JP6269384B2 - テトラヒドロフラン化合物の製造方法 - Google Patents
テトラヒドロフラン化合物の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6269384B2 JP6269384B2 JP2014163729A JP2014163729A JP6269384B2 JP 6269384 B2 JP6269384 B2 JP 6269384B2 JP 2014163729 A JP2014163729 A JP 2014163729A JP 2014163729 A JP2014163729 A JP 2014163729A JP 6269384 B2 JP6269384 B2 JP 6269384B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- compound
- reaction
- catalyst
- palladium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Furan Compounds (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
BHTFは、水酸基を2つ有するジオールであることから、ポリエステル、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール、ポリカーボネート等の各種ポリマー製造時のモノマーとして利用することができる有用な化合物である。
BHTFの製造方法としては、5−ヒドロキシメチル−2−フルアルデヒド(以下、HMFという。)の水素化による方法(例えば特許文献1及び2)、2,5−フランジカルボン酸の水素化による方法、2,5−フランジメタノールの水素化による方法(例えば非特許文献1)等が知られている。中でもグルコース、フルクトースの脱水によって得られるHMFを原料としてBHTFを製造する方法が最も検討されている。
さらに発明者らが検討した結果、ヒドロキシメチル基を有するテトラヒドロフラン化合物を得る際、還元反応で得られたヒドロキシメチル基が、還元反応条件下でさらに分解することが収率低下の原因であることを見出した。
HMFを還元してBHTFを製造する場合、HMFのフラン環と、ホルミル基を共に還元する際に、HMFが有するヒドロキシメチル基、及びHMFのホルミル基が還元されて得られたヒドロキシメチル基の少なくとも一方が、アルキル基(メチル基)に分解される反応(以下、「水素化分解」ということがある。)も起こり、BHTFの選択率が低下するという事実がある。
[1]フラン化合物を還元反応に供し、テトラヒドロフラン化合物を製造する方法であって、前記還元反応が、水素雰囲気において下記一般式(1)で表されるフラン化合物を塩基の共存下、パラジウム触媒と接触させて還元し、下記一般式(2)で表されるテトラヒドロフラン化合物を得ることを特徴とする、テトラヒドロフラン化合物の製造方法、
[2]前記塩基が、アミン類である、上記[1]に記載のテトラヒドロフラン化合物の製造方法、
[3]前記還元反応において用いられる塩基の含有率が、前記パラジウム触媒に含まれるパラジウム原子に対し、50mol%以上、5000mol%以下である、上記[1]または[2]に記載のテトラヒドロフラン化合物の製造方法、
[4]前記パラジウム触媒が、炭素、シリカ及びアルミナから選ばれる少なくとも1種に担持された触媒である、上記[1]〜[3]のいずれかに記載のテトラヒドロフラン化合物の製造方法、
[5]前記フラン化合物と前記パラジウム触媒とを、90℃以上、150℃以下の温度で接触させる工程を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載のテトラヒドロフラン化合物の製造方法。
[6]前記一般式(2)において、Rcがヒドロキシメチル基である上記[1]〜[5]のいずれかに記載のテトラヒドロフラン化合物の製造方法、
[7]前記テトラヒドロフラン化合物中に含まれるtrans体の含有率が、前記テトラヒドロフラン化合物の全量に対し、25mol%以上である、上記[6]に記載のテトラヒドロフラン化合物の製造方法、に存する。
は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はこれらの内容に限定されるもの
ではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
またR1とR2は互いに結合して環を形成していてもよく、その環の大きさは限定されないが、通常5員環から12員環であり、好ましくは5員環から8員環である。
なお一般式(1)で表されるフラン化合物は、1種で用いても2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明により得られたテトラヒドロフラン化合物中に含まれるcis/trans体の比率は、特に限定はされないが、trans体の含有率が、従来の製造方法で得られるものより大きくなる。
