solution was concentrated under reduced pressure, adjusted to 10 ml with water, and acidified with 1 ml of concentrated hydrochloric acid. As a result, FDCA precipitated as crystals in the reaction solution. The precipitated crystals were collected by filtration, washed twice with 1 ml of water, and dried under reduced pressure to obtain FDCA. The yield of FDCA in Example 5 was 75%.

実施例4~実施例5は、酸化工程における反応温度がFDCAの収率に与える影響を考察している。これら実施例4~実施例5によると、酸化工程における反応温度が低くなるほど、FDCAの収率は高くなる傾向にあることがわかる。これは、酸化工程における反応温度が高くなると、FDCA以外の副生成物の生成が進むとともに、生成したFDCAの分解が進むためと考えられる。 Examples 4-5 discuss the effect of reaction temperature on the yield of FDCA in the oxidation step. According to Examples 4 and 5, it can be seen that the lower the reaction temperature in the oxidation step, the higher the yield of FDCA. This is thought to be due to the fact that as the reaction temperature in the oxidation step rises, the formation of by-products other than FDCA proceeds and the decomposition of the formed FDCA proceeds.

(実施例6)
実施例6は、混合方法Aを用いた。実施例6は、図4に示すようにフラン化合物として5-HMFを126mg(1mmol)、TEMPO類縁体としてTEMPOを15.6mg(0.1mmol)、炭酸水素ナトリウム590mg(7mmol)を、水25mlに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を2.0ml(3.2mmol)加えた。反応液は、室温に維持したまま、1時間、撹拌し、還元剤として10質量%の亜硫酸水素ナトリウムを1ml(1mmol)加えて、酸化工程における反応を停止させた。
(Example 6)
Example 6 used mixing method A. In Example 6, as shown in FIG. 4, 126 mg (1 mmol) of 5-HMF as a furan compound, 15.6 mg (0.1 mmol) of TEMPO as a TEMPO analogue, and 590 mg (7 mmol) of sodium bicarbonate were mixed with 25 ml of water at room temperature with stirring to prepare a reaction solution. To the reaction solution, 2.0 ml (3.2 mmol) of a 12% by mass sodium hypochlorite aqueous solution was added as an oxidizing agent while stirring at room temperature. The reaction solution was stirred for 1 hour while being maintained at room temperature, and 1 ml (1 mmol) of 10% by mass sodium hydrogen sulfite was added as a reducing agent to stop the reaction in the oxidation step.

反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて10mlに調整し、濃塩酸を1ml加えて酸性にした。これにより、反応液には、FDCAが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水1mlで2回洗浄を行ない、減圧乾燥してFDCAを得た。実施例6におけるFDCAの収率は、68%であった。 The reaction solution was concentrated under reduced pressure, adjusted to 10 ml with water, and acidified with 1 ml of concentrated hydrochloric acid. As a result, FDCA precipitated as crystals in the reaction solution. The precipitated crystals were collected by filtration, washed twice with 1 ml of water, and dried under reduced pressure to obtain FDCA. The yield of FDCA in Example 6 was 68%.

(実施例7)
実施例7は、混合方法Aを用いた。実施例7は、図4に示すようにフラン化合物として5-HMFを126mg(1mmol)、TEMPO類縁体としてTEMPOを15.6mg(0.1mmol)、炭酸水素ナトリウム590mg(7mmol)を、水5mlに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を2.0ml(3.2mmol)加えた。反応液は、室温に維持したまま、1時間、撹拌し、還元剤として10質量%の亜硫酸水素ナトリウムを1ml(1mmol)加えて、酸化工程における反応を停止させた。
(Example 7)
Example 7 used mixing method A. In Example 7, as shown in FIG. 4, 126 mg (1 mmol) of 5-HMF as a furan compound, 15.6 mg (0.1 mmol) of TEMPO as a TEMPO analogue, and 590 mg (7 mmol) of sodium bicarbonate were mixed with 5 ml of water at room temperature with stirring to prepare a reaction solution. To the reaction solution, 2.0 ml (3.2 mmol) of a 12% by mass sodium hypochlorite aqueous solution was added as an oxidizing agent while stirring at room temperature. The reaction solution was stirred for 1 hour while being maintained at room temperature, and 1 ml (1 mmol) of 10% by mass sodium hydrogen sulfite was added as a reducing agent to stop the reaction in the oxidation step.

