JP5369349B2 - Process for producing 5-hydroxymethyl-2-furfurylaldehyde and apparatus therefor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for continuously synthesizing a HMF reaction product from a saccharide in a reaction system containing a fine amount of a catalyst in a short time in a high yield and in a high selection rate, to provide a reaction product therefrom, and to provide an apparatus therefor. <P>SOLUTION: There are provided the method for continuously producing an HMF reaction product from a saccharide in a high yield in a high selection rate at a high speed, comprising introducing a catalyst in a fine amount of &le;1 mol%, a substrate and a reaction solvent into a flow type high temperature high pressure apparatus using a semi-critical fluid or super critical fluid as the reaction solvent at a pressure of 0.1 to 40 MPa at a temperature of 100 to 400&deg;C, and changing the various conditions such as temperature, pressure and catalyst; the reaction product therefrom; and the apparatus therefor. According to the method, a synthesis process not needing an organic solvent can be attained. Therefore, a HMF reaction product free from the residue of the organic solvent, not injurious to living bodies, and high in safety can be provided. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、5−ヒドロキシメチル−2−フルフリルアルデヒド(HMF)の製造方法に関するものであり、更に詳しくは高温高圧状態の水あるいは酢酸それらの混合溶媒を反応溶媒とし、一段階で、HMFを製造する方法等に関するものである。本発明は、酢酸、それらの混合溶媒を反応溶媒とし、温度100〜190℃、圧力0.1〜MPaの水あるいは酢酸、それらの混合溶媒を反応溶媒として、触媒量を低減した微量の触媒で、糖類からHMFを、一段階かつ短時間で、連続的に合成する方法を提供するものである。 The present invention relates to the production how the 5-hydroxymethyl-2-furfuryl aldehyde (HMF), more particularly a water or acetic acid mixed solvent thereof in the high-temperature high-pressure state as the reaction solvent, in one step, The present invention relates to a method for manufacturing HMF. The present invention, acetic acid, and their mixed solvent reaction medium, the temperature 100 to 19 0 ° C., a pressure 0.1 to 5 MPa of water or acetic acid, as a mixed solvent thereof reaction solvent, a trace amount of a reduced amount of catalyst in the catalyst, the HMF from saccharides, in a single step and in a short time, there is provided a way to continuously synthesized.

HMFは、鎌形赤血球病治療薬(2007米国FDA認可)として用いられ、ニコチン酸様の多面的薬理作用があること、また、血液・血管に対する抗凝固作用により、メタボリックシンドローム、高血圧症、糖尿病、動脈硬化、エコノミー症候群の予防薬・食品として有効であることが示唆されている。また、C6バイオリファイナリー基幹物質として、PET代替高分子材料・化成品・燃料への応用が期待される等、原料・基質の糖と比べて、高機能性を有するだけでなく、高付加価値を有するため、医薬品、食品分野等において重要である。   HMF is used as a sickle cell disease treatment (2007 US FDA approved) and has multifaceted pharmacological action like nicotinic acid and anticoagulant action on blood and blood vessels, metabolic syndrome, hypertension, diabetes, arteries It is suggested that it is effective as a preventive and food for sclerosis and economy syndrome. In addition, as a C6 biorefinery basic material, it is expected to be applied to PET substitute polymer materials, chemical products, fuels, etc. It has not only high functionality but also high added value compared to sugar of raw materials and substrates. Therefore, it is important in the pharmaceutical and food fields.

従来、糖類から、有機溶媒中、脱水作用を有する触媒を用いて、HMFを合成する方法が種々報告されている(非特許文献1参照)。一般的に、DMSOのような糖を溶解する有機溶媒を用いて、イオン交換樹脂やルイス酸(例えば、非特許文献2)を用いて、D−グルコースを原料として、HMFを90%程度の収率で得られるという多数の報告がある。しかし、医薬品や食品へ利用する場合、残存する有機溶媒の完全な除去が必要であり、そのような分離操作は、コスト上困難である。   Conventionally, various methods for synthesizing HMF from saccharides using a catalyst having a dehydrating action in an organic solvent have been reported (see Non-Patent Document 1). In general, using an organic solvent that dissolves sugar, such as DMSO, using an ion exchange resin or a Lewis acid (for example, Non-Patent Document 2), using D-glucose as a raw material, the HMF is about 90%. There are numerous reports that can be obtained at a rate. However, when used for pharmaceuticals and foods, it is necessary to completely remove the remaining organic solvent, and such a separation operation is difficult in terms of cost.

一方、溶媒として水を用いた場合には、報告例は少ないが、有機溶媒使用の場合よりも低収率である傾向がある。一般的に、温度200℃以下の水中では、反応性が低いため、低収率であるが、温度200℃以上の水中では、反応性が向上するものの、収率58%程度とされている(図1)。   On the other hand, when water is used as a solvent, there are few reports, but the yield tends to be lower than when using an organic solvent. Generally, in water at a temperature of 200 ° C. or less, the reactivity is low, so the yield is low. In water at a temperature of 200 ° C. or more, the reactivity is improved, but the yield is about 58% ( FIG. 1).

最近、バッチ型装置を用いて、リン酸でpH2に調整した240℃の亜臨界水条件下、反応時間120秒で、HMFをD−グルコースから30%、D−スクロースから40%、D−フルクトースから65%得る方法があるが、この方法では、糖類に対し、2モル等量もの多量のリン酸が必要である(非特許文献3)。   Recently, HMF was 30% from D-glucose, 40% from D-sucrose, D-fructose under subcritical water conditions at 240 ° C. adjusted to pH 2 with phosphoric acid using a batch-type apparatus, with a reaction time of 120 seconds. However, in this method, a large amount of phosphoric acid as much as 2 mol equivalent to saccharide is required (Non-patent Document 3).

また、糖類に対して、5.5モル等量の無水酢酸を脱水剤として、流通型高温高圧水装置により、温度300℃、20MPa、滞留時間15秒の条件で、D−グルコースから、転化率74%、HMF選択率63%、収率47%でHMFを得る方法があるが、この場合にも、多量の無水酢酸が必要である(特許文献3)。したがって、微量の触媒を用いて、糖類から、HMFを収率良く合成する手法は現在のところないのが実情である。   Also, the conversion rate from D-glucose was determined by using a flow-type high-temperature and high-pressure water apparatus at a temperature of 300 ° C., 20 MPa, and a residence time of 15 seconds using 5.5 mol equivalent of acetic anhydride as a dehydrating agent with respect to saccharides. There is a method of obtaining HMF with 74%, HMF selectivity 63%, and yield 47%, but in this case as well, a large amount of acetic anhydride is required (Patent Document 3). Accordingly, there is currently no method for synthesizing HMF from saccharides with a small amount of catalyst in a high yield.