すなわち、本発明により得られる上記一般式(2)で表されるテトラヒドロフラン化合物中に含まれるtrans体の含有率が、得られたテトラヒドロフラン化合物の全量に対し20mol%以上であり、好ましくは25mol%以上である。ジオールを各種ポリマーのモノマーとして使用する際は、前記テトラヒドロフラン化合物中に含まれるtrans体の含有量は多い方が各種物性面で好ましい場合がある。trans体の含有率の上限値は特に制限されないが、70mol%以下が好ましく、50mol%以下がさらに好ましい。
本発明において用いられるパラジウム触媒(以下、単に「本発明の触媒」ということがある。)は、本発明において行なう還元反応の反応活性種となる態様のパラジウムとなるものを用いるものであれば特に限定はされないが、通常金属パラジウム又はパラジウム化合物を使用することができる。ここで、パラジウム化合物とは、金属元素としてパラジウム元素を含有する化合物である。
これらのパラジウム化合物は、水和物又は水溶液に溶解させた状態で用いてもよく、1種類又は2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
安定化処理とは、還元処理により活性化した触媒を安定化させるために行なう処理で、通常、低濃度の酸素を含む不活性な気体の流通下で一定時間放置する。不活性な気体中には、酸素等を少量含有していてもよい。この安定化処理により、還元処理後の触媒を空気中で取り扱う際に、急激な触媒中の金属の酸化による発熱を防ぐことができ、取り扱いが容易となる。安定化処理に使用される不活性な気体中に含まれる酸素濃度は、特に限定されないが、通常1体積%以上、好ましくは2体積%以上、より好ましくは3体積%以上であり、通常15体積%以下、好ましくは10体積%以下、より好ましくは6体積%以下である。処理に使用する不活性な気体中の酸素濃度を上記範囲内にすることで、瞬時の発熱や、その発熱による触媒の劣化を防止することができ、十分に安定化をすることができる。
本発明の実施態様における水素源としては特に限定はされないが、反応終了後に分離精製の必要がない水素ガスを用いることが望ましい。
また水素雰囲気下における水素ガスの水素濃度は、特に限定はされないが、通常70体積%以上、好ましくは80体積%以上、より好ましくは90体積%以上であり、上限は通常100体積%であり、好ましくは95体積%以下である。
反応容器の使用効率を上げる等の生産性の向上の面からは、無溶媒下で行うことが望ましい。一方、使用するフラン化合物が無溶媒下で重合反応や分解反応が進行しやすいものの場合は、適宜溶媒を使用し、反応混合物の濃度を希釈して行なうことが望ましい。
また反応途中で温度を変更する場合としては具体的には、まず第一の温度で反応を開始し、フラン環の水素化を進行させた後、第一の温度より高温の第二の温度で反応させて、原料となる前記フラン化合物の置換基の還元反応を進行させ、反応を押し切るといった方法を取ることができる。
特に前記還元反応では、前記第二の温度として90℃以上、150℃以下の温度域で反応する工程を含むことにより、目的物である前記テトラヒドロフラン化合物の選択率及び収率を向上させることができる。本発明の製造方法は、水素化分解が起こりにくいため、還元反応を前記温度範囲内で行なうことにより、高い触媒活性と選択性が得られ、生産性が向上する点で好ましい。
連続反応においては、運転条件は特に限定はされないが、水素流量は、通常供給される原料フラン化合物の水素化されうる2重結合に対して1倍モル量以上の水素流量を供給する。好ましくは10倍モル量以上であり、通常は100倍モル量以下である。当該範囲であれば水素の物質移動が反応の律速段階とならないためである。
そのため反応中間体としては、フラン化合物が有する置換基の一部または全部が還元されたヒドロキシメチル基等を有するフラン化合物や、前記フラン化合物のフラン環構造の一部または全部が還元された置換基を有していてもよいテトラヒドロフラン化合物が挙げられる。本発明の製造方法には、上記のような反応中間体の還元反応も含まれるものとする。
なお前記選択率は、下記の通りの計算式で算出し、転化率と選択率の積として収率を求めた。本発明の方法に供する前記フラン化合物を「原料フラン化合物」とし、反応開始時の前記原料フラン化合物を「仕込原料フラン化合物」とした際、以下で表される。
転化率(%) = 100−(反応後の原料フラン化合物(mol)/ 仕込原料フラン化合物(mol))×100
選択率(%) =(反応後の目的テトラヒドロフラン化合物(mol))/
[{1−(反応後の原料フラン化合物(mol)/ 仕込原料フラン化合物(mol))}×仕込フラン化合物(mol)]×100
特にBHTFは、原料にバイオマス由来のHMFを使用するため、バイオマスポリマー原料となる点で重要なモノマーである。
実施例で得られた反応混合物のガスクロマトグラフィー(以下、GC)測定条件は以下の通りである。
装置 :島津製作所社製 GC−14A
カラム :Inertcap pure wax 0.3mm×50m、膜厚0.25μm
カラム温度 :80℃から250℃まで
昇温速度 :10℃/分
検出器 :FID
キャリアーガス :He
サンプル注入量 :0.4μl
装置 :アジレントテクノロジーズ社製 1100シリーズ
カラム :野村化学社製 Develosil C30 4.6mm×100mm、
粒径3μm
溶離液 :A液 0.05質量% HClO4水溶液
B液 アセトニトリルを用いたグラジエント分析