反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて10mlに調整し、濃塩酸を1ml加えて酸性にした。これにより、反応液には、FDCAが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水1mlで2回洗浄を行ない、減圧乾燥してFDCAを得た。実施例7におけるFDCAの収率は、37%であった。 The reaction solution was concentrated under reduced pressure, adjusted to 10 ml with water, and acidified with 1 ml of concentrated hydrochloric acid. As a result, FDCA precipitated as crystals in the reaction solution. The precipitated crystals were collected by filtration, washed twice with 1 ml of water, and dried under reduced pressure to obtain FDCA. The yield of FDCA in Example 7 was 37%.

実施例6~実施例7は、反応液の溶媒として用いる水の量がFDCAの収率に与える影響を考察している。これら実施例6~実施例7によると、溶媒として用いる水の量は、FDCAの収率に影響を与えることがわかる。基準となる実施例1に対して水の量を半分とした実施例6は、収率に大きな影響は見られなかった。一方、実施例1に対して水の量を1/10とした実施例7は、収率が低下した。これは、水の量が減少することにより、未反応のFFCAと過剰な反応によって生成するDKHDCAが溶媒中に混在し、FDCAの酸化が妨げられるからと考えられる。 Examples 6 and 7 discuss the effect of the amount of water used as a solvent in the reaction solution on the yield of FDCA. According to Examples 6 and 7, it can be seen that the amount of water used as a solvent affects the yield of FDCA. Example 6, in which the amount of water was half that of Example 1, which serves as a reference, did not significantly affect the yield. On the other hand, Example 7, in which the amount of water was 1/10 that of Example 1, had a lower yield. This is probably because the decrease in the amount of water causes unreacted FFCA and DKHDCA produced by excessive reaction to coexist in the solvent, thereby preventing the oxidation of FDCA.

(実施例8)
実施例8は、混合方法Aを用いた。実施例8は、図5に示すようにフラン化合物として5-HMFを126mg(1mmol)、TEMPO類縁体としてTEMPOを15.6mg(0.1mmol)、炭酸水素ナトリウム590mg(7mmol)を、水50mlに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を1.9ml(3.0mmol)加えた。反応液は、室温に維持したまま、1時間、撹拌し、還元剤として10質量%の亜硫酸水素ナトリウムを1ml(1mmol)加えて、酸化工程における反応を停止させた。
(Example 8)
Example 8 used mixing method A. In Example 8, 126 mg (1 mmol) of 5-HMF as a furan compound, 15.6 mg (0.1 mmol) of TEMPO as a TEMPO analogue, and 590 mg (7 mmol) of sodium bicarbonate were mixed with 50 ml of water at room temperature while stirring to prepare a reaction solution as shown in FIG. To the reaction solution, 1.9 ml (3.0 mmol) of a 12% by mass sodium hypochlorite aqueous solution was added as an oxidizing agent while stirring at room temperature. The reaction solution was stirred for 1 hour while being maintained at room temperature, and 1 ml (1 mmol) of 10% by mass sodium hydrogen sulfite was added as a reducing agent to stop the reaction in the oxidation step.

反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて10mlに調整し、濃塩酸を1ml加えて酸性にした。これにより、反応液には、FDCAが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水1mlで2回洗浄を行ない、減圧乾燥してFDCAを得た。実施例8におけるFDCAの収率は、74%であった。 The reaction solution was concentrated under reduced pressure, adjusted to 10 ml with water, and acidified with 1 ml of concentrated hydrochloric acid. As a result, FDCA precipitated as crystals in the reaction solution. The precipitated crystals were collected by filtration, washed twice with 1 ml of water, and dried under reduced pressure to obtain FDCA. The yield of FDCA in Example 8 was 74%.

(実施例9)
実施例9は、混合方法Aを用いた。実施例9は、図5に示すようにフラン化合物として5-HMFを126mg(1mmol)、TEMPO類縁体としてTEMPOを15.6mg(0.1mmol)、炭酸水素ナトリウム590mg(7mmol)を、水50mlに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を3.1ml(5.0mmol)加えた。反応液は、室温に維持したまま、1時間、撹拌し、還元剤として10質量%の亜硫酸水素ナトリウムを2ml(1.9mmol)加えて、酸化工程における反応を停止させた。
(Example 9)
Example 9 used mixing method A. In Example 9, as shown in FIG. 5, 126 mg (1 mmol) of 5-HMF as a furan compound, 15.6 mg (0.1 mmol) of TEMPO as a TEMPO analogue, and 590 mg (7 mmol) of sodium bicarbonate were mixed with 50 ml of water at room temperature with stirring to prepare a reaction solution. To the reaction solution, 3.1 ml (5.0 mmol) of a 12% by mass sodium hypochlorite aqueous solution was added as an oxidizing agent while stirring at room temperature. The reaction solution was stirred for 1 hour while being maintained at room temperature, and 2 ml (1.9 mmol) of 10 mass % sodium hydrogen sulfite was added as a reducing agent to stop the reaction in the oxidation step.