反応後における後処理に関しては、通常の触媒・有機溶媒中でのHMF合成では、反応混合物に、中和剤を脱水剤として添加、中和後、抽出溶媒と水あるいは飽和食塩水を加え、分液し、溶媒層は、その後、乾燥、溶媒除去、蒸留あるいは精留のプロセスを得て、目的物を得るが、水層には、水の他に、触媒、有機溶媒、酢酸、基質、生成物、副生成物、無機物の複雑な混合物が含有される。   Regarding the post-treatment after the reaction, in the usual synthesis of HMF in a catalyst / organic solvent, a neutralizing agent is added to the reaction mixture as a dehydrating agent, and after neutralization, an extraction solvent and water or a saturated saline solution are added to separate the components. The solvent layer is then dried, solvent removed, distilled or rectified to obtain the desired product. In addition to water, the water layer contains catalyst, organic solvent, acetic acid, substrate, and product. Contains complex mixtures of products, by-products and minerals.

ここで、水層からの触媒の分離が容易である場合には、回収再生され、再使用されるが、分離が困難である場合には、そのまま廃棄・処分される(図2)。高温高圧水中でのHMF合成の場合のように、水層に有機溶媒が含有されず、水、微量の触媒,生成物のみが含有されるのであれば、微量の触媒の分離のみを行うことで、水と生成物とに分離することが可能である。このことは、水の再生を可能にし、通常法に比べて、環境負荷低減型のプロセスであることを意味する(図3)。   Here, when the separation of the catalyst from the aqueous layer is easy, it is recovered and regenerated and reused, but when the separation is difficult, it is discarded and disposed as it is (FIG. 2). As in the case of HMF synthesis in high-temperature and high-pressure water, if the water layer does not contain an organic solvent and contains only water, a trace amount of catalyst, and a product, only the trace amount of catalyst is separated. It is possible to separate into water and product. This means that the water can be regenerated and is an environmental load reduction type process as compared with the normal method (FIG. 3).

このように、従来法では、HMF合成の場合、大量の触媒及び有機溶媒が必要であることから、製品の品質上、反応後の分離操作において、大量の触媒、有機溶媒の除去が必要であり、分離操作後の水層は、廃棄物となりやすく、廃液の問題を生じる。更に、環境に対する影響や生体への有害性への配慮から、また、ヒトが経口する食品・医薬品の安全性から、大量の触媒・有機溶媒の、より高度分離が要求される。   As described above, in the conventional method, in the case of HMF synthesis, a large amount of catalyst and organic solvent are required. Therefore, in the separation operation after the reaction, it is necessary to remove a large amount of catalyst and organic solvent in terms of product quality. The water layer after the separation operation tends to be waste, and causes a problem of waste liquid. Furthermore, a higher degree of separation of a large amount of catalyst / organic solvent is required in consideration of the influence on the environment and harmfulness to living bodies and the safety of foods and pharmaceuticals that are orally administered by humans.

高度分離に必要なコストは、合成操作と同程度であり、望ましくは大量の触媒、有機溶媒を使用しない方が良い。以上のことから、当該技術分野においては、簡単、低コスト、環境負荷低減型の合成プロセスで、分離操作が容易で、かつ高度分離が可能で、触媒や有機溶媒の残存しないHMFの連続的合成を可能とする新しいHMF合成手法の確立が強く要請されていた。   The cost required for advanced separation is similar to that of the synthesis operation, and it is desirable not to use a large amount of catalyst or organic solvent. In view of the above, in this technical field, continuous synthesis of HMF that is simple, low-cost, environmental load-reduction-type synthesis process, easy to perform separation operation and capable of high-level separation, and no catalyst or organic solvent remains. There was a strong demand for the establishment of a new HMF synthesis method that would enable this.

特開2005−200321号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-200321 特開2005−232116号公報JP-A-2005-232116 特開2007−269766号公報JP 2007-269766 A

J.Lewkowski,ARKIVOC,2001,(i),17−54J. et al. Lewkowski, ARKIVOC, 2001, (i), 17-54. K.Seri,Y.Inoue,H.Ishida,Chem.Lett.,2000,22K. Seri, Y .; Inoue, H.C. Ishida, Chem. Lett. , 2000, 22 F.S.Asghari and H.Yoshida,Ind.Eng.Chem.Res.,2006,45,2163−2173F. S. Asghari and H.H. Yoshida, Ind. Eng. Chem. Res. , 2006, 45, 2163-2173

このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、低コストで、環境に優しい簡単な高速合成プロセスで、上記HMFを連続的に合成することができる新しい合成方法を開発することを目標として鋭意研究を積み重ねた結果、亜臨界水を反応溶媒とすることで、糖類から、微量の触媒を添加して、HMFを合成できることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は、糖類から、微量の触媒を添加して、HMFを短時間の反応条件下で、連続的に合成する方法を提供することを目的とするものである。 Under such circumstances, in view of the prior art, the present inventors have developed a new synthesis method capable of continuously synthesizing the HMF by a simple high-speed synthesis process that is low in cost and friendly to the environment. As a result of intensive research with the goal of developing, as a result of using subcritical water as a reaction solvent, it was found that a small amount of catalyst can be added from saccharides to synthesize HMF, and the present invention has been completed. . The present invention is, from sugars, the addition of small amount of catalyst, under reaction conditions of a short time HMF, it is an object to provide a way to continuously synthesized.