A液/B液=95/5(体積比)から20分間で、A液/B液
=0/100(体積比)へ変化させた後、5分間保持
カラム温度 :40℃
流速 :1.0mL/min
注入量 :10μL
検出波長 :280nm及び210nm
装置 :BRUKER Ultra Shield
周波数 :400MHz
溶媒 :DMSO−d6
5−ヒドロキシメチル−2−フルアルデヒド(HMF)0.5g(4.0mmol、アルドリッチ社製)、シクロヘキサノール0.5g(HMF濃度50質量%)、トリノルマルオクチルアミン0.13g(0.38mmol)、及び5質量%Pd/C触媒0.2gを、内容積70mlのオートクレーブ中でアルゴン雰囲気下、攪拌子存在下で混合し、原料混合物とした。前記原料混合物を含むオートクレーブを密閉後、H2圧力8MPaとなるようにH2を仕込んだ。前記オートクレーブを反応温度である150℃に設定した電気炉内に設置して昇温し、15分経過した時点を反応開始とした。反応開始から1時間経過後、オートクレーブを電気炉から取り出し、室温まで放冷し、残圧をパージした後、前記反応に供した後のオートクレーブ中の反応混合物を全量回収した。
前記反応混合物にTHFを2.7g加えて均一化した後、約2gを採取し、0.45μmシリンジフィルターにより濾過した後に秤量し、内部標準としてジグライムを0.2g加え、GC測定用サンプルとした。
このGC測定用サンプルを、上記条件によるGC分析を行ない、HMF転化率、BHTF収率を求めた。また、ジメチルフラン、ジメチルテトラヒドロフラン、5−ヒドロキシメチル−2−メチルフラン、5−ヒドロキシメチル−2−メチルテトラヒドロフランを合計した水素化分解物収率を求めた。結果を表1に示した。
実施例1における原料混合物のうち、シクロヘキサノールに替えてテトラヒドロフラン1.5g、トリノルマルオクチルアミンの添加量を0.03g(0.09mmol)に変えた以外は、実施例1と同様に反応混合物を調製の後、反応温度を90℃、反応開始からの反応時間を4時間とした以外は同様に反応を行ない、反応混合物を回収した。
反応混合物回収後は、実施例1と同様の方法でGC分析を行なった。結果を表1に示した。
実施例1における原料混合物中に、ノルマルトリオクチルアミンを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様の方法で反応を行った。結果を表1に示す。
Dean-Stark管と還流管を取り付けた内容積100mlの4つ口フラスコ中に、トリグライム24g、硫酸アルミニウム14−18水和物1.6gをこの順番で入れ、窒素シールをした。この4つ口フラスコを、120℃の湯浴上で加熱、撹拌した。
次に50質量%フルクトース水溶液15.8gを、前記フラスコに取り付けた滴下ロートを用いて約15分間かけて滴下した。滴下終了後、2時間経過後前記フラスコ中の反応混合物と留出した水を抜き出した。抜き出した反応混合物を、脱塩水約80倍量を加えて希釈し、0.45μmのフィルターで濾過し、上記のLC条件を用いて分析を行ない、反応混合物中に含まれるHMF量の定量を行ったところ7.0質量%であった。
上記合成例1で製造した反応混合物であるHMF含有トリグライム溶液2g(HMF換算で0.14g:1.1mmol)、トリノルマルオクチルアミン0.03g(0.09mmol)、及び5質量%Pd/C触媒0.1gを、内容積70mlのオートクレーブ中で、アルゴン雰囲気下、攪拌子存在下で混合し、原料混合物とした。前記原料混合物を含むオートクレーブを密閉後、H2圧力4MPaとなるようにH2を仕込んだ。
前記オートクレーブを反応温度である90℃に設定した電気炉内に設置して昇温し、15分経過した時点を反応開始とした。反応開始から4時間経過後、オートクレーブを電気炉から取り出し、室温まで放冷後、残圧をパージした後、オートクレーブ中の反応混合物を全量回収した。
オートクレーブ回収物約2gを採取し、0.45μmシリンジフィルターにより濾過した後に秤量し、内部標準としてジグライムを0.2g加え、GC測定用サンプルとした。
以下、実施例1同様にGC分析を行なった。結果を表1に示した。
合成例1において原料混合物中に硫酸ナトリウム8.0gを加えた以外は、合成例1と同様に反応を行ない、反応混合物を回収した。反応混合物中に含まれるHMF量は9.8質量%であった。
(実施例4)
実施例3における原料混合物に、トリノルマルオクチルアミンを添加しなかったこと以外は実施例3と同様の方法で反応を行ない、GC分析を行った。結果を表1に示す。
この傾向は、実施例2、3及び4と、比較例2の比較においても同様で、反応温度を下げた場合も同様の傾向があることがわかる。
すなわちフラン化合物を還元し、2−ヒドロキシメチル基を有するテトラヒドロフラン化合物を製造する際に、塩基を共存させることにより、ヒドロキシメチル基の分解を抑制することができるため、目的物の収率を飛躍的に向上させることができることがわかる。
これは塩基を添加することにより、使用するPd触媒周辺の酸点が中和され、また塩基がPdに配位することで適度に活性が弱められることで、水素化時におけるヒドロキシメチル基の分解が抑制できたものと考えられる。