反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて10mlに調整し、濃塩酸を1ml加えて酸性にした。これにより、反応液には、FDCAが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水1mlで2回洗浄を行ない、減圧乾燥してFDCAを得た。実施例9におけるFDCAの収率は、42%であった。 The reaction solution was concentrated under reduced pressure, adjusted to 10 ml with water, and acidified with 1 ml of concentrated hydrochloric acid. As a result, FDCA precipitated as crystals in the reaction solution. The precipitated crystals were collected by filtration, washed twice with 1 ml of water, and dried under reduced pressure to obtain FDCA. The yield of FDCA in Example 9 was 42%.

実施例8~実施例9は、酸化工程で加える酸化剤の量がFDCAの収率に与える影響を考察している。これら実施例8~実施例9によると、酸化工程で加える酸化剤の量は、FDCAの収率に影響を与えることがわかる。すなわち、5-HMFに対して酸化剤が3当量程度であるとき、FDCAの収率は実施例1と大差ないものの、未反応のFFCAが生じた。このことから、5-HMFに対して酸化剤が3当量程度では、酸化剤がやや不足すると考えられる。一方、5-HMFに対して酸化剤が5当量程度と過剰になると、FDCAの収率は低下する。これは、酸化剤が過剰になると、FDCA以外の副生成物の生成が進むとともに、生成したFDCAの分解が進むためと考えられる。なお、実施例9では、酸化剤の量に応じて、停止工程で添加する還元剤の量も変更している。 Examples 8-9 discuss the effect of the amount of oxidant added in the oxidation step on the yield of FDCA. According to Examples 8 and 9, it can be seen that the amount of oxidizing agent added in the oxidation step affects the yield of FDCA. That is, when the oxidizing agent was about 3 equivalents to 5-HMF, the yield of FDCA was almost the same as in Example 1, but unreacted FFCA was produced. From this, it is considered that the oxidizing agent is slightly insufficient when the amount of the oxidizing agent is about 3 equivalents to 5-HMF. On the other hand, when the oxidizing agent is in excess of about 5 equivalents to 5-HMF, the yield of FDCA decreases. It is considered that this is because when the oxidizing agent becomes excessive, the formation of by-products other than FDCA proceeds and the decomposition of the formed FDCA proceeds. In Example 9, the amount of reducing agent added in the stopping step is also changed according to the amount of oxidizing agent.

(実施例10)
実施例10は、混合方法Aを用いた。実施例10は、図6に示すようにフラン化合物として5-HMFを126mg(1mmol)、TEMPO類縁体としてTEMPOを7.8mg(0.05mmol)、炭酸水素ナトリウム590mg(7mmol)を、水50mlに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を2.0ml(3.2mmol)加えた。反応液は、室温に維持したまま、1時間、撹拌し、還元剤として10質量%の亜硫酸水素ナトリウムを1ml(1mmol)加えて、酸化工程における反応を停止させた。
(Example 10)
Example 10 used mixing method A. In Example 10, as shown in FIG. 6, 126 mg (1 mmol) of 5-HMF as a furan compound, 7.8 mg (0.05 mmol) of TEMPO as a TEMPO analogue, and 590 mg (7 mmol) of sodium bicarbonate were mixed with 50 ml of water at room temperature with stirring to prepare a reaction solution. To the reaction solution, 2.0 ml (3.2 mmol) of a 12% by mass sodium hypochlorite aqueous solution was added as an oxidizing agent while stirring at room temperature. The reaction solution was stirred for 1 hour while being maintained at room temperature, and 1 ml (1 mmol) of 10% by mass sodium hydrogen sulfite was added as a reducing agent to stop the reaction in the oxidation step.