上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
)多くても1モル%の微量の触媒として硫酸を添加した反応系で糖類を基質として該糖類からHMF反応物を合成する方法であって、亜臨界流体を反応溶媒として使用し、有機溶媒を用いることなく、流通式高温高圧装置に、基質及び反応溶媒を導入し、温度190℃以下、圧力0.1MPa以上で合成反応を実施することにより、糖類から段階の合成反応で、HMF反応物を選択的に合成することを特徴とするHMF反応物の製造方法。
)糖類が、D−グルコースである前記(2)記載のHMF反応物の製造方法。
)温度100190℃、圧力0.1〜MPaの亜臨界流体を反応溶媒として使用する前記()又は()記載のHMF反応物の製造方法。
)亜臨界流体として、水、酢酸、及びそれ以外の無機溶媒もしくは有機溶媒又は無機溶媒と有機溶媒の混合溶媒を用いる前記()から()のいずれかに記載のHMF反応物の製造方法。
0.2〜0.8モル%の微量の触媒を使用する前記()から()のいずれかに記載のHMF反応物の製造方法。
反応時間を20秒〜2.9分の範囲で変化させることで合成反応を実施する前記()から()のいずれかに記載のHMF反応物の製造方法。
The present invention for solving the above-described problems comprises the following technical means.
(1) The most sugars in the reaction system with the addition of sulfuric acid as 1 mole percent of the traces of catalyst A method of synthesizing HMF reaction from saccharide as substrate, using a subcritical flow body as a reaction solvent, Without using an organic solvent, by introducing a substrate and a reaction solvent into a flow-type high-temperature and high-pressure apparatus and carrying out a synthesis reaction at a temperature of 190 ° C. or less and a pressure of 0.1 MPa or more, a one- step synthesis reaction from sugar A method for producing an HMF reactant, which comprises selectively synthesizing an HMF reactant.
( 2 ) The method for producing an HMF reaction product according to (2), wherein the saccharide is D-glucose .
(3) Temperature 100 ~ 190 ° C., the production method of (1) or (2) HMF reaction product according to use subcritical flow body pressure 0.1 to 5 MPa as the reaction solvent.
(4) as a subcritical flow body, water, according to any one of acetic acid, and the use of other inorganic or organic solvents, or a mixed solvent of an inorganic solvent and an organic solvent (1) of (3) HMF A method for producing a reactant.
(5) 0.2 to 0.8 manufacturing method of HMF reaction product according to any one of the the use of catalysts of mole% traces from (1) (4).
( 6 ) The method for producing an HMF reactant according to any one of ( 1 ) to ( 5 ), wherein the synthesis reaction is performed by changing the reaction time in a range of 20 seconds to 2.9 minutes.

上記課題を解決するための本発明は、1モル%以下の微量の触媒を添加した反応系で、糖類からHMFを合成する方法において、高温高圧状態の亜臨界流体を反応溶媒として使用し、有機溶媒を用いることなく、流通式高温高圧装置に、基質及び反応溶媒を導入し、糖類からの段階の合成反応で、HMF反応物を選択的に合成することを特徴とするHMF反応物の製造方法、である。 The present invention for solving the above problems, a reaction system with the addition of 1 mol% or less of the traces of the catalyst, a method of synthesizing HMF from saccharides, using subcritical flow body of the high-temperature high-pressure state as a reaction solvent, An HMF reactant obtained by introducing a substrate and a reaction solvent into a flow-type high-temperature and high-pressure apparatus without using an organic solvent, and selectively synthesizing an HMF reactant by a one- step synthesis reaction from a saccharide. Manufacturing method.

本方法は、(1)糖類D−グルコースであること、(2)温度100〜190℃、圧力0.1〜MPaの亜臨界流体を反応溶媒として使用すること、(3)亜臨界流体として、水、酢酸、それ以外の無機溶媒、もしくは有機溶媒又は無機溶媒と有機溶媒の混合溶媒を用いること、(4)0.2〜0.8モル%の微量の触媒を使用すること、(5)反応時間を20秒〜2.9分の範囲で変化させることで合成反応を実施すること、を好ましい態様としている。 The method comprises (1) saccharide, Oh with D- glucose Rukoto, (2) Temperature 100 to 19 0 ° C., the use of subcritical flow body pressure 0.1 to 5 MPa as the reaction solvent, (3 ) as a subcritical flow body, water, acetic acid, other inorganic solvent or a mixed solvent of an organic or inorganic solvent and an organic solvent, (4) 0.2 to 0.8 mol% of trace the use of catalysts, and the preferred embodiment that, to carry out the synthesis reaction by changing the range of 20 seconds to 2.9 minutes between (5) anti-latency time.

また、本発明は、水を送液する水送液ポンプ、水加熱用コイル、高温高圧フローセル、基質を送液する反応物送液ポンプ、炉体、反応物を炉体に導入する反応物導入管、反応溶液を排出する排出液ライン、冷却フランジ及び圧力を設定する背圧弁を具備していることを特徴とするHMF合成装置が好適に用いられる。 Further, in the present invention , a water feed pump for feeding water, a water heating coil, a high-temperature high-pressure flow cell, a reactant feed pump for feeding a substrate, a furnace body, and a reactant for introducing the reactant into the furnace body inlet, effluent line for discharging the reaction solution, HMF synthesis apparatus characterized in that it comprises a back pressure valve for setting a cooling flange and pressure Ru preferably used.

次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、化1の糖類から、化2に示すように、HMFを、一段階の反応プロセスで、微量の触媒添加、短時間の反応条件下で、選択的かつ連続的に合成することを特徴とするものである。本発明では、上記反応溶媒として、温度100〜190℃、圧力0.1〜MPaの亜臨界流体が用いられる。また、反応条件として、例えば、好適には温度180〜190℃、圧力0.1MPa、反応時間が20秒〜3分程度、に調整される。
Next, the present invention will be described in more detail.
In the present invention, as shown in Chemical Formula 2, HMF can be selectively and continuously synthesized from a saccharide of Chemical Formula 1 in a one-step reaction process with a small amount of catalyst added and a short reaction time. It is a feature. In the present invention, as the reaction solvent, temperature 100 to 19 0 ° C., subcritical flow of pressure 0.1 to 5 MPa is we used. Further, reaction conditions, for example, preferably a temperature 180 to 19 0 ° C., pressure 0.1 MPa, the reaction time 20 seconds to 3 minutes, is adjusted to.

ここで、糖類として、単糖類、二糖類が挙げられ、例えば、単糖類として、グルコース、フルクトース、二糖類としてスクカロースが挙げられる。 Here, as the saccharide, monosaccharides, disaccharides such can be mentioned, for example, as a monosaccharide, glucose, full Rukuto scan, disk Carreau scan can be cited as disaccharide.

本発明においては、上記基質及び反応溶媒を反応容器に導入して、所定の反応時間で合成反応を実施する。したがって、上記反応器としては、例えば、連続型の流通式高温高圧反応装置を使用することができる。 In the present invention, the substrate and the reaction solvent are introduced into a reaction vessel, and the synthesis reaction is carried out for a predetermined reaction time. Thus, as the reactor, for example, Ru can be used continuous type flow through type high-temperature high-pressure reactor.

本発明の方法では、反応溶媒として、例えば、高温高圧状態にある亜臨界流体が用いられる。具体的には、亜臨界流体としては、亜臨界水(100℃以上、0.1MPa以上)、亜臨界メタノール(100℃以上、0.1MPa以上)が例示される。 In the method of the present invention, as the reaction solvent, for example, subcritical flow body is used in a high-temperature and high-pressure state. Specifically, as the subcritical fluid, subcritical water (100 ° C. or higher, 0.1 MPa), the subcritical methanol (100 ° C. or higher, more 0.1 MPa) are exemplified.

また、超臨界流体としては、好適には、亜臨界水(180−190℃、0.1MPa)が用いられる。 As the sub supercritical fluid, the good suitable, subcritical water (180- 19 0 ℃, 0.1MPa) is used.

反応溶媒としては、上記以外の有機溶媒や無機溶媒を任意の割合で含むことができる。具体的には、例えば、有機溶媒として、アセトン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン等、無機溶媒として、酢酸、アンモニア等を含む反応溶液に代替することも可能である。 As the reaction solvent, Ru can include organic and inorganic solvents other than those described above in any proportion. Specifically, for example, a reaction solution containing acetone, acetonitrile, tetrahydrofuran or the like as an organic solvent and acetic acid, ammonia or the like as an inorganic solvent can be substituted.

また、本発明では、触媒としては、硫酸を用いることが可能である。また、触媒は、基質に対して1モル%(0.01等量)以下の微量量を用いる。 In the present invention, as the catalyst, it is possible to use sulfuric acid. Further, the catalyst, 1 mol% relative to the substrate (0.01 eq) following trace amounts employed.

本発明では、上記亜臨界流体の反応溶媒の組成、温度及び圧力条件、基質の種類及びその使用量、反応時間を調整することにより、短時間で、効率良く、反応生成物を合成することができる。また、本発明では、例えば、基質及び反応溶媒を流通式高温高圧装置に導入し、それらの反応時間を20秒〜2.9分の範囲で変えることにより、所定の反応生成物を合成することができる。上記反応条件は、使用する出発原料、目的とする反応生成物の種類等により適宜設定することができる。 In the present invention, the composition of the reaction solvent for the subcritical flow body, the temperature and pressure conditions, the type and amount of the substrate, by adjusting the reaction time, the short time, efficiently, to synthesize a reaction product Can do. In the present invention, for example, a predetermined reaction product is synthesized by introducing a substrate and a reaction solvent into a flow-type high-temperature and high-pressure apparatus and changing the reaction time in a range of 20 seconds to 2.9 minutes. Can do. The reaction conditions can be appropriately set depending on the starting material used, the type of the desired reaction product, and the like.

本発明の方法では、従来、大量の触媒存在下で行われていた、糖類からのHMFの合成を、微量の触媒添加により触媒量を低減し、高速で連続的に実施できるため、長時間を要するプロセスを効率化することができる。また、本発明の方法では、従来用いられた触媒を全く使用しないので、反応後の溶液の中和処理、無害化処理等の後処理・処分の必要がなく、環境負荷低減を達成可能である。   In the method of the present invention, the synthesis of HMF from saccharides, which has been conventionally carried out in the presence of a large amount of catalyst, can be carried out continuously at a high speed by reducing the amount of catalyst by adding a small amount of catalyst. The required process can be made more efficient. Further, in the method of the present invention, since a conventionally used catalyst is not used at all, there is no need for post-treatment / disposal such as neutralization treatment and detoxification treatment of the solution after the reaction, and environmental load reduction can be achieved. .

更に、反応後は、微量の触媒の分離操作のみであるため、有機溶媒の分離回収の必要性はなく、生成物分離が容易になる。本発明によれば、数10秒から3分程度の数10秒ないし数分レベルの短時間で、基質がD−グルコースの場合、47%の収率で、D−スクロースの場合、58%の収率で、D−フルクトースの場合、70%の収率で、HMFが得られる。本発明の合成方法は、香料、医薬品、食品に利用可能なHMFを、効率良く、大量に、高速で連続的に生産することを可能にするものである。   Further, after the reaction, since only a small amount of catalyst is separated, there is no need to separate and recover the organic solvent, and product separation becomes easy. According to the present invention, the yield is 47% when the substrate is D-glucose and the yield is 58% when D-sucrose is used. In the case of D-fructose, the yield of HMF is 70%. The synthesis method of the present invention makes it possible to produce HMF that can be used in flavors, pharmaceuticals, and foods efficiently, in large quantities, and continuously at high speed.

従来、亜臨界流体、超臨界流体を利用して、HMF合成を実施した例が種々報告されている。しかし、糖類から、微量の触媒を添加して、亜臨界水プロセスで、HMFを高収率で合成できることを実証した例はなく、本発明の対象とするHMFの合成反応法は、本発明者らによって初めてその有効性が実証されたものである。しかも、従来法で、糖類から合成されるHMFは、触媒及び有機溶媒の残存が問題とされていたが、本発明で、糖類から合成される反応物は、触媒及び有機溶媒の残存がなく、本発明のHMF反応物は、従来製品にない利点を有している。   Conventionally, various examples of performing HMF synthesis using subcritical fluids and supercritical fluids have been reported. However, there is no example demonstrating that HMF can be synthesized in a high yield by a subcritical water process by adding a small amount of a catalyst from saccharides. For the first time have proved its effectiveness. Moreover, the HMF synthesized from the saccharides in the conventional method had a problem of remaining catalyst and organic solvent, but the reaction product synthesized from the saccharides in the present invention has no remaining catalyst and organic solvent. The HMF reactant of the present invention has advantages over conventional products.

本発明では、微量の触媒条件下、糖類からのHMFの合成反応を実現するために、例えば、基質をあらかじめ溶媒に溶解した溶液を送液し、亜臨界流体中の反応経過を高温高圧赤外フローセル(図4)により、赤外分光分析によって観察する流通型高温高圧赤外分光その場測定装置(図5)を用いることも可能である。 In the present invention, the fine amount of catalyst conditions, in order to realize a synthesis reaction of HMF from sugars, for example, a solution of a substrate beforehand solvent was fed, high-temperature high-pressure reaction course subcritical flow body It is also possible to use a flow-type high-temperature high-pressure infrared spectroscopic in-situ measurement apparatus (FIG. 5) that is observed by infrared spectroscopic analysis using an infrared flow cell (FIG. 4).

しかしながら、高温高圧赤外フローセルを窓なし高温高圧フローセル(図6)に交換し、臨界流体の流れに対して、直接、反応物の流れを接触反応するように、配管配置した方が、高温高圧赤外フローセルにおけるセル窓付近におけるリーク等の問題が発生せず、より高流量で、短時間に合成を実施することが可能である。これらのことから、この窓なし高温高圧フローセルを装着した装置を後述する実施例で用いた。 However, the high temperature and high pressure infrared flow cell and replaced with no window high temperature and high pressure flow cell (Fig. 6), to the flow of the subcritical fluid directly in contact reacting reactant flow, is better to piping arrangement, the hot A problem such as a leak in the vicinity of the cell window in the high-pressure infrared flow cell does not occur, and the synthesis can be performed in a short time at a higher flow rate. For these reasons, an apparatus equipped with this windowless high-temperature and high-pressure flow cell was used in Examples described later.