HMFを原料とする場合、2,5−フランジメタノール、5−ヒドロキシ−2−ホルミル−テトラヒドロフランが反応中間体となる。これらをBHTFまで水素化して押し切る場合に、ヒドロキシル基の水素化分解が進行してしまうことがあった。この場合も、触媒に塩基を添加した系であれば、水素化分解が抑制されており、反応を押切ることが可能で、収率を向上させることができた。
オートクレーブ(70ml)に、5−ヒドロキシメチル−2−フルアルデヒド(HMF:アルドリッチ社製)1.0g(7.9mmol)、テトラヒドロフラン1.0g(原料液を溶質濃度50質量%に調製)、トリノルマルオクチルアミン0.065g(0.18mmol)、及び5質量%Pd/C触媒0.2gを、内容積70mlのオートクレーブ中でアルゴン雰囲気下、攪拌子存在下で混合し、原料混合物とした。前記原料混合物を含むオートクレーブを密閉後、H2圧力8MPaとなるようにH2を仕込んだ。前記オートクレーブを反応温度である90℃に設定した電気炉内に設置して昇温し、15分経過した時点を反応開始とした。反応開始から4時間経過後、電気炉の温度を150℃に上昇させ、その後1時間反応させた。反応終了後はオートクレーブを電気炉から取り出し、室温まで放冷後、残圧をパージした後、反応に供したオートクレーブ中の反応混合物を全量回収した。
前記反応混合物にTHFを4.5g加えて均一化した後、約2gを採取し、0.45μmシリンジフィルターを用いて濾過した後、(ロータリーエバポレーターを用いて)減圧留去し、ジメチルスルホキシド−d6を加えてNMR測定サンプルとした。前記NMR測定サンプルを、上記の方法により1H−NMR測定を行なった。結果を表2に示す。
HMF0.5g(4.0mmol)、テトラヒドロフラン0.5g、エチレンジアミン0.03g(0.04mmol)、及び5質量%Pd/C触媒を0.1gを用いて原料混合物を調製し、反応に供した以外は、実施例5と同様の方法で反応を行ない、得られた反応混合物を実施例5と同様に1H−NMR測定を行なった。結果を表2に示す。
実施例6の反応混合物において、エチレンジアミンに替えてジイソプロピルエチルアミン0.03g(0.23mmol)を用いた以外は実施例5と同様の方法で反応を行ない、得られた反応混合物を実施例5と同様に1H−NMR測定を行なった。結果を表2に示す。
Claims (7)
- フラン化合物を還元反応に供し、テトラヒドロフラン化合物を製造する方法であって、前記還元反応が、水素雰囲気において下記一般式(1)で表されるフラン化合物を塩基の共存下、パラジウム触媒と接触させて還元し、下記一般式(2)で表されるテトラヒドロフラン化合物を得ることを特徴とする、テトラヒドロフラン化合物の製造方法。
- 前記塩基が、アミン類である、請求項1に記載のテトラヒドロフラン化合物の製造方法。
- 前記還元反応において用いられる塩基の含有率が、前記パラジウム触媒に含まれるパラジウム原子に対し、50mol%以上、5000mol%以下である、請求項1または2に記載のテトラヒドロフラン化合物の製造方法。
- 前記パラジウム触媒が、炭素、シリカ及びアルミナから選ばれる少なくとも1種に担持された触媒である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のテトラヒドロフラン化合物の製造方法。
- 前記フラン化合物と前記パラジウム触媒とを、90℃以上、150℃以下の温度で接触させる工程を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載のテトラヒドロフラン化合物の製造方法。
- 前記一般式(2)において、Rcがヒドロキシメチル基である請求項1〜5のいずれか1項に記載のテトラヒドロフラン化合物の製造方法。
- 前記テトラヒドロフラン化合物中に含まれるtrans体の含有率が、前記テトラヒドロフラン化合物の全量に対し、25mol%以上である、請求項6に記載のテトラヒドロフラン化合物の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014163729A JP6269384B2 (ja) | 2014-08-11 | 2014-08-11 | テトラヒドロフラン化合物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014163729A JP6269384B2 (ja) | 2014-08-11 | 2014-08-11 | テトラヒドロフラン化合物の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016037486A JP2016037486A (ja) | 2016-03-22 |
JP6269384B2 true JP6269384B2 (ja) | 2018-01-31 |
Family
ID=55528871
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014163729A Active JP6269384B2 (ja) | 2014-08-11 | 2014-08-11 | テトラヒドロフラン化合物の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6269384B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113651780A (zh) * | 2021-09-27 | 2021-11-16 | 浙江糖能科技有限公司 | 一种2,5-四氢呋喃二甲醇的制备方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102241649A (zh) * | 2011-07-08 | 2011-11-16 | 陈飞 | 3-四氢呋喃甲醇的制备方法 |