反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて10mlに調整し、濃塩酸を1ml加えて酸性にした。これにより、反応液には、FDCAが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水1mlで2回洗浄を行ない、減圧乾燥してFDCAを得た。実施例10におけるFDCAの収率は、64%であった。 The reaction solution was concentrated under reduced pressure, adjusted to 10 ml with water, and acidified with 1 ml of concentrated hydrochloric acid. As a result, FDCA precipitated as crystals in the reaction solution. The precipitated crystals were collected by filtration, washed twice with 1 ml of water, and dried under reduced pressure to obtain FDCA. The yield of FDCA in Example 10 was 64%.

(実施例11)
実施例11は、混合方法Aを用いた。実施例11は、図6に示すようにフラン化合物として5-HMFを126mg(1mmol)、TEMPO類縁体としてTEMPOを1.6mg(0.01mmol)、炭酸水素ナトリウム590mg(7mmol)を、水50mlに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を2.0ml(3.2mmol)加えた。反応液は、室温に維持したまま、1時間、撹拌し、還元剤として10質量%の亜硫酸水素ナトリウムを1ml(1mmol)加えて、酸化工程における反応を停止させた。
(Example 11)
Example 11 used mixing method A. In Example 11, as shown in FIG. 6, 126 mg (1 mmol) of 5-HMF as a furan compound, 1.6 mg (0.01 mmol) of TEMPO as a TEMPO analogue, and 590 mg (7 mmol) of sodium hydrogen carbonate were mixed with 50 ml of water at room temperature with stirring to prepare a reaction solution. To the reaction solution, 2.0 ml (3.2 mmol) of a 12% by mass sodium hypochlorite aqueous solution was added as an oxidizing agent while stirring at room temperature. The reaction solution was stirred for 1 hour while being maintained at room temperature, and 1 ml (1 mmol) of 10% by mass sodium hydrogen sulfite was added as a reducing agent to stop the reaction in the oxidation step.

反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて10mlに調整し、濃塩酸を1ml加えて酸性にした。これにより、反応液には、FDCAが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水1mlで2回洗浄を行ない、減圧乾燥してFDCAを得た。実施例11におけるFDCAの収率は、75%であった。 The reaction solution was concentrated under reduced pressure, adjusted to 10 ml with water, and acidified with 1 ml of concentrated hydrochloric acid. As a result, FDCA precipitated as crystals in the reaction solution. The precipitated crystals were collected by filtration, washed twice with 1 ml of water, and dried under reduced pressure to obtain FDCA. The yield of FDCA in Example 11 was 75%.

実施例10~実施例11は、TEMPOの量がFDCAの収率に与える影響を考察している。これら実施例10~実施例11によると、TEMPOの量は、酸化工程における反応に寄与できる量であれば、FDCAの収率に与える影響が小さいことがわかる。但し、TEMPOの量を減らすと、未反応のFFCAが増加する傾向にあることから、TEMPOの減少にあわせて反応時間の延長などを図ることが好ましいと思われる。 Examples 10-11 discuss the effect of the amount of TEMPO on the yield of FDCA. According to Examples 10 and 11, it can be seen that the amount of TEMPO has little effect on the yield of FDCA as long as it is an amount that can contribute to the reaction in the oxidation step. However, since unreacted FFCA tends to increase when the amount of TEMPO is reduced, it is preferable to extend the reaction time in accordance with the decrease in TEMPO.

(実施例12)
実施例12は、混合方法Aを用いた。実施例12は、図7に示すようにフラン化合物としてFFCAを140mg(1mmol)、TEMPO類縁体としてTEMPOを15.6mg(0.1mmol)、炭酸水素ナトリウム590mg(7mmol)を、水50mlに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を0.6ml(1.0mmol)加えた。反応液は、室温に維持したまま、1時間、撹拌し、還元剤として10質量%の亜硫酸水素ナトリウムを1ml(0.9mmol)加えて、酸化工程における反応を停止させた。
(Example 12)
Example 12 used mixing method A. In Example 12, as shown in FIG. 7, 140 mg (1 mmol) of FFCA as a furan compound, 15.6 mg (0.1 mmol) of TEMPO as a TEMPO analog, and 590 mg (7 mmol) of sodium bicarbonate were mixed with 50 ml of water at room temperature with stirring to prepare a reaction solution. To the reaction solution, 0.6 ml (1.0 mmol) of a 12% by mass sodium hypochlorite aqueous solution was added as an oxidizing agent while stirring at room temperature. The reaction solution was stirred for 1 hour while being maintained at room temperature, and 1 ml (0.9 mmol) of 10 mass % sodium hydrogen sulfite was added as a reducing agent to stop the reaction in the oxidation step.

反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて10mlに調整し、濃塩酸を1ml加えて酸性にした。これにより、反応液には、FDCAが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水1mlで2回洗浄を行ない、減圧乾燥してFDCAを得た。実施例12におけるFDCAの収率は、86%であった。 The reaction solution was concentrated under reduced pressure, adjusted to 10 ml with water, and acidified with 1 ml of concentrated hydrochloric acid. As a result, FDCA precipitated as crystals in the reaction solution. The precipitated crystals were collected by filtration, washed twice with 1 ml of water, and dried under reduced pressure to obtain FDCA. The yield of FDCA in Example 12 was 86%.

(実施例13)
実施例13は、混合方法Aを用いた。実施例13は、図7に示すようにフラン化合物としてFDALを124mg(1mmol)、TEMPO類縁体としてTEMPOを15.6mg(0.1mmol)、炭酸水素ナトリウム590mg(7mmol)を、水50mlに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を1.2ml(2.0mmol)加えた。反応液は、室温に維持したまま、1時間、撹拌し、還元剤として10質量%の亜硫酸水素ナトリウムを1ml(0.9mmol)加えて、酸化工程における反応を停止させた。
(Example 13)
Example 13 used mixing method A. In Example 13, 124 mg (1 mmol) of FDAL as a furan compound, 15.6 mg (0.1 mmol) of TEMPO as a TEMPO analogue, and 590 mg (7 mmol) of sodium bicarbonate were mixed with 50 ml of water at room temperature while stirring to prepare a reaction solution, as shown in FIG. To the reaction solution, 1.2 ml (2.0 mmol) of a 12% by mass sodium hypochlorite aqueous solution was added as an oxidizing agent while stirring at room temperature. The reaction solution was stirred for 1 hour while being maintained at room temperature, and 1 ml (0.9 mmol) of 10 mass % sodium hydrogen sulfite was added as a reducing agent to stop the reaction in the oxidation step.

反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて10mlに調整し、濃塩酸を1ml加えて酸性にした。これにより、反応液には、FDCAが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水1mlで2回洗浄を行ない、減圧乾燥してFDCAを得た。実施例13におけるFDCAの収率は、79%であった。 The reaction solution was concentrated under reduced pressure, adjusted to 10 ml with water, and acidified with 1 ml of concentrated hydrochloric acid. As a result, FDCA precipitated as crystals in the reaction solution. The precipitated crystals were collected by filtration, washed twice with 1 ml of water, and dried under reduced pressure to obtain FDCA. The yield of FDCA in Example 13 was 79%.

実施例12~実施例13は、原料物質であるフラン化合物がFDCAの収率に与える影響を考察している。これら実施例12~実施例13によると、5-HMFに限らず、その他のフラン化合物も本実施形態に適用可能であることがわかる。なお、実施例12~実施例13では、原料物質であるフラン化合物に応じて、酸化工程で添加する酸化剤の量および停止工程で添加する還元剤の量も変更している。 Examples 12-13 discuss the effect of the starting furan compound on the yield of FDCA. According to Examples 12 and 13, it can be seen that not only 5-HMF but also other furan compounds can be applied to this embodiment. In Examples 12 and 13, the amount of the oxidizing agent added in the oxidation step and the amount of the reducing agent added in the stopping step were changed according to the furan compound that was the raw material.

(実施例14)
実施例14は、混合方法Aを用いた。実施例14は、図8に示すようにフラン化合物として5-HMFを126mg(1mmol)、TEMPO類縁体としてTEMPOを15.6mg(0.1mmol)、炭酸水素ナトリウム168mg(2mmol)を、水50mlに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を2.0ml(3.2mmol)加えた。反応液は、室温に維持したまま、1時間、撹拌し、還元剤として10質量%の亜硫酸水素ナトリウムを1ml(1mmol)加えて、酸化工程における反応を停止させた。
(Example 14)
Example 14 used mixing method A. In Example 14, as shown in FIG. 8, 126 mg (1 mmol) of 5-HMF as a furan compound, 15.6 mg (0.1 mmol) of TEMPO as a TEMPO analogue, and 168 mg (2 mmol) of sodium hydrogen carbonate were mixed with 50 ml of water at room temperature with stirring to prepare a reaction solution. To the reaction solution, 2.0 ml (3.2 mmol) of a 12% by mass sodium hypochlorite aqueous solution was added as an oxidizing agent while stirring at room temperature. The reaction solution was stirred for 1 hour while being maintained at room temperature, and 1 ml (1 mmol) of 10% by mass sodium hydrogen sulfite was added as a reducing agent to stop the reaction in the oxidation step.

反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて10mlに調整し、濃塩酸を1ml加えて酸性にした。これにより、反応液には、FDCAが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水1mlで2回洗浄を行ない、減圧乾燥してFDCAを得た。実施例14におけるFDCAの収率は、51%であった。 The reaction solution was concentrated under reduced pressure, adjusted to 10 ml with water, and acidified with 1 ml of concentrated hydrochloric acid. As a result, FDCA precipitated as crystals in the reaction solution. The precipitated crystals were collected by filtration, washed twice with 1 ml of water, and dried under reduced pressure to obtain FDCA. The yield of FDCA in Example 14 was 51%.

実施例14は、反応液に添加する炭酸水素ナトリウムの添加量がFDCAの収率に与える影響を考察している。実施例14によると、反応液に含まれる炭酸水素ナトリウムが減少すると、フラン化合物の酸化は進行するものの、FDCAの収率が低下することがわかる。このことから、フラン化合物の酸化は弱アルカリ性の環境下が適していると考えられる。 Example 14 discusses the effect of the amount of sodium bicarbonate added to the reaction solution on the yield of FDCA. According to Example 14, it can be seen that when the amount of sodium hydrogencarbonate contained in the reaction solution decreases, the yield of FDCA decreases, although oxidation of the furan compound proceeds. From this, it is considered that a weakly alkaline environment is suitable for oxidation of furan compounds.

(実施例15)
実施例15は、混合方法Bを用いた。実施例15は、図9に示すように12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液2.0ml(3.2mmol)、TEMPO類縁体としてTEMPOを15.6mg(0.1mmol)、炭酸水素ナトリウム590mg(7mmol)を、水50mlに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、フラン化合物として5-HMFを126mg(1mmol)加えた。このとき、5-HMFは、25.2質量%の水溶液として0.5ml加えた。反応液は、室温に維持したまま、1時間、撹拌し、還元剤として10質量%の亜硫酸水素ナトリウムを1ml(1mmol)加えて、酸化工程における反応を停止させた。
(Example 15)
Example 15 used mixing method B. In Example 15, as shown in FIG. 9, 2.0 ml (3.2 mmol) of a 12% by mass sodium hypochlorite aqueous solution, 15.6 mg (0.1 mmol) of TEMPO as a TEMPO analog, and 590 mg (7 mmol) of sodium hydrogen carbonate were mixed with 50 ml of water at room temperature while stirring to prepare a reaction solution. While stirring the reaction solution at room temperature, 126 mg (1 mmol) of 5-HMF was added as a furan compound. At this time, 0.5 ml of 5-HMF was added as a 25.2 mass % aqueous solution. The reaction solution was stirred for 1 hour while being maintained at room temperature, and 1 ml (1 mmol) of 10% by mass sodium hydrogen sulfite was added as a reducing agent to stop the reaction in the oxidation step.

反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて10mlに調整し、濃塩酸を1ml加えて酸性にした。これにより、反応液には、FDCAが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水1mlで2回洗浄を行ない、減圧乾燥してFDCAを得た。実施例15におけるFDCAの収率は、77%であった。 The reaction solution was concentrated under reduced pressure, adjusted to 10 ml with water, and acidified with 1 ml of concentrated hydrochloric acid. As a result, FDCA precipitated as crystals in the reaction solution. The precipitated crystals were collected by filtration, washed twice with 1 ml of water, and dried under reduced pressure to obtain FDCA. The yield of FDCA in Example 15 was 77%.

実施例15では、フラン化合物である5-HMFの濃度を高めた混合方法Bについて考察した。反応液において溶媒である水が十分に存在すれば、5-HMFの濃度が高い場合でも、混合の手順を変更することにより、5-HMFを酸化することができる。このことから、供給される5-HMFの濃度に応じて、混合方法Aまたは混合方法Bを選択することにより、フラン化合物の酸化を促進することができる。 In Example 15, the mixing method B, in which the concentration of 5-HMF, which is a furan compound, was increased was discussed. As long as a sufficient amount of water, which is the solvent, is present in the reaction solution, 5-HMF can be oxidized by changing the mixing procedure even when the concentration of 5-HMF is high. Therefore, the oxidation of the furan compound can be promoted by selecting the mixing method A or the mixing method B depending on the concentration of 5-HMF supplied.

(比較例1)
比較例1は、混合方法Aを用いた。比較例1は、図10に示すようにフラン化合物として5-HMFを126mg(1mmol)、TEMPO類縁体としてTEMPOを15.6mg(0.1mmol)、水50mlに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。すなわち、比較例1は、反応液を弱アルカリ性とする炭酸水素ナトリウムを含んでいない。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を2.0ml(3.2mmol)加えた。反応液は、室温に維持したまま、1時間、撹拌し、還元剤として10質量%の亜硫酸水素ナトリウムを1ml(1mmol)加えて、酸化工程における反応を停止させた。
(Comparative example 1)
Comparative Example 1 used mixing method A. In Comparative Example 1, as shown in FIG. 10, 126 mg (1 mmol) of 5-HMF as a furan compound, 15.6 mg (0.1 mmol) of TEMPO as a TEMPO analogue, and 50 ml of water were mixed with stirring at room temperature to prepare a reaction solution. That is, Comparative Example 1 does not contain sodium hydrogen carbonate, which makes the reaction solution weakly alkaline. To the reaction solution, 2.0 ml (3.2 mmol) of a 12% by mass sodium hypochlorite aqueous solution was added as an oxidizing agent while stirring at room temperature. The reaction solution was stirred for 1 hour while being maintained at room temperature, and 1 ml (1 mmol) of 10% by mass sodium hydrogen sulfite was added as a reducing agent to stop the reaction in the oxidation step.

反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて10mlに調整し、濃塩酸を1ml加えて酸性にした。これにより、反応液には、FDCAが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水1mlで2回洗浄を行ない、減圧乾燥してFDCAを得た。比較例1におけるFDCAの収率は、28%であった。 The reaction solution was concentrated under reduced pressure, adjusted to 10 ml with water, and acidified with 1 ml of concentrated hydrochloric acid. As a result, FDCA precipitated as crystals in the reaction solution. The precipitated crystals were collected by filtration, washed twice with 1 ml of water, and dried under reduced pressure to obtain FDCA. The yield of FDCA in Comparative Example 1 was 28%.

このように、炭酸水素ナトリウムを添加しない比較例1は、収率が低下することがわかる。これは、炭酸水素ナトリウムを添加しない場合、反応液のpHが7.0より小さな酸性になりやすく、5-HMFの酸化が妨げられるためと考えられる。 Thus, it can be seen that Comparative Example 1, in which no sodium hydrogencarbonate is added, has a lower yield. This is probably because the pH of the reaction solution tends to be less acidic than 7.0 when sodium hydrogencarbonate is not added, which hinders the oxidation of 5-HMF.

(比較例2)
比較例2は、混合方法Aを用いた。比較例2は、図10に示すようにフラン化合物として5-HMFを126mg(1mmol)、TEMPO類縁体としてTEMPOを15.6mg(0.1mmol)、水酸化ナトリウム280mg(7mmol)を、水50mlに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。すなわち、比較例2は、炭酸水素ナトリウムに代えて水酸化ナトリウムを含んでいる。そのため、比較例2の場合、反応液は、pHが10以上の強アルカリの環境となる。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として12質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を2.0ml(3.2mmol)加えた。反応液は、室温に維持したまま、1時間、撹拌し、還元剤として10質量%の亜硫酸水素ナトリウムを1ml(1mmol)加えて、酸化工程における反応を停止させた。
(Comparative example 2)
Comparative Example 2 used mixing method A. In Comparative Example 2, as shown in FIG. 10, 126 mg (1 mmol) of 5-HMF as a furan compound, 15.6 mg (0.1 mmol) of TEMPO as a TEMPO analogue, and 280 mg (7 mmol) of sodium hydroxide were mixed with 50 ml of water at room temperature with stirring to prepare a reaction solution. That is, Comparative Example 2 contains sodium hydroxide instead of sodium bicarbonate. Therefore, in the case of Comparative Example 2, the reaction solution is in a strongly alkaline environment with a pH of 10 or more. To the reaction solution, 2.0 ml (3.2 mmol) of a 12% by mass sodium hypochlorite aqueous solution was added as an oxidizing agent while stirring at room temperature. The reaction solution was stirred for 1 hour while being maintained at room temperature, and 1 ml (1 mmol) of 10% by mass sodium hydrogen sulfite was added as a reducing agent to stop the reaction in the oxidation step.

反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて10mlに調整し、濃塩酸を1ml加えて酸性にした。比較例2の場合、酸性の環境下としても、反応液には結晶がほとんど析出しない。そのため、結晶を分離したろ液を減圧濃縮して乾固した後、褐色の粉末を得た。この褐色の粉末は、FDCAと思われるNMRのピークが含まれていたものの微量であり、多成分の混合物であった。 The reaction solution was concentrated under reduced pressure, adjusted to 10 ml with water, and acidified with 1 ml of concentrated hydrochloric acid. In the case of Comparative Example 2, almost no crystals were deposited in the reaction solution even in an acidic environment. Therefore, after the filtrate from which the crystals were separated was concentrated under reduced pressure to dryness, a brown powder was obtained. Although this brown powder contained an NMR peak thought to be FDCA, it was a very small amount and was a mixture of multiple components.

このように、アルカリ源として水酸化ナトリウムを用いた比較例2は、FDCAがほとんど得られなかった。これは、水酸化ナトリウムを添加した比較例2は、強アルカリの環境下となり、5-HMFの酸化よりも、副反応が優位に進行したためと考えられる。 Thus, in Comparative Example 2 using sodium hydroxide as an alkali source, almost no FDCA was obtained. This is probably because Comparative Example 2, in which sodium hydroxide was added, was in a strongly alkaline environment, and the side reactions proceeded predominantly over the oxidation of 5-HMF.

以上の通り、比較例1および比較例2から、本実施形態のように炭酸水素ナトリウムを用いて反応液をpH9.0未満の弱アルカリ性の環境とすることにより、5-HMFの所望の酸化が促進され、FDCAの収率が向上することがわかる。 As described above, it can be seen from Comparative Examples 1 and 2 that the desired oxidation of 5-HMF is promoted and the yield of FDCA is improved by making the reaction solution a weakly alkaline environment with a pH of less than 9.0 using sodium bicarbonate as in the present embodiment.

Claims (4)

フラン化合物、TEMPO類縁体、炭酸水素ナトリウム、および酸化剤を、水と50℃以下で混合し、反応液を生成する混合工程と、
前記反応液を、反応温度を0~50℃、反応時間を0.5~24時間として、撹拌し、前記フラン化合物を酸化してフランジカルボン酸(FDCA)を生成する酸化工程と、
前記酸化工程を終えた反応液に酸を加えて酸性にし、前記反応液に溶解する前記FDCAを析出させる分離工程と、
を含むFDCAの製造方法。
a mixing step of mixing a furan compound, a TEMPO analogue, sodium bicarbonate, and an oxidizing agent with water at 50° C. or less to produce a reaction liquid;
an oxidation step of stirring the reaction solution at a reaction temperature of 0 to 50° C. and a reaction time of 0.5 to 24 hours to oxidize the furan compound to produce furandicarboxylic acid (FDCA);
A separation step of adding an acid to the reaction solution after the oxidation step to make it acidic, and precipitating the FDCA dissolved in the reaction solution;
A method of manufacturing FDCA comprising:
前記混合工程は、前記フラン化合物、前記TEMPO類縁体および前記炭酸水素ナトリウムを、水に混合する第一混合工程と、
前記第一混合工程で生成した水溶液に、前記酸化剤を加える第二混合工程と、
を含む請求項1記載のFDCAの製造方法。
The mixing step includes a first mixing step of mixing the furan compound, the TEMPO analog and the sodium hydrogen carbonate with water;
a second mixing step of adding the oxidizing agent to the aqueous solution generated in the first mixing step;
The method for producing FDCA according to claim 1, comprising:
前記混合工程は、前記TEMPO類縁体、前記炭酸水素ナトリウムおよび前記酸化剤を、水に混合する第一混合工程と、
前記第一混合工程で混合された水溶液に、前記フラン化合物の水溶液を加える第二混合工程と、
を含む請求項1記載のFDCAの製造方法。
The mixing step includes a first mixing step of mixing the TEMPO analogue, the sodium bicarbonate and the oxidizing agent with water;
a second mixing step of adding the aqueous solution of the furan compound to the aqueous solution mixed in the first mixing step;
The method for producing FDCA according to claim 1, comprising:
前記酸化工程における前記反応温度は、20~35℃の室温である請求項1~3のいずれか一項記載のFDCAの製造方法。 The method for producing FDCA according to any one of claims 1 to 3, wherein the reaction temperature in the oxidation step is room temperature of 20 to 35°C.
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