ここで、窓なし高温高圧フローセル本体(図6)は、例えば、市販のSUS316製のクロス1にネジを切り、次に説明する温度センサーシース(図7の12)に固定できるように装着する。炉体雰囲気の温度を測定せずに、セル温度を示すように温度センサー位置を調節し、シース固定ネジとオネジ3でネジ止めする。SUS316の配管4は、クロス1にワンリングフェラル付きのテーパーネジ2でクロス1に接続される。もちろん、クロス1は、エンドネジで一つの流路を塞ぐことによって、ティーとしても使用可能である。   Here, the windowless high-temperature high-pressure flow cell main body (FIG. 6) is attached so that, for example, a commercially available SUS316 cloth 1 is threaded and fixed to a temperature sensor sheath (12 in FIG. 7) described below. Without measuring the temperature of the furnace body atmosphere, the position of the temperature sensor is adjusted so as to indicate the cell temperature, and screwed with the sheath fixing screw and the male screw 3. The pipe 4 of SUS316 is connected to the cross 1 with a taper screw 2 with a one-ring ferrule on the cross 1. Of course, the cloth 1 can also be used as a tee by closing one flow path with an end screw.

図7は、窓なし高温高圧フローセルを装着した流通式高温高圧反応装置の炉体部分であり、反応装置本体である。これを、図5の流通型高温高圧流体その場赤外分光測定装置の斜線位置に設置すれば、赤外分光は測定できないものの、温度、圧力、流量が可変な亜臨界・超臨界流体接触型の合成反応装置として利用可能となる。なお、この場合における反応の観察は、排出後の水溶液を採取し、GC−FIDにより、生成物の純品を用いた検量線から定量を実施し、GC/MSにより定性分析を実施する。また、NMRにより定量・定性分析を実施する。   FIG. 7 is a reactor body portion of a flow-type high temperature / high pressure reactor equipped with a windowless high temperature / high pressure flow cell, which is a main body of the reactor. If this is installed in the shaded position of the flow-type high-temperature and high-pressure fluid in-situ infrared spectrometer of Fig. 5, the infrared spectroscopy cannot be measured, but the subcritical / supercritical fluid contact type with variable temperature, pressure and flow rate. It can be used as a synthesis reaction apparatus. In this case, the reaction is observed by collecting the discharged aqueous solution, performing quantification from a calibration curve using a pure product by GC-FID, and performing qualitative analysis by GC / MS. In addition, quantitative and qualitative analysis is performed by NMR.

以下、図7について説明すると、水送液ポンプ5から水が送液され、冷却フランジ8を通過後、炉体13へ送液される。その後、水加熱コイル9を通過し、高温高圧状態で温度センサー11が挿入された温度センサーシース12に支持固定された高温高圧フローセル14に導入される。一方、反応物が反応物送液ポンプ6から送液され、冷却フランジ8を通過後、炉体13へ送液される。コイル状反応物導入管10を通過後、温度センサーシース12に固定された高温高圧フローセル14に導入される。   Hereinafter, with reference to FIG. 7, water is fed from the water feed pump 5, and after passing through the cooling flange 8, is sent to the furnace body 13. After that, it passes through the water heating coil 9 and is introduced into a high temperature / high pressure flow cell 14 supported and fixed to a temperature sensor sheath 12 in which the temperature sensor 11 is inserted in a high temperature / high pressure state. On the other hand, the reactant is fed from the reactant feed pump 6, passes through the cooling flange 8, and then sent to the furnace body 13. After passing through the coiled reactant introduction tube 10, it is introduced into a high-temperature and high-pressure flow cell 14 fixed to the temperature sensor sheath 12.

また、洗浄水が洗浄水送液ポンプ7により送液され、溶媒導入配管16を通過後、ティー18に導入され、洗浄用に用いられる。高温高圧フローセルを通過した溶液は、排出配管17を通過後、冷却フランジ8を通過して、炉体外を空冷されながら通過する。その後、圧力を設定している背圧弁19からの排出液を採取し、サンプルとする。   Further, the washing water is fed by the washing water feeding pump 7, passes through the solvent introduction pipe 16, is introduced into the tee 18, and is used for washing. The solution that has passed through the high-temperature and high-pressure flow cell passes through the discharge pipe 17, passes through the cooling flange 8, and passes outside the furnace body while being air-cooled. Thereafter, the discharged liquid from the back pressure valve 19 that has set the pressure is collected and used as a sample.

ここで、反応物や生成物を含む排出液の加熱による影響を排除する場合には、急速昇温を実施し、コイル状反応物導入ライン10と排出配管17の配管をできるだけ短く、水加熱コイル9をできるだけ長くすることが望ましい。本発明は、これらに限らず、これらと同効の反応装置であれば同様に使用することができる。   Here, in order to eliminate the influence of heating of the effluent containing the reactants and products, rapid heating is performed, the piping of the coiled reactant introduction line 10 and the discharge pipe 17 is made as short as possible, and the water heating coil It is desirable to make 9 as long as possible. The present invention is not limited to these, and any reaction apparatus having the same effect as these can be used in the same manner.

通常、HMFを合成する場合、従来法では、非プロトン性有機溶媒に加えて、酸・塩基触媒が必要であり、食品、医薬品に利用される場合、残存する有機溶媒、触媒の除去は大きな労力を必要とし、環境に影響を与えるのみならず、生体に有害である等の問題点を有していた。本発明は、微量の触媒と糖類から、水を用いるプロセスのみで、HMFを合成する方法を提供するものであり、医薬品や食品のみならず、化成品合成にも応用可能であり、HMFを効率良く、短時間で、連続的に生産し、提供することを可能にするものである。 In general, when synthesizing HMF, the conventional method requires an acid / base catalyst in addition to the aprotic organic solvent. When used in foods and pharmaceuticals, the removal of the remaining organic solvent and catalyst is a great effort. In addition to affecting the environment, it has problems such as being harmful to living bodies. The present invention is a catalyst and a saccharide traces, only the process using water, there is provided a way of synthesizing HMF, not only medicines and food, it is also applicable to chemicals synthesis, the HMF It enables efficient production and supply in a short time.

本発明により、次のような効果が奏される。
(1)糖類から触媒量を低減した微量の触媒で、高速で、連続的にHMFを合成することができる。
(2)有機溶媒を不要な合成プロセスを実現できる。
(3)そのため、有機溶媒の残存がなく、生体に対して有害性のない、安全性の高いHMF反応物を提供できる。
(4)医薬品、食品として有用なHMFの新しい大量生産プロセスとして、既存の生産プロセスに代替し得る新しい生産技術を提供できる。
The present invention has the following effects.
(1) HMF can be synthesized continuously at a high speed with a small amount of catalyst in which the amount of catalyst is reduced from saccharides.
(2) A synthesis process that does not require an organic solvent can be realized.
(3) Therefore, it is possible to provide a highly safe HMF reactant that has no residual organic solvent and is not harmful to the living body.
(4) As a new mass production process of HMF useful as pharmaceuticals and foods, it is possible to provide a new production technology that can replace the existing production process.

触媒・有機溶媒用いるHMF合成を示す。The HMF synthesis using a catalyst and an organic solvent is shown. 触媒・有機溶媒を用いるHMF合成の後処理フローチャートを示す。The post-process flowchart of the HMF synthesis | combination using a catalyst and an organic solvent is shown. 水溶媒を用いるHMF合成の後処理フローチャートを示す。The post-process flowchart of the HMF synthesis | combination using an aqueous solvent is shown. 高温高圧赤外フローセルを示す。1 shows a high temperature high pressure infrared flow cell. 実施例で用いた流通型高温高圧流体その場赤外分光測定装置を示す。1 shows a flow-type high-temperature and high-pressure fluid in-situ infrared spectrometer used in the examples. 窓なし高温高圧フローセルを示す。1 shows a high temperature and high pressure flow cell without a window. 実施例で用いた流通式高温高圧反応装置の主要部分を示す。The main part of the flow-type high temperature / high pressure reactor used in the examples is shown. HMF合成における温度効果を示す。The temperature effect in HMF synthesis is shown. HMF合成における圧力依存性を示す。The pressure dependence in HMF synthesis is shown. HMF合成における硫酸量依存性を示す。The sulfuric acid amount dependence in HMF synthesis is shown.

次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited at all by the following Examples.

実施例1―5
本実施例では、図7の流通式高温高圧反応装置を用いて、合成条件を、温度25〜300℃、圧力0.1〜5MPa、滞留時間20秒〜3分で実施した。図7の流通式高温高圧反応装置の本体(主要部分)を所定温度、所定圧力に設定し、水送液ポンプ5又は反応物送液ポンプ6の流量ないしはコイル状反応物導入管10の長さにより、滞留時間を調節した。純水は、流量5.0ml/minで、高温高圧水供給装置に送液し、高温高圧水(亜臨界水)とした。
Example 1-5
In this example, using the flow-type high-temperature and high-pressure reactor shown in FIG. 7, the synthesis conditions were a temperature of 25 to 300 ° C., a pressure of 0.1 to 5 MPa, and a residence time of 20 seconds to 3 minutes. 7 is set to a predetermined temperature and a predetermined pressure, and the flow rate of the water feed pump 5 or the reactant feed pump 6 or the length of the coiled reactant introduction pipe 10 is set. To adjust the residence time. Pure water was sent to a high-temperature and high-pressure water supply device at a flow rate of 5.0 ml / min to obtain high-temperature and high-pressure water (subcritical water).

その後、糖飽和水溶液に、基質の1モル%以下の微量の触媒と、内標準として、プロピオン酸を添加した(基質の5モル%)反応混合物を反応物送液ポンプ6から送液した。反応混合物を送液後、背圧弁19から20分後の排出水溶液を2ml採取した。反応ティーから背圧弁出口までの配管内容積を反応体積とした場合、反応時間は、20秒〜3分であった。回収された水溶液の組成をGC/MS分析計(Hewlett Packard社製HP6890、カラム HP−5、注入口温度150℃、初期カラム温度60℃(保持時間2分)、昇温速度 10℃/分、最終カラム温度250℃(保持時間2分))で実施した。   Thereafter, a reaction mixture in which a small amount of catalyst of 1 mol% or less of the substrate and propionic acid as an internal standard (5 mol% of the substrate) was added to the saturated sugar aqueous solution was fed from the reactant feed pump 6. After feeding the reaction mixture, 2 ml of the discharged aqueous solution 20 minutes after the back pressure valve 19 was collected. When the internal volume of the pipe from the reaction tee to the back pressure valve outlet was the reaction volume, the reaction time was 20 seconds to 3 minutes. The composition of the recovered aqueous solution was determined by GC / MS analyzer (Hewlett Packard HP6890, column HP-5, inlet temperature 150 ° C., initial column temperature 60 ° C. (holding time 2 minutes), heating rate 10 ° C./min. The final column temperature was 250 ° C. (retention time 2 minutes).

得られたマススペクトルは、Willey データベースで一致度90%以上で確認した。また、定量及び市販試薬がある場合の定性は、プロピオン酸を内標準として、GC−FID(Agilent社製GC6890,カラム DB−WAX、注入口温度230℃、スプリット比5.61、初期カラム温度50℃(保持時間0.5分)、昇温速度20℃/分、最終カラム温度230℃(保持時間20分))で、実施した。   The obtained mass spectrum was confirmed by the Willy database with a coincidence of 90% or more. In addition, quantification and qualitativeness in the presence of commercially available reagents are as follows: with propionic acid as an internal standard, GC-FID (Agilent GC6890, column DB-WAX, inlet temperature 230 ° C., split ratio 5.61, initial column temperature 50 C. (retention time 0.5 minutes), temperature increase rate 20 ° C./minute, final column temperature 230 ° C. (retention time 20 minutes)).

硫酸0.40モル%が添加されたD−グルコース水溶液(0.101M)、圧力0.1MPa、滞留時間2.9分の一定条件で、140℃、160℃、180℃、190℃、200℃の温度依存性を検討した。その結果、HMFの収率は、それぞれ5%、17%、42%、52%,50%であり、190℃が最適であった(図8)。   140 ° C, 160 ° C, 180 ° C, 190 ° C, 200 ° C under constant conditions of D-glucose aqueous solution (0.101M) to which 0.40 mol% sulfuric acid was added, pressure 0.1 MPa, residence time 2.9 minutes The temperature dependence of was investigated. As a result, the yields of HMF were 5%, 17%, 42%, 52%, and 50%, respectively, and the optimum was 190 ° C. (FIG. 8).

実施例6
実施例1−5と同様にして、硫酸0.62モル%が添加されたD−グルコース水溶液(0.195M)、圧力0.1MPa、滞留時間2.9分の一定条件で、温度190℃における収率を検討した。その結果、HMFの収率は、64%であった(図8)。
Example 6
In the same manner as in Example 1-5, a D-glucose aqueous solution (0.195 M) to which 0.62 mol% of sulfuric acid was added, a pressure of 0.1 MPa, a residence time of 2.9 minutes, and a temperature of 190 ° C. The yield was examined. As a result, the yield of HMF was 64% (FIG. 8).

実施例7−9
実施例1−5と同様にして、流通式高温高圧反応装置(図7)において、短いコイル状反応物導入管10を設置し、硫酸0.62モル%が添加されたD−グルコース水溶液(0.195M)、圧力0.1MPa、滞留時間2.9分の一定条件で、265℃、285℃、300℃で温度依存性を検討した。その結果、HMFの収率は、それぞれ31%、45%、48%であり、実施例1−5に比べて、反応温度が高温化するものの、収率の向上は見られなかった(図8)。
Example 7-9
In the same manner as in Example 1-5, in the flow-type high-temperature and high-pressure reactor (FIG. 7), a short coiled reactant introduction tube 10 was installed, and D-glucose aqueous solution (0 195M), pressure 0.1 MPa, residence time 2.9 minutes, and temperature dependence was studied at 265 ° C., 285 ° C., and 300 ° C. As a result, the yields of HMF were 31%, 45%, and 48%, respectively, and although the reaction temperature was increased as compared with Example 1-5, the yield was not improved (FIG. 8). ).

実施例10―13
実施例1−5と同様にして、硫酸0.69モル%が添加されたD−グルコース水溶液(0.195M)、圧力0.1MPa、滞留時間2.9分の一定条件で、120℃、140℃、160℃、180℃の温度依存性を検討した。その結果、HMFの収率は、それぞれ10%、18%、28%、59%であり、180℃が最適であった(図8)。なお、190℃、200℃では、閉塞が生じ、結果が得られなかった。
Examples 10-13
In the same manner as in Example 1-5, a D-glucose aqueous solution (0.195 M) to which 0.69 mol% of sulfuric acid was added, a pressure of 0.1 MPa, a residence time of 2.9 minutes, a constant temperature of 120 ° C., 140 ° C. The temperature dependence of ° C, 160 ° C and 180 ° C was examined. As a result, the yields of HMF were 10%, 18%, 28% and 59%, respectively, and 180 ° C. was optimal (FIG. 8). In addition, at 190 degreeC and 200 degreeC, obstruction | occlusion occurred and the result was not obtained.

実施例14―17
実施例1−5と同様にして、硫酸1.0モル%が添加されたD−グルコース水溶液(0.195M)、圧力0.1MPa、滞留時間2.9分の一定条件で、120℃、160℃、170℃、180℃の温度依存性を検討した。その結果、HMFの収率は、それぞれ7%、32%、36%、50%であり、180℃が最適であった(図8)。なお、190℃、200℃では、閉塞が生じ、結果が得られなかった。
Examples 14-17
In the same manner as in Example 1-5, a D-glucose aqueous solution (0.195 M) to which 1.0 mol% of sulfuric acid was added, pressure 0.1 MPa, residence time 2.9 minutes, 120 ° C., 160 ° C. The temperature dependence of ° C, 170 ° C and 180 ° C was examined. As a result, the yields of HMF were 7%, 32%, 36%, and 50%, respectively, and 180 ° C. was optimal (FIG. 8). In addition, at 190 degreeC and 200 degreeC, obstruction | occlusion occurred and the result was not obtained.

実施例18―20
実施例1−5と同様にして、硫酸0.4モル%が添加されたD−グルコース水溶液(0.101M)、温度190℃、滞留時間2.9分の一定条件で、0.1MPa、2MPa、5MPaで圧力依存性を検討した。その結果、HMFの収率は、それぞれ52%、49%、43%であり、0.1MPaが最適であった(図9)。
Examples 18-20
In the same manner as in Example 1-5, D-glucose aqueous solution (0.101M) to which 0.4 mol% of sulfuric acid was added, temperature 190 ° C, residence time 2.9 minutes, 0.1 MPa, 2 MPa The pressure dependence was examined at 5 MPa. As a result, the yields of HMF were 52%, 49%, and 43%, respectively, and 0.1 MPa was optimal (FIG. 9).

実施例21―23
実施例1−5と同様にして、D−グルコース水溶液(0.195M)、温度160℃、滞留時間2.9分の一定条件で、硫酸0.4モル%、0.69モル%、1モル%で触媒量依存性を検討した。その結果、HMFの収率は、それぞれ17%、28%、32%であり、1モル%が最適であった(図10)。
Examples 21-23
In the same manner as in Example 1-5, sulfuric acid 0.4 mol%, 0.69 mol%, 1 mol under constant conditions of D-glucose aqueous solution (0.195 M), temperature 160 ° C. and residence time 2.9 minutes %, The dependence on catalyst amount was examined. As a result, the yields of HMF were 17%, 28%, and 32%, respectively, and 1 mol% was optimal (FIG. 10).

実施例24―26
実施例1−5と同様にして、D−グルコース水溶液(0.195M)、温度180℃、滞留時間2.9分の一定条件で、硫酸0.4モル%、0.69モル%、1モル%で触媒量依存性を検討した。その結果、HMFの収率は、それぞれ42%、59%、50%であり、0.69モル%が最適であった(図10)。したがって、1モル%以下の微量の触媒量で、HMF合成が可能であった。
Examples 24-26
In the same manner as in Example 1-5, sulfuric acid 0.4 mol%, 0.69 mol%, 1 mol under constant conditions of D-glucose aqueous solution (0.195 M), temperature 180 ° C. and residence time 2.9 minutes. %, The dependence on catalyst amount was examined. As a result, the yields of HMF were 42%, 59%, and 50%, respectively, and 0.69 mol% was optimal (FIG. 10). Therefore, HMF synthesis was possible with a small amount of catalyst of 1 mol% or less.

以上の実施例から、高温高圧水を反応溶媒として、HMFが良好な収率で合成可能であることが明らかとなった。   From the above examples, it was revealed that HMF can be synthesized in good yield using high-temperature and high-pressure water as a reaction solvent.

以上詳述したように、本発明は、高温高圧流体を反応溶媒として、糖類から、触媒量を低減し、微量の触媒で、有機溶媒を用いることなく、HMFを合成する方法に係るものであり、従来法では、糖類からのHMFの合成は、有機溶媒に触媒を添加し、数時間の反応を実施する必要があったが、本発明で示した亜臨界流体を用いることにより、ほぼ触媒無添加で、有機溶媒を使用することなく、高速で、短時間で、連続的にHMFを合成することが可能となった。このことは、香料、医薬品、食品として有用なHMFを、短時間で、大量に、連続的に生産できるというメリットをもたらす。これらのことから、HMFの合成・分離プロセスを単純化させることで、プロセスの初期コスト及びランニングコストを圧縮することが可能であり、更に、中和処理の後処理も不必要であり、環境調和型生産が可能となる。本発明は、医薬品、食品として有用なHMFの新しい大量生産プロセスとして、既存の生産プロセスに代替し得るものとして有用である。 As described above in detail, the present invention is, as a reaction solvent a high-temperature, high-pressure fluid, from sugars, reduces the amount of catalyst, a trace amount of catalyst, without the use of organic solvents, relates to how to synthesize HMF There, in the conventional method, synthesis of HMF from sugars, the catalyst was added to the organic solvent, it was necessary to carry out the reaction for several hours, by using a subcritical flow body shown in the present invention, substantially It became possible to synthesize HMF continuously at high speed and in a short time without using any catalyst and without using an organic solvent. This brings about the merit that HMF useful as a fragrance, a medicine, and a food can be continuously produced in a short time in a large amount. From these facts, it is possible to reduce the initial cost and running cost of the process by simplifying the synthesis and separation process of HMF, and further, the post-treatment of the neutralization treatment is unnecessary, and the environment is harmonized. Mold production is possible. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a new mass production process for HMF useful as pharmaceuticals and foods, which can replace existing production processes.

1 ティー又はクロス(片側口φ4mmネジ切り)
2 φ4mm×5.0mmL六角テーパーネジ
3 ワンリングフェラル付オネジ
4 SUS316配管
5 水送液ポンプ
6 反応物送液ポンプ
7 洗浄水送液ポンプ
8 冷却フランジ(冷却水が循環する)
9 水加熱コイル
10 コイル状反応物導入管
11 温度センサー
12 温度センサーシース
13 炉体
14 高温高圧フローセル(通常昇温ではティー型、急速昇温ではクロス型)
15 ZnSe窓
16 溶媒導入配管
17 排出配管
18 ティー
19 背圧弁
21 水溶液
22 洗浄水
23 水溶液ポンプ
24 洗浄用純水送液ポンプ
25 炉体加熱システム
26 炉体
27 高温高圧赤外フローセル
28 冷却水(入口)
29 冷却水(出口)
30 背圧弁
31 排出水溶液受器
32 可動鏡
33 可動鏡
34 干渉計
35 光源
36 赤外レーザー
37 MCT受光器
38 TGS受光器
39 解析モニター
40 反応物送液ポンプ
41 基質送液ポンプ
42 水送液ポンプ
43 反応ティー
44 配管
45 混合ティー
46 排出配管
47 冷却器
48 背圧弁
49 回収容器
50 温度センサー
51 温度センサー
1 Tee or cloth (one side opening φ4mm threaded)
2 φ4mm × 5.0mmL hexagon taper screw 3 Male screw with one ring ferrule 4 SUS316 piping 5 Water feed pump 6 Reactant feed pump 7 Washing water feed pump 8 Cooling flange (cooling water circulates)
9 Water heating coil 10 Coiled reactant introduction tube 11 Temperature sensor 12 Temperature sensor sheath 13 Furnace body 14 High-temperature and high-pressure flow cell (Tee type for normal temperature rise, cross type for rapid temperature rise)
15 ZnSe window 16 Solvent introduction pipe 17 Discharge pipe 18 Tee 19 Back pressure valve 21 Aqueous solution 22 Washing water 23 Aqueous solution pump 24 Cleaning pure water feed pump 25 Furnace heating system 26 Furnace 27 High-temperature high-pressure infrared flow cell 28 Cooling water (inlet) )
29 Cooling water (exit)
30 Back pressure valve 31 Discharged aqueous solution receiver 32 Movable mirror 33 Movable mirror 34 Interferometer 35 Light source 36 Infrared laser 37 MCT light receiver 38 TGS light receiver 39 Analysis monitor 40 Reactant liquid feed pump 41 Substrate liquid feed pump 42 Water liquid feed pump 43 Reaction tee 44 Piping 45 Mixing tee 46 Discharge piping 47 Cooler 48 Back pressure valve 49 Collection container 50 Temperature sensor 51 Temperature sensor

Claims (6)

多くても1モル%の微量の触媒として硫酸を添加した反応系で糖類を基質として該糖類からHMF反応物を合成する方法であって、亜臨界流体を反応溶媒として使用し、有機溶媒を用いることなく、流通式高温高圧装置に、基質及び反応溶媒を導入し、温度190℃以下、圧力0.1MPa以上で合成反応を実施することにより、糖類から段階の合成反応で、HMF反応物を選択的に合成することを特徴とするHMF反応物の製造方法。 A most methods of synthesizing HMF reaction from saccharide sugars in the reaction system with the addition of sulfuric acid as a mole% of the traces of the catalyst as a substrate, using a subcritical flow body as a reaction solvent, an organic solvent without using, in the flow type high-temperature high-pressure device, and the introduction of substrates and reaction solvent, temperature 190 ° C. or less, by carrying out the synthesis reaction in the above pressure 0.1 MPa, in the synthesis reaction of one step from sugars, HMF reaction Is selectively synthesized. A method for producing an HMF reactant. 糖類が、D−グルコースである請求項2記載のHMF反応物の製造方法。 The method for producing an HMF reaction product according to claim 2, wherein the saccharide is D-glucose . 温度100190℃、圧力0.1〜MPaの亜臨界流体を反応溶媒として使用する請求項又は記載のHMF反応物の製造方法。 Temperature 100 ~ 190 ° C., the manufacturing method according to claim 1 or 2 HMF reactants described using the subcritical flow body pressure 0.1 to 5 MPa as the reaction solvent. 亜臨界流体として、水、酢酸、及びそれ以外の無機溶媒もしくは有機溶媒又は無機溶媒と有機溶媒の混合溶媒を用いる請求項からのいずれかに記載のHMF反応物の製造方法。 As a subcritical flow body, water, acetic acid, and a manufacturing method of HMF reaction product according to any one of claims 1 to 3, using other inorganic or organic solvents, or a mixed solvent of an inorganic solvent and an organic solvent. 0.2〜0.8モル%の微量の触媒を使用する請求項からのいずれかに記載のHMF反応物の製造方法。 Method of manufacturing HMF reaction product according to any one of claims 1 to 4 for use 0.2-0.8 mole% of traces of catalysts. 反応時間を20秒〜2.9分の範囲で変化させることで合成反応を実施する請求項からのいずれかに記載のHMF反応物の製造方法。 The method for producing an HMF reactant according to any one of claims 1 to 5 , wherein the synthesis reaction is carried out by changing the reaction time in a range of 20 seconds to 2.9 minutes.
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