JP6168044B2 (ja) * | 2012-03-09 | 2017-07-26 | 宇部興産株式会社 | テトラヒドロフラン化合物の製造方法 |
-
2014
- 2014-08-11 JP JP2014163729A patent/JP6269384B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016037486A (ja) | 2016-03-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9663426B2 (en) | Composite metal catalyst composition, and method and apparatus for preparing 1,4-cyclohexanedimethanol using same | |
JP6280870B2 (ja) | 3−ヒドロキシテトラヒドロフランの製造方法、1,3−ブタンジオールの製造方法 | |
JP6168044B2 (ja) | テトラヒドロフラン化合物の製造方法 | |
JPWO2013073705A1 (ja) | 高純度1,5−ペンタンジオールの製造方法 | |
US20120330066A1 (en) | Production of hydroxy ether hydrocarbons by vapor phase hydrogenolysis of cyclic acetals and ketals | |
JP6345654B2 (ja) | テトラヒドロフランの製造方法 | |
JP6057376B2 (ja) | ヒドロキシメチルフルフラール及び/又はフルフラールの還元方法 | |
JP6269384B2 (ja) | テトラヒドロフラン化合物の製造方法 | |
WO2013012047A1 (ja) | 炭素原子数4の不飽和化合物を原料とする水素化物の製造方法 | |
JP4979230B2 (ja) | テトラヒドロピラン化合物の製造方法及び該製造方法で製造されるテトラヒドロピラン化合物 | |
JP6950511B2 (ja) | ポリアルキレンエーテルグリコール組成物及びその製造方法 | |
JP7031276B2 (ja) | ポリアルキレンエーテルグリコール組成物の製造方法 | |
JP2014047149A (ja) | テトラヒドロフラン化合物の製造方法、並びに水素化触媒及びその製造方法 | |
JPWO2020022364A1 (ja) | 1,3−ビスアシルオキシ−2−メチレンプロパンの製造方法 | |
JP5970998B2 (ja) | 1,4−ブタンジオールの製造方法 | |
JP6842065B2 (ja) | 置換テトラヒドロフランの製造方法 | |
TWI785127B (zh) | 2,5-雙(胺甲基)四氫呋喃之製造方法 | |
JP2015229657A (ja) | ヒドロキシメチルフルフラールの還元方法 | |
JP6842066B2 (ja) | 置換テトラヒドロフランの製造方法 | |
JP5478097B2 (ja) | 2−アルキル−2−シクロアルケン−1−オンの製造方法 | |
CN104857989B (zh) | 一种双胍基铝金属催化剂及其制备方法和应用 | |
CN111448187B (zh) | 环状醚的制造方法 | |
TWI809138B (zh) | 聚伸烷基醚二醇組成物及其製造方法 | |
KR102632488B1 (ko) | 연속 흐름 화학에 의한 bbmo의 합성 방법 | |
Xin et al. | Regioselective hydrogenation of p-phenylphenol to p-cyclohexylphenol over Pd/C catalyst in THF solvent |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170203 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20170418 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171117 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171205 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171218 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6269384 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |