JP6449907B2 - Ｒ−グルコシド、糖アルコール、還元糖アルコールおよび還元糖アルコールのフラン誘導体の合成 - Google Patents

Ｒ−グルコシド、糖アルコール、還元糖アルコールおよび還元糖アルコールのフラン誘導体の合成 Download PDF

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Description

[0001] 本発明は、Ｃ６糖アルコールまたはＲ−グリコシドからの１，２，５，６−ヘキサンテトラオール（HTO）、１，４，５ヘキサントリオールおよび１，２，６ヘキサントリオールの合成に関する。
[0002] Ｒ−グリコシドは、糖系界面活性剤を含むファインケミカルを製造するために重要な中間体として知られている。通常、Ｒ−グリコシドは、糖のアセタールまたはケタール炭素とアルコールの水酸基との間のグリコシド結合の酸触媒形成を伴う、糖によるＲ−アルコールのフィッシャーグリコシド化によって調製される。最も一般的な糖はグルコースである。遊離グルコシドを形成するアルコール部分の置換を介した多糖中のグリコシド結合の切断をもたらす、アルコールによるデンプンまたはセルロースなどの多糖中のグルコース残基の酸触媒フィッシャーグリコシド化によってＲ−グリコシドを調製することもできる。典型的には強酸、高温および高圧が必要とされる。より温和な条件およびあまり高価でない出発材料、特に他の点で用途が限られる出発材料の利用と両立できる機構が、特に工業規模で経済的に有利となるであろう。
[0003] セルロースは植物体の主要成分であり、非栄養素であり、製紙および織物業以外では広くは利用されていない。セルロースは、酸または酵素加水分解を通じてグルコースに変換することができるが、セルロースの頑強な結晶構造のために、加水分解は困難である。既知の酸加水分解法は、典型的には優れた収率のグルコースを得るために濃硫酸を要する。不幸なことに、グルコースは濃硫酸の存在下で分解してヒドロキシメチルフルフラール（「HMF」）を形成し、今度はこれがさらにフミンとして知られるタール状物質に重合し得る。ＨＭＦおよびタール状フミンの形成は、グルコースの収率に悪影響を及ぼし、追加の分離工程を要する。当技術分野で知られている酵素加水分解法も、反応速度の低さおよび費用のために、セルロースのグルコースへの工業規模での変換にとって非実用的であり、酵素は化学修飾されたセルロースを決して加水分解しない。
[0004] 最近、Ｄｅｎｇらが、酸触媒の存在下でのセルロースおよびメタノールのメチルグルコシドへの直接変換を報告した。Ｄｅｎｇら、Ａｃｉｄ−ｃａｔａｌｙｓｅｄ Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｉｎｔｏ Ｍｅｔｈｙｌ Ｇｌｕｃｏｓｉｄｅｓ ｉｎ Ｍｅｔｈａｎｏｌ ａｔ Ｍｏｄｅｒａｔｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ、４６ Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍ．２６６８−７０（2010）。種々の希鉱酸および有機酸を試験し、硫酸が４８％で最良の収率のメチルグルコシドをもたらした。ケギン型ヘテロポリ酸も試験し、Ｈ３ＰＷ１２Ｏ４０が５３％のメチルグルコシドをもたらした。しかしながら、Ｈ３ＰＷ１２Ｏ４０の存在下、エタノール中でのセルロースの変換は、低下した収率の４２％エチルグルコシドをもたらした。固体酸を試験し、ＳＯ３Ｈ基を有する炭素の種々の形態が、６１％で最良の収率のメチルグルコシドを与えた。
[0005] より最近、Ｄｏｒａらが、スルホン化炭素系触媒上でのセルロースのメチルグルコシドへの触媒変換を報告した。Ｄｏｒａら、Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｉｎｔｏ Ｈｉｇｈ Ｙｉｅｌｄｓ ｏｆ Ｍｅｔｈｙｌ Ｇｌｕｃｏｓｉｄｅｓ ｏｖｅｒ Ｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ Ｃａｒｂｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｃａｔａｌｙｓｔ．１２０ Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ３１８−２１（2012）。ＳＯ３Ｈ基を含有する炭素系触媒を合成し、メタノール中でのセルロースの変換について評価した。具体的には、微結晶セルロースをメタノールおよびスルホン化炭素触媒（微結晶セルロースの５０重量％）と１７５℃〜２７５℃の温度で反応させた。最大９２％収率のメチルグルコシドが、２７５℃で１５分の反応時間で得られた。
[0006] ここで、糖アルコールに目を向けると、水素化によってアルキルグリコシドから糖アルコール（すなわち、ソルビトールおよびキシリトールなどのヘキシトールまたはペンチトール）を生成するための既知の方法は現在ない。典型的には、水素化触媒の存在下、高圧で未修飾糖を加熱することによって糖アルコールが生成される。
[0007] 最近、Ｆｕｋｕｏｋａらは、担持白金またはルテニウム触媒を用いてセルロースから糖アルコールを調製することができ、これらの触媒はセルロースの糖アルコールへの変換についての高い活性を示し、担持材料の選択が重要であることを報告した。Ｆｕｋｕｏｋａら、Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｉｎｔｏ Ｓｕｇａｒ Ａｌｃｏｈｏｌｓ．１１８ Ａｇｎｅｗ．Ｃｈｅｍ．５２８５−８７（2006）。この機構は、セルロースのグルコースへの加水分解、引き続いてグルコースのソルビトールおよびマンニトールへの還元を伴う。しかしながら、収率はせいぜい糖アルコールへの約３０％の変換であり、反応は５ＭＰａの高圧で行われた。
[0008] より最近、Ｖｅｒｅｎｄｅｌらは、種々の条件下での多糖の小有機分子へのワンポット変換を概説した。Ｖｅｒｅｎｄｅｌら、Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｏｎｅ−Ｐｏｔ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｍａｌｌ Ｏｒｇａｎｉｃｓ ｆｒｏｍ Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ．１１ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ １６４９−７７（2011）。酸性条件および高圧下でのセルロースの水素化による加水分解（hydrolysis-by-hydrogenation）は「決して単純でない」と分類されたが、最大９０％のソルビトールをもたらすと開示された。可溶性酸を添加することなく水素下、担持金属によるデンプン、イヌリンおよび多糖加水分解物の糖アルコールへの直接加水分解−水素化も開示された。アルミナ上に沈着したルテニウムまたは白金、活性炭上に担持された種々の金属、およびゼオライトがセルロース分解に適した触媒として報告された。セロビオースの分解に対する遷移金属ナノクラスターの効果も開示され、酸性条件がソルビトールをもたらした。異なる研究は、担持ルテニウム触媒上での種々の結晶度のセルロースのポリオールへの変換を観察し、カーボンナノチューブ上に担持されたルテニウムが最良の収率の７３％ヘキシトールを与えた。
[0009] 選択性が高く、代替経路を通じた糖アルコールを生成する費用対効果の高い方法が依然として必要とされている。
[0010] さらに別の主題では、分子１，２，５，６−ヘキサンテトラオール（「HTO」）が高価値化学物質の形成において有用な中間体である。ＨＴＯおよび炭素原子より少ない酸素原子を有する他のポリオールが「還元ポリオール」とみなされ得る。Ｃｏｒｍａらは、概して、少なくとも４個の炭素原子を含有する高分子量ポリオールを使用してポリエステル、アルキド樹脂およびポリウレタンを製造することができることを開示している。Ｃｏｒｍａら、Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｏｕｔｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｏｍａｓｓ ｉｎｔｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、１０７ Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．２４４３（2007）。
[0011] 典型的には反応条件が厳しく、非経済的であるが、ソルビトール水素化分解がＨＴＯを生成することが知られている。米国特許第４８２０８８０号は、亜クロム銅酸の存在下、高温および高圧で、ヘキシトールの有機溶媒中溶液を水素と加熱することを伴う、ＨＴＯの生成を開示している。代表的な出発ヘキシトールとしては、ソルビトールおよびマンニトールが挙げられる。水は反応速度に悪影響を及ぼし、反応を水の非存在下で行うことを要するので、代わりに、エチレングリコールモノメチルエーテルまたはエチレングリコールモノエチルエーテルを唯一の溶媒として使用し、このことは反応することができるソルビトール量に溶解度限界を課す。このような条件下で、有用であることが示されたソルビトールの最大濃度はエチレングリコールモノメチルエーテル中９．４％ｗｔ／ｗｔであり、これはモル収率約２８％のＨＴＯをもたらした。ソルビトール濃度をグリコールモノメチルエーテル中約２％ｗｔ／ｗｔに低下させた同様の反応では、ＨＴＯのモル収率が３８％であったが、低濃度の反応物質はこのような方法を非経済的にする。より最近、米国特許第６８４１０８５号が、ルテニウム含有多元金属固体触媒の存在下、少なくとも１２０℃の温度で、出発材料を水素と反応させることを伴う、ソルビトールを含む６炭素糖アルコールを水素化分解する方法を開示している。ニッケルおよびルテニウム触媒がソルビトール水素化分解のための伝統的な触媒として開示されたが、これらの触媒は主にグリセロールおよびプロピレングリコールなどの低レベルポリオールを生成し、ＨＴＯまたはヘキサントリオールを検出できるほどに生成することが示されなかった。
[0012] 糖アルコールからＨＴＯを生成するための改善した費用対効果の高い触媒および糖アルコール以外の代替基質が依然として必要とされている。
[0013] 別の背景主題で、分子２，５ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフラン（「2,5-HMTHF」）は、典型的にはＨＭＦの触媒還元によって調製される。ＨＭＦの費用、厳しい反応条件および乏しい収率のために、これは非実用的である。例えば、米国特許第４８２０８８０号は、１８０℃〜２３０℃の範囲の温度で、亜クロム酸銅の存在下、少なくとも５０気圧の圧力で、水素を用いたエチレングリコールモノメチルエーテル中でのＨＴＯの２，５−ＨＭＴＨＦへの変換を開示している。
[0014] 概して、セルロースをアルキルグリコシドに変換する、アルキルグリコシドを糖アルコールに変換する、糖アルコールをＨＴＯおよび他の還元ポリオールに変換する、および２，５−ＨＭＴＨＦなどのこのような還元ポリオールの有用な誘導体を作製するための経済的方法を考案することが当技術分野で必要とされている。
[0015] 本開示は、一態様で、実質的に分解生成物を形成することなく、アセチルセルロースパルプからＲ−グリコシドを合成する方法を提供する。これらの方法は、アセチルセルロースパルプからＲ−グリコシド画分を形成するのに十分な時間および温度で、式ＲＯＨ（式中、RはC1〜C4アルキル基である）のアルコール、ならびにホスホン酸およびスルホン酸からなる群から選択される酸触媒の存在下、アセチルセルロースパルプを加熱することを伴う。好ましい実施では、アセチルセルロースパルプが単子葉植物種、例えば、イネ科牧草、トウモロコシ葉茎、竹、麦わら、大麦わら、キビわら、ソルガムわらおよび稲わらからなる群から選択される種に由来する。代表的な実施形態では、酸触媒は式ＲＳＯ３Ｈ（式中、Rはアルキルまたはシクロアルキル基である）のスルホン酸である。
[0016] 別の態様では、本開示は、アルキルグリコシドから糖アルコールを合成する方法を提供する。これらの方法は、Ｒ−グリコシドを糖アルコールおよびＲＯＨ（式中、RはC1〜C4アルキルである）を含む混合物に変換するのに十分な時間および温度および圧力で、Ｒ−グリコシドを含有する溶液を水素化触媒と接触させることを含む。水素化触媒は銅および／またはルテニウムを含有してもよい。水素化触媒が銅を含む場合、溶液は２ｐｐｍ未満の硫化物アニオンおよび１ｐｐｍ未満の塩化物アニオンを含有すべきである。代表的なルテニウム触媒は、炭素上に担持されたルテニウム、ゼオライト上に担持されたルテニウム、ＴｉＯ２上に担持されたルテニウム、およびＡｌ２Ｏ３上に担持されたルテニウムからなる群から選択される。
[0017] 別の態様では、前記方法は組み合わせて、上記のアセチルセルロースパルプからＲ−グリコシドを生成することと、Ｒ−グリコシドをさらに上記の水素化触媒と接触させることとを含むアセチル化セルロースパルプから糖アルコールを生成する方法を提供する。
[0018] 別の態様では、本開示は、１，４，５ヘキサントリオール、，２，６ヘキサンテトラオールおよび１，２，５，６ヘキサンテトロからなる群から選択される少なくとも１種を含む還元糖アルコールを作製する方法を提供する。これらの方法は、少なくとも５０％ｍｏｌ／ｍｏｌの総選択的収率の還元糖アルコールの１つまたは複数を含有する混合物を生成するのに十分な時間および温度および圧力で、水、ならびに、少なくとも２０％ｗｔ／ｗｔのＣ６糖アルコールおよびＣ６糖のＲ−グリコシド（式中、Rはメチルまたはエチル基である）からなる群から選択される出発化合物を含む溶液を、水素およびラネー銅触媒と接触させることを含む。これらの方法のほとんどの有利な実施形態では、反応溶液は２０〜３０％ｗｔ／ｗｔの水および４５〜５５％のＣ２〜Ｃ３グリコールを含む。代表的な実施形態では、溶液は２０〜３０％ｗｔ／ｗｔの水および５０〜５５％ｗｔ／ｗｔのプロピレングリコールを含む。これらの方法は、少なくとも７０％ｍｏｌ／ｍｏｌの還元糖アルコールについての合わせた選択的収率をもたらす。これらの方法の１つの具体的な実施形態は、１，２，５，６ヘキサンテトラオールを作製する方法である。この具体的な実施形態は、少なくとも３５％ｗｔ／ｗｔの選択的収率の１，２，５，６−ヘキサンテトラオールを含有する混合物を生成するのに十分な時間および温度および圧力で、２０〜３０％ｗｔ／ｗｔの水と、４５〜５５％のプロピレングリコールと、少なくとも２０％ｗｔ／ｗｔのＣ６糖アルコールおよびＣ６糖のＲ−グリコシド（式中、Rはメチルまたはエチル基である）からなる群から選択される出発化合物とを含む溶液を、水素およびラネー銅触媒と接触させることを含む。ほとんどの有利な実施形態では、１，２，５，６−ヘキサンテトラオールについての選択的収率は少なくとも４０％ｗｔ／ｗｔである。
[0019] さらに別の態様では、還元糖アルコールから２，５−ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランなどのテトラヒドロフラン誘導体を作製する方法が提供される。一実施形態では、これらの方法は、１，２，５，６−ヘキサンテトラオールを２，５−ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランに変換するのに十分な時間および温度および圧力で、１，２，５，６−ヘキサンテトラオールを含む混合物を、硫酸、ホスホン酸、炭酸および耐水性非ブレンステッドルイス酸からなる群から選択される酸触媒と接触させることを含む。代表的な実施形態では、非ブレンステッドルイス酸はビスマストリフレートおよびスカンジウムトリフレートなどのトリフレート化合物である。他の代表的な実施形態では、酸触媒は硫酸である。好ましい実施形態では、酸触媒はホスホン酸である。
[0020] ある実施形態では、混合物は１，４，５ヘキサントリオールをさらに含み、酸触媒と接触させることによって、１，４，５ヘキサントリオールが２−ヒドロキシエチルテトラヒドロフランにさらに変換される。ある実施形態では、方法は、１，４，５ヘキサントリオールを含む混合物を同じ種類の酸触媒と接触させることによって、２−ヒドロキシエチルテトラヒドロフランを作製することを含む。さらなる方法は、２−ヒドロキシエチルテトラヒドロフランを２，５−ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランから分離することをさらに含んでもよい。特定のさらなる実施形態では、分離した２，５ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランを、２，５−ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランを１，６ヘキサンジオールに変換するのに十分な時間および温度で、酸化レニウム触媒と接触させる。
[0021]本発明のある態様による、Ｒアルコールの存在下、酸触媒上でのアセチル化セルロースからのＲグルコシドの合成、および水素化触媒上での水素化分解を介したＲ−グルコシドからのソルビトールの合成を示す図である。 [0022]本発明の他の態様によるラネーニッケル触媒上でのソルビトールおよび／またはＣ６ Ｒ−グルコシドの水素化分解を介したヘキサントリオールおよび１，２，５，６ヘキサンテトラオールの合成、ならびにそれぞれ本発明のさらに別の態様により非ブレンステッドルイス酸と接触させることによる、１，２，５，６ヘキサンテトラオールからの２，５（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランの合成および１，４，５ヘキサントリオールからの２−ヒドロキシエチルテトラヒドロフランの合成を示す図である。
[0023] アセチルセルロースパルプからのＲ−グリコシドの合成。本開示は、一態様で、アルコールおよび酸触媒の存在下でアセチルセルロースパルプからＲ−グリコシドを合成する方法を提供する。本開示の全体にわたって化学式で一般的に使用される「Ｒ」は、アルキル部分を表す。グリコシドは一般的に、グリコシド結合（すなわち、糖分子と別の官能基、この場合、アルキル部分を連結する種類の共有結合）を含有する物質を指す一方で、グルコシドは一般的に、グルコースに由来するグリコシドを指す。
[0024] 本開示の方法で使用するのに最も適したアセチルセルロースパルプは、単子葉植物種に由来する。好ましくは、単子葉植物種はイネ科牧草、トウモロコシ葉茎、竹、麦わら、大麦わら、キビわら、ソルガムわらおよび稲わらからなる群から選択される。より好ましくは、単子葉植物種は、トウモロコシ葉茎である。アセチルセルロースパルプは業界で既知の任意の方法によって調製することができる。ＷＩＰＯ公開番号ＷＯ２０１３／０４４０４２に開示されている、アセチル化セルロースパルプの調製の１つの非限定的な例は、リグノセルロースバイオマスをＣ１〜Ｃ２酸（すなわち、１個または２個の炭素原子を含有する酸）で処理し、引き続いてＣ１〜Ｃ２酸混和性有機溶媒で洗浄することを伴う。
[0025] 本開示の方法で使用するのに最も適したアルコールは、１〜４個の間の炭素原子を含有するもの：メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールおよびこれらの異性体である。アルコールは、好ましくは少なくとも５：１のアルコールとアセチルセルロースパルプ重量比で存在する。
[0026] 本開示の方法で使用するのに最も適した酸触媒は、式ＲＳＯ３Ｈのスルホン酸またはホスホン酸である。スルホン酸の適しているが、非排他的な例としては、ジノニルナフタレンスルホン酸、６−アミノ−ｍ−トルエンスルホン酸（２−アミノ−５−メチルベンゼンスルホン酸としても知られている）、アルキルベンゼンスルホン酸（最低９７％のベンゼンスルホン酸のC10〜C16アルキル誘導体を含む直鎖アルキルベンゼンスルホン酸である、Calsoft（登録商標）LAS-99として販売されている）、分岐ドデシルベンゼンスルホン酸（Calimulse（登録商標）EM-99として販売されている）およびアルキルアリールスルホン酸（Aristonic（登録商標）酸として販売されている）が挙げられる。酸触媒は均一であっても不均一であってもよい。酸触媒は、好ましくはアルコールの少なくとも０．５重量％および経済的理由のために、好ましくはアルコールの４重量％以下の量で存在する。
[0027] 典型的な方法では、アセチルセルロースパルプを最初に、いずれのＣ１〜Ｃ４アルコールを使用してもよいが、最も典型的にはメタノールまたはエタノールである選択したアルコール中で洗浄する。洗浄したアセチルセルロースパルプを、反応容器中でアルコールおよび酸触媒と合わせ、アセチルセルロースパルプからＲ−グリコシド画分を形成するのに十分な時間および温度で加熱する。次いで、反応容器を室温に冷却する。典型的には、内容物を濾過して残留未反応パルプを除去する。液体画分を液体抽出または蒸留などの標準的な分離法にさらに供して精製したＲ−グリコシド画分を得ることができる。
[0028] 本明細書で提供されるＲ−グリコシドを合成する方法では、反応時間および温度を変化させることができる。２５０℃より上の温度では、分解生成物がＲ−グリコシドの収率に悪影響を及ぼす。１５０℃より下の温度では、アセチルセルロースパルプが実質的に可溶化されず、Ｒ−グリコシドの収率も悪影響を受ける。そのため、好ましい反応温度は１５０〜２５０℃である。本明細書で提供される方法の反応時間の範囲は、典型的には１５分〜４５分の間である。アセチルセルロースパルプをこれらの温度および時間で加熱すると、有意な量のＨＭＦなどの分解生成物の形成を回避しながら、アセチルセルロースパルプが可溶化し、疎水性スルホン酸触媒が可溶化し、Ｒ−グリコシド画分の形成が可能になる。
[0029] 典型的には、これらの方法からのＲ−グリコシドの収率は、アセチルセルロースパルプ中の出発糖の重量の２０％〜６０％の間である。本方法の他の副産物には、レボグルコサン、レブリネート、ヒドロキシメチルフルフラール（HMF）などのフルフラール、およびデキストロースなどのいくつかの可溶性遊離糖が含まれ得る。
[0030] Ｒ−グリコシドからの糖アルコールの合成。本開示は、別の態様で、図１に示されるように、水素および水素化触媒の存在下で、Ｒ−グリコシドから糖アルコールを合成する方法を提供する。本方法によって合成することができる糖アルコールとしては、それだけに限らないが、ソルビトール、マンニトール、イジトール、ズルシトール、タリトールおよび１，４−ソルビタンが挙げられる。
[0031] Ｒ−グリコシドは、商業的供給源から得ることができる、または業界で既知の方法に由来し得る。ある実施形態では、Ｒ−グリコシドが前記の方法によりアセチルセルロースパルプに由来するので、Ｒ−グリコシドのアルキル部分が、好ましくは１〜４個の間の炭素原子を含有する。種々の銅触媒などの他の触媒も有用となり得る。水素化触媒を、銅を含有するものとして選択すると、Ｒ−グリコシドは最小のアニオン、具体的には２ｐｐｍ未満の硫化物アニオンおよび１ｐｐｍ未満の塩化物アニオンを含有すべきである。
[0032] 水素化触媒は、好ましくは酸性である。それだけに限らないが、炭素上に担持されたルテニウム、ゼオライト上に担持されたルテニウム、ＴｉＯ２上に担持されたルテニウムおよびＡｌ２Ｏ３上に担持されたルテニウムを含む、ルテニウムを含有する水素化触媒が糖アルコールの合成に特に有利である。水素化触媒は、好ましくはＲ−グリコシドの０．５〜１２．５％重量の量で存在する。炭素上ルテニウムを使用する代表的な実施では、量がＲ−グリコシドの約５重量％であった。
[0033] 本方法は、反応容器中でＲ−グリコシド、水素化触媒および水を合わせることを含む。空気を反応容器から除去し、室温で水素を所望の圧力に装入する。次いで、反応器を、Ｒ−グリコシドを、糖アルコールを含む混合物に変換するのに十分な時間、十分な温度に加熱する。温度は少なくとも１５０℃であるべきであり、圧力は少なくとも６００ｐｓｉであるべきである。低温および低圧は実質的に低下した収率の糖アルコールをもたらす。適当な温度は１６０℃〜２２０℃の間である。最も典型的には、温度は１７０℃〜１９０℃の間であるべきであり、約１８０℃の温度が最も好ましい。適当な圧力は６００〜１０００ｐｓｉであり、代表的な圧力は約８５０ｐｓｉである。反応時間は、典型的には２〜４時間である。
[0034] 好ましい条件下では、Ｒ−グリコシド変換率がほぼ１００％に達し、ソルビトールへのモル変換率が少なくとも８５％になる。精製したＲ−グリコシドを用いるある非限定的な例では、モル変換率が９７％、または、さらに１００％に達した。
[0035] １，２，５，６−ヘキサンテトラオールおよびヘキサントリオールの合成。別の態様では、本開示は、ラネー銅触媒の存在下、水素を用いた水素化によって、水を含む溶液中少なくとも２０％ｗｔ／ｗｔとして存在するＣ６ Ｒ−グリコシドまたはＣ６糖アルコールである出発化合物から、１，４，５ヘキサントリオール、１，２，５，６ヘキサンテトラオールおよび１，２，６−ヘキサントリオールからなる群から選択される少なくとも１種を含む所望の化合物を合成する方法を提供する。ラネー銅触媒は、商業的供給源（例えば、WR Grace & Co、米国）から得てもよいし、または当業者に既知の方法によって調製してもよい。典型的には、ラネー銅触媒を調製する方法は、銅アルミニウム合金をアルカリ処理して、合金の表面部分からアルミニウムをエッチングすることを伴う。
[0036] 好ましくは、ラネー銅触媒を反応器中に固定床として配置し、ラネー触媒は出発化合物の重量の５％〜３０％で存在する。ＵＳ４８２００８０に記載されている亜クロム酸銅触媒またはスポンジ銅（実施例６参照）などの他の銅触媒と対照的に、ラネー銅を用いる反応は１，２，５，６ヘキサンテトラオール、１，４，５ヘキサントリオールおよび１，２，６−ヘキサントリオールについて高いモル選択性で、水の存在下で行うことができ、これによって水が唯一の溶媒である場合、出発材料を反応混合物の５０％ｗｔ／ｗｔ以上まで溶解することが可能になり、所望の化合物についての合わせた選択性は少なくとも５０％ｍｏｌ／ｍｏｌとなる。
[0037] いくつかの実施形態では、水が唯一の溶媒であり得るが、特に有利な実施形態では、溶媒は２０〜３０％ｗｔ／ｗｔの水と４５〜５５％ｗｔ／ｗｔのＣ２〜Ｃ３グリコールの混合物である。この場合、出発材料が反応混合物の１５％〜３５％ｗｔ／ｗｔとなり得る。最も有利な実施形態では、Ｃ２〜Ｃ３グリコールはプロピレングリコールである。好ましい実施では、出発材料（C6糖アルコールまたはC6アルキルグリコシド）は反応混合物の少なくとも２０％ｗｔ／ｗｔである。代表的な実施形態では、出発材料は反応混合物の約２５％ｗｔ／ｗｔである。理論によって拘束されるわけではないが、水とプロピレングリコールの混合物は出発材料の最大３５％まで可溶化するのに十分な水を有するという最適な釣り合いをとる一方、十分なＣ２〜Ｃ３グリコールの存在によってより多くの水素を反応混合物に可溶化することが可能になり、ラネー銅触媒の寿命がさらに延長されると考えられる。出発材料がＣ６ Ｒ−グリコシドまたはＣ６糖アルコールである場合、これらの条件下でのラネー銅を用いる反応はＨＴＯおよび１，４，５ヘキサントリオールについての高い選択性を有し、これらの合わせた種は６０％超、ほとんどの場合、７０％超のモル収率を占める。典型的には、ＨＴＯ自体が出発材料から少なくとも３５％、より典型的には少なくとも４０％のモル収率を占める。
[0038] 方法の第１のサブセットは、ラネー銅触媒の存在下でのＣ６ Ｒ−グリコシドからのＨＴＯの合成を伴う。Ｒ−グリコシドは、商業的供給源から得ることができる、または業界で既知の方法に由来し得る。ある実施形態では、Ｒ−グリコシドは本明細書で前記のアセチル化セルロースパルプから得られたエチルグルコシドである。しかしながら、反応は任意のＲ−グリコシド（式中、R基はC1〜C4アルキル基である）を使用することができる。最も好ましくは、Ｒ基がメチルまたはエチルであり、最も一般的に入手可能なグリコシドはメチルグルコシドまたはエチルグルコシドである。
[0039] 方法の第２のサブセットは、同じ触媒の存在下でのＣ６糖アルコールからのＨＴＯの合成を伴う。糖アルコールは、商業的供給源から得ることができる、または業界で既知の方法に由来し得る。ある実施形態では、糖アルコールを、Ｃ６糖またはＣ６ Ｒ−グリコシドの水素化によって得ることができる。例えば、ソルビトールは、典型的にはラネーニッケル触媒上でのグルコースの水素化によって得られる。エチルグルコシドは、本明細書で前記の方法によりアセチルセルロースパルプの水素化によって得ることができる。
[0040] 本方法は、一態様で、好ましくはラネー銅の固定床を含有する反応容器中で、Ｒ−グリコシドまたは糖アルコールを水および任意選択により、より好ましくはＣ２〜Ｃ６グリコールと合わせることを含む。空気を反応容器から除去し、室温で水素を指定された圧力に装入する。次いで、反応器を、出発材料を、Ｃ６糖アルコールまたはＣ６ Ｒ−グリコシドの場合、ＨＴＯと１，４，５ヘキサントリオールの混合物である、所望の物質を含有する混合物に変換するのに十分時間、十分な温度に加熱する。最良の反応条件下では、出発材料の９８％超が変換され、ＨＴＯおよび１，４，５ヘキサントリオールについての選択性は、水のみを使用する場合、少なくとも５０％ｍｏｌ／ｍｏｌとなり、水とプロピレングリコールなどのＣ２またはＣ３グリコールの組み合わせを溶媒として使用する場合、６０％超、および、さらに７０％超になる。このような条件下で、ＨＴＯは出発材料から少なくとも３５％、より好ましくは少なくとも４０％のｍｏｌ／ｍｏｌ収率である。
[0041] 本明細書で提供されるＨＴＯを合成する方法では、圧力、温度および反応時間を変化させることができる。好ましくは、温度が１７５℃〜２５０℃の間である。代表的な実施形態では、温度は１９０℃〜２１５℃である。圧力は、好ましくは５００ｐｓｉ〜２５００ｐｓｉの間である。より典型的な実施形態では、圧力は８００〜２０００ｐｓｉの間である。ある代表的な実施形態では、圧力は約１８００ｐｓｉである。バッチ式反応器では、反応時間は、好ましくは１時間〜４時間の間、より好ましくは３時間である。連続反応系では、出発材料の入力流および水素の流量を調整して、ラネー銅触媒と接触する出発材料の最適滞留時間を得る。典型的な実験室規模の例では、水素流量が８００〜１０００ｍＬ／分であり、ソルビトール溶液流量が０．２５ｍＬ／分であり、２時間の平均滞留時間が得られる。
[0042] 上で論じられる主なヘキサントリオールに加えて、Ｃ６糖またはＲ−グルコシドを水素化分解する同方法は、１，２，５ヘキサントリオール、１，２ブタンジオール、１，２，３ブタントリオール、プロピレングリコール、エチレングリコールおよび少量などの他のポリオールを生成する。プロピレングリコールおよび水の存在下などのＨＴＯ合成が最適である条件下では、１，２ブタンジオールが、ＨＴＯおよび１，４，５ヘキサントリオール後に作られる第３の主生成物となる。
[0043] 同様に、リボトール、キシリトールおよびアラビトールなどのＣ５糖アルコール、ならびにＲ−グリコシドも本明細書で提供されるラネーニッケル上での水素化分解に供することができ、主生成物としての１，２，５ペンタントリオールが、１，２ブタンジオール、１，２，４ブタントリオール、グリセロール、エチレングリコールおよびプロピレングリコールと一緒に生成する。エリスリトールもラネーニッケル上での水素化分解によって還元して、主生成物としての１，２ブタンジオールを、１，２，４ブタントリオール、２，３ブタンジオール、プロピレングリコールおよびエチレングリコールと一緒に形成することができる。
[0044] ポリオールのテトラヒドロフラン誘導体への分子内環化 ＨＴＯとヘキサントリオール、特に１，４，５ヘキサントリオールの重要な使用は、これらの分子が図２に示されるように、酸の存在下で分子間環化を容易に受けて、有用なテトラヒドロフラン（THF）誘導体を形成することができることである。環化反応は、ポリオールから水分子を放出する脱水である。Ｃ６糖アルコールのラネーニッケル触媒水素化分解からの２つの主要なポリオールはＨＴＯおよび１，４，５ヘキサントリオールである。ＨＴＯは環化を受けて、ポリマーまたは１，６ヘキサンジオールを調製するための有用な出発材料である２，５−ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフラン（2,5 HMTHF）を形成する。同じ条件下で、１，４，５ヘキサントリオールは環化を受けて、有益な溶媒であり、医薬分野で有用な２−ヒドロキシエチルテトラヒドロフランを形成する。有利には、これらの化合物のそれぞれのＴＨＦ誘導体への酸触媒分子内環化によって、互いに、ならびに未反応のままであり得る出発糖アルコールおよびヘキサンポリオールから、ＴＨＦ誘導体を容易に分離することが可能になる。
[0045] 好ましい実施形態で言及されるように、酸触媒は、好ましくは硫酸、ホスホン酸、炭酸または耐水性非ブレンステッドルイス酸からなる群から選択される。驚くべきことに、リン酸はほとんどの条件下で全く働かないが、均一触媒として存在するホスホン酸が並外れてよく働くことが分かった。グリコシドの形成に使用される不均一ホスホン酸触媒も有用であり得ることも事実であり得る。
[0046] 耐水性非ブレンステッドルイス酸は、ブレンステッド酸で水素が電子を受容するように電子を受容するが、水素以外の受容体を使用し、水の存在下での加水分解に耐性である分子種である。代表的な耐水性非ブレンステッドルイス酸は、ビスマス（ＩＩＩ）トリフレートおよびスカンジウム（ＩＩＩ）トリフレートによって本明細書で例示されるトリフレート化合物である。他の適当なトリフレートとしては、それだけに限らないが、銀（Ｉ）トリフレート、亜鉛（ＩＩ）トリフレート、ガリウム（ＩＩＩ）トリフレート、ネオジム（ＩＩＩ）トリフレート、アルミニウムトリフレート、インジウム（ＩＩＩ）トリフレート、スズ（ＩＩ）トリフレート、ランタン（ＩＩＩ）トリフレート、鉄（ＩＩ）トリフレート、イットリウム（ＩＩＩ）トリフレート、タリウム（Ｉ）トリフレート、ガドリニウム（ＩＩＩ）トリフレート、ホルミウム（ＩＩＩ）トリフレート、プラセオジム（ＩＩＩ）トリフレート、銅（ＩＩ）トリフレート、サマリウム（ＩＩＩ）トリフレート、イッテルビウム（ＩＩＩ）トリフレート水和物、およびニッケル（ＩＩ）トリフレートが挙げられる。他の適当な耐水性非ブレンステッドルイス酸としては、それだけに限らないが、塩化ビスマス（ＩＩＩ）、塩化インジウム四水和物、塩化スズ（ＩＩ）、塩化アルミニウム六水和物、酢酸銀（Ｉ）、硫酸カドミウム、酸化ランタン、塩化銅（Ｉ）、塩化銅（ＩＩ）、臭化リチウムおよび塩化ルテニウム（ＩＩＩ）が挙げられる。好ましくは、酸触媒が、反応混合物中に出発材料の０．０５％〜５％ｍｏｌ／ｍｏｌの範囲で存在する。さらに別の代替酸触媒は炭酸であり、これは圧力下および二酸化炭素の存在下、水中で反応を行って生成することができる。
[0047] 本方法は、残留未反応糖アルコールもしくはＣ６ Ｒ−グリコシドを含むまたは含まないＨＴＯ、ヘキサントリオールまたはこれらの混合物のいずれかを酸触媒と合わせることを含む。１つの実施では、ＨＴＯおよびヘキサントリオールを最初に例えば、蒸留によって互いに分離することができる。他の実施では、ラネー銅上での糖アルコールまたは６Ｃ Ｒ−グリコシドの水素化分解から生じた反応混合物全体を使用し、後のＴＨＦ誘導体を蒸留によってその後分離することができる。酸触媒が硫酸または非ブレンステッドルイス酸化合物である場合、反応混合物を好ましくは０．４ｐｓｉ未満の真空下に置き、ヘキサントリオールおよびＨＴＯを上記のそれぞれのテトラヒドロフラン誘導体に変換するのに十分な時間加熱する。反応を炭酸の存在下で行う場合、反応を典型的には少なくとも６２５ｐｓｉの圧力下で行う。
[0048] 本明細書で提供される方法では、温度、圧力および反応時間を変化させることができる。酸触媒をＣＯ２から産生しない場合、温度は、好ましくは１１０℃〜１５０℃の間である。硫酸またはトリフレート触媒を用いる方法では、温度、圧力および反応時間を変化させることができる。好ましくは、温度が１２０℃〜１５０℃の間である。１２０℃より下の温度は、閉環を果たすのに十分な熱エネルギーをもたらすことができない。１５０℃により上の温度は、不要な副産物の形成を誘導する。ビスマストリフレートまたはスカンジウムトリフレートなどのトリフレートを酸触媒として使用する場合、温度は、より好ましくは約１３０℃である。
[0049] さらに、酸触媒環化は、好ましくは脱水によって形成される水の除去およびその後の所望のＴＨＦ誘導体生成物の回収を容易にするために真空下で行われる。真空は、好ましくは３．０〜６．０ｐｓｉの圧力範囲内にある。３．０ｐｓｉより下の圧力は、低沸点および高蒸気圧を有する所望のＴＨＦ誘導体のいくつかを蒸発させるおそれがある。６．０ｐｓｉより上の圧力は、反応中に形成する水を除去することができない。０．４ｐｓｉ未満またはさらに０．１ｐｓｉなどの低圧が、低蒸気圧および／または高沸点を有するＴＨＦ誘導体のその後の回収に有用である。
[0050] 適当な反応時間は１〜４時間である。いくつかの実施形態では、反応は１〜２時間未満で完了し、いくつかの実施形態では約１時間で完了する。
[0051] 本明細書で有用な非ブレンステッドルイス酸触媒は全て耐水性である。好ましくは、非ブレンステッドルイス酸触媒は金属トリフレートである。好ましくは、非ブレンステッドルイス酸触媒が均一である。特定の実施形態では、非ブレンステッドルイス酸触媒はビスマストリフレートおよびスカンジウムトリフレートからなる群から選択される。トリフレート酸触媒担持量は、好ましくは出発ポリオールを基準として０．５モル％〜５モル％の間であり、より好ましくは出発ポリオール材料を基準として１モル％の量で存在する。
[0052] 上記化合物に加えて、Ｃ６糖アルコールまたはＲ−グルコシドのラネーニッケル触媒水素化によって得られる他のポリオールとしては、１，２，６ヘキサントリオール、１，２，５ヘキサントリオールおよび１，２，４ブタントリオールが挙げられる。これらの化合物の酸触媒環化は主に、それぞれ１−メタノールテトラヒドロピラノール、５−メチルテトラヒドロフラン２−メタノールおよび３−ヒドロキシテトラヒドロフランを形成する。
[0053] さらに、Ｃ５糖アルコールをラネーニッケル上で低級ポリオールに還元することもできる。Ｃ５糖アルコールを使用する場合、主な還元ポリオールは１，２，５ペンタントリオールである。この化合物の酸触媒環化は主にテトラヒドロフラン−２メタノールを形成する。
[0054] 以下の表１に示されるように、ポリオールのその環化誘導体への明らかに完全な変換が可能である。表１中でおよびある非限定的な実施例によって証明されるように、出発糖アルコールのほぼ完全な変換が最大８３％ｍｏｌ／ｍｏｌ収率で達成された場合、環化ＴＨＦ誘導体をそれぞれの出発ポリオール化合物から得ることができる。本明細書で使用する場合、「ほぼ完全な変換」は、出発化合物（複数可）の少なくとも９７％が反応で消費されることを意味する。
Figure 0006449907
[0055] ポリオールから作製した２，５−ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランおよび他のＴＨＦ（およびピラン）誘導体は、蒸留によって、互いにおよび未反応ポリオールから容易に分離することができる。その後、２，５−ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランは、２，５−ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランを１，６ヘキサンジオールに変換するのに十分な時間および温度で、酸化レニウム触媒と接触させることによってフラン環の酸化を介して、１，６ヘキサンジオールに変換することができる。好ましくは、酸化レニウム触媒は酸化ケイ素をさらに含む。
[0056] 以下の実施例を提供して本発明の種々の態様を示すが、これらの実施例は本発明を限定することを何ら意図していない。当業者であれば、開示される発明の範囲から逸脱することなく、これらの実施例を、アセチルセルロースパルプの異なる供給源、異なるアルコール、異なる酸触媒、異なる水素化触媒、異なるポリオール混合物または異なる条件を用いて本発明の種々の態様を実施するための手引きとして使用することができる。
[0057] 実施例１：アセチル化トウモロコシ葉茎パルプからのエチルグリコシドの調製
ＰＣＴ公開番号ＷＯ２０１３／０４４０４２に記載される方法によって得られたアセチル化トウモロコシ葉茎パルプを、エタノールで洗浄し、濾過し、オーブン乾燥させ、粉砕した。７５ｍＬオートクレーブ反応器に、洗浄し、粉砕したパルプ２ｇ、変性エタノール４０ｇおよびメタンスルホン酸０．２ｇを装入した。反応器系を１８５℃に加熱した。設定温度に達した後、反応器の内容物を１８５℃で３０分間維持した。反応器を室温に冷却し、内容物を濾過した。乾燥した残留パルプ約０．８４ｇを濾液４４．１４ｇから取り出した。出発可溶化パルプからの糖の重量％としての濾液中のエチルグルコシドの収率は、３４％であった。
[0058] 実施例２：アセチル化トウモロコシ葉茎パルプからのメチルグリコシドの調製
アセチル化トウモロコシ葉茎パルプを、エタノールで洗浄し、濾過し、オーブン乾燥させ、粉砕した。７５ｍＬオートクレーブ反応器に、洗浄し、粉砕したパルプ２ｇ、メタノール４０ｇおよびメタンスルホン酸０．２ｇを装入した。反応器系を１８５℃に加熱した。設定温度に達した後、反応器の内容物を１８５℃で３０分間維持した。反応器を室温に冷却し、内容物を濾過した。乾燥した残留パルプ約０．９３ｇを濾液４４．７２ｇから取り出した。パルプ中の出発糖のモル％としての濾液中のモノメチルグルコシドの収率は、４５％であった。
[0059] 実施例３：アセチル化トウモロコシ葉茎パルプからのメチルグリコシドの調製−種々の酸
種々の反応時間および温度および種々の酸を用いて、実施例２に記載される手順に従ったところ、表２に示されるモノメチルグルコシドのモル収率が得られた。ＥＭ−９９は分岐ドデシルベンゼンスルホン酸（Calimulse（登録商標）EM-99として販売されている）であり、ＬＡＳ−９９はアルキルベンゼンスルホン酸（Calsoft（登録商標）LAS-99として販売されている）である。ｐＴＳＡはパラ−トルエンスルホン酸であり、ＭＳＡはメタンスルホン酸である。
Figure 0006449907
[0060] 実施例４：メチルグルコシドからのソルビトールの調製−低温
メチルグルコシド８０．１ｇ、Ｒｕ／Ｃ １０．１ｇおよび水３００ｍＬの混合物を、温度および圧力制御装置を付けたオートクレーブ反応器に添加した。３回水素を浸漬管に通してバブリングさせることによって、空気を除去した。水素を室温において８５０ｐｓｉで装入した。混合物を１４０℃に加熱し、その温度で３時間維持した。反応器を室温に冷却し、残っている水素を放出した。反応器の内容物を濾過して触媒を除去した。濾液を真空下で蒸発させると、５％未満の収率のソルビトールおよび大量の未反応メチルグルコシドが得られた。
[0061] 実施例５：メチルグルコシドからのソルビトールの調製−高温
メチルグルコシド８０．１ｇ、Ｒｕ／Ｃ １０．１ｇおよび水３００ｍＬの混合物を、温度および圧力制御装置を付けたオートクレーブ反応器に添加した。３回水素を浸漬管に通してバブリングさせることによって、空気を除去した。水素を室温において８５０ｐｓｉで装入した。混合物を１６５℃に加熱し、その温度で３時間維持した。反応器を室温に冷却し、残っている水素を放出した。反応器の内容物を濾過して触媒を除去した。濾液を真空下で蒸発させると、９７％収率のソルビトールおよび少量の未反応メチルグルコシドが得られた。
[0062] 実施例６：メチルグルコシドからのソルビトールの調製
メチルグルコシド８０．１ｇ、Ｒｕ／Ｃ １０．１ｇおよび水３００ｍＬの混合物を、温度および圧力制御装置を付けたオートクレーブ反応器に添加した。３回水素を浸漬管に通してバブリングさせることによって、空気を除去した。水素を室温において８５０ｐｓｉで装入した。混合物を１８０℃に加熱し、その温度で３時間維持した。反応器を室温に冷却し、残っている水素を放出した。反応器の内容物を濾過して触媒を除去した。濾液を真空下で蒸発させると、１００％収率のソルビトールが得られた。
[0063] 実施例７：スポンジ銅触媒を用いた水中でのメチルグルコシドからの１，２，５，６ヘキサンテトラオールの調製−比較例
メチルグルコシド８０．１ｇ、スポンジ銅２４．８ｇおよび水３００ｍＬの混合物を、温度および圧力制御装置を付けたオートクレーブ反応器に添加した。３回水素を浸漬管に通してバブリングさせることによって、空気を除去した。水素を室温において８５０ｐｓｉで装入した。混合物を２２５℃に加熱し、その温度で３時間維持した。反応器を室温に冷却し、残っている水素を放出した。反応器の内容物を濾過して触媒を除去した。濾液を真空下で蒸発させると、１，２，５，６−ヘキサンテトラオール（１５％ｗｔ／ｗｔ）およびソルビトール（８５％ｗｔ／ｗｔ）が得られた。
[0064] 実施例８：ラネー銅を用いた水中でのソルビトールからの１，２，５，６ヘキサンテトラオールの調製 低圧
ラネー銅触媒を固定床反応器系に充填した。反応器に水素を６００ｐｓｉで装入し、水素流量を１０００ｍＬ／分で維持した。反応器を２２５℃に加熱した。５０％ｗｔ／ｗｔソルビトールおよび水の溶液を、ＬＨＳＶ＝０．５の速度で反応器系を通して供給した。ソルビトールの変換は９８．５％であり、１，２，５，６−ヘキサンテトラオールは５．８％重量収率であった。
[0065] 実施例９：ラネー銅を用いた水中でのソルビトールからの１，２，５，６ヘキサンテトラオールの調製−高圧
実施例７のようにラネー銅触媒を固定床反応器系に充填した。水素を１８００ｐｓｉで装入し、水素流量を１０００ｍＬ／分で維持した。反応器を２０５℃に加熱した。また５０％ｗｔ／ｗｔソルビトールおよび水の溶液を、ＬＨＳＶ＝０．５の速度で反応器系を通して供給した。ソルビトールの変換は７３％であり、１，２，５，６−ヘキサンテトラオールは２８．８％選択的重量収率であった。他のポリオールは存在したが、定量しなかった。
[0066] 実施例１０：ラネー銅を用いた水／プロピレングリコール中でのソルビトールからの１，２，５，６ヘキサンテトラオールの調製
表３に示されるように、２５％ｗｔ／ｗｔソルビトール、約２５％ｗｔ／ｗｔ水および約５０％重量プロピレングリコールを含有する溶液を、２１０℃および１８００ｐｓｉの圧力で、実施例８および９に記載されるラネー銅固定床反応器系に通過させた。得られた反応混合物をプロピレングリコール（PG）、エチレングリコール（EG）、１，２ヘキサンジオール（1,2-HDO）、１，２ブタンジオール（1,2-BDO）、１，２，６ヘキサントリオール（1,3,6-HTO）、１，４，５ヘキサントリオール（1,4,5-HTO）および１，２，５，６ヘキサンテトラオール（1,2,5,6-HTO）について分析し、結果を表４に示した。
Figure 0006449907
Figure 0006449907
[0067] 実施例１１：硫酸を用いた１，２，５，６ヘキサンテトラオールの２，５−ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランへの変換
濃硫酸０．６ｇおよび１，２，５，６−ヘキサンテトラオール３６ｇの溶液を真空（約２０トル）下１２０℃で１時間反応させた。溶液を室温に冷却し、次いで、水５０ｍＬおよび炭酸カルシウム２ｇを添加して中和した。溶液を濾過し、次いで、真空下で濃縮すると約９６％収率の２，５−ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランが得られた。
[0068] 実施例１２：ビスマストリフレートを用いた１，２，５，６ヘキサンテトラオールの２，５−ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランへの変換
ビスマストリフレート１１０ｍｇおよび３３％ｗｔ／ｗｔ １，２，５，６−ヘキサンテトラオールを含有するソルビトール水素化分解混合物１５１．４１ｇの溶液を真空（５トル未満）下１３０℃で２時間反応させた。溶液を室温に冷却した。高速液体クロマトグラフィー（HPLC）によって分析した試料は、１，２，５，６−ヘキサンテトラオールの完全な変換を示し、理論収率の９３．４％の２，５−ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランが得られたことを示した。
[0069] 実施例１３：スカンジウムトリフレートを用いた１，２，５，６ヘキサンテトラオールの２，５−ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランへの変換
スカンジウムトリフレート８９ｍｇおよび３３％ｗｔ／ｗｔ １，２，５，６−ヘキサンテトラオールを含有するソルビトール水素化分解混合物１６３．５７ｇの溶液を真空（５トル未満）下１３０℃で２時間反応させた。溶液を室温に冷却した。ＨＰＬＣによって分析した試料は、１，２，５，６−ヘキサンテトラオールの完全な変換を示し、理論収率の９１．３％の２，５−ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランが得られたことを示した。
[0070] 実施例１４：ビスマストリフレートを用いた１，２，５，６ヘキサンテトラオールの２，５−ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランへの変換
１，２，５，６ヘキサンテトラオール５４４ｍｇとビスマストリフレート２４ｍｇの混合物を真空（２００トル）下１３０℃で２時間反応させた。得られた残渣を室温に冷却した。ガスクロマトグラフィーによって分析した試料は、残渣が１．２４（重量）％の出発ヘキサン−１，２，５，６−テトラオールおよび６１．３４（重量）％の所望の（テトラヒドロフラン−２，５−ジイル）ジメタノールを含有していることを示した。
[0071] 実施例１４：ホスホン酸を用いた１，２，５，６ヘキサンテトラオールの２，５−ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランへの変換
ＰＴＦＥコーティング磁気攪拌棒を備える三つ口５００ｍＬ丸底フラスコに、約４２重量％の１，２，５，６−ヘキサンテトラオールおよびホスホン酸３．４４ｇ（Ｈ３ＰＯ３、HTOに対して５ｍｏｌ％）で構成される中間相の（mesophasic）灰白色油３００ｇを装入した。１つの口はすりガラス接合で、中心は熱電対をねじ込んだスリーブ式サーモウェルアダプターで、最後はドライアイス冷却２５０ｍＬ洋ナシ型レシーバーを付けた短路冷却器で蓋をした。激しく攪拌しながら、混合物を真空（２０トル）下で４時間１５０℃に加熱した。この時間の後、真空を破壊し、残りの淡い着色油を冷却し、秤量すると、３．０６ｇが得られた。ＧＣ分析は、ＨＴＯの９５ｍｏｌ％が変換され、２，５−ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランについての選択的収率が８８％ｍｏｌ／ｍｏｌであることを示した。
[0072] 実施例１６：１，２，５ペンタントリオールからのテトラヒドロフラン−２−メタノールの調製
ペンタン−１，２，５−トリオール１．０５ｇとビスマストリフレート５７ｍｇの混合物を真空（２００トル）下１３０℃で２時間反応させた。得られた残渣を室温に冷却した。ガスクロマトグラフィーによって分析した試料は、残渣が３６．２４（重量）％の出発ペンタン−１，２，５−トリオールおよび５０．３７（重量）％の所望の（テトラヒドロフラン−２−イル）メタノールを含有していることを示した。
[0073] 実施例１７：１，２，４ブタントリオールからの３−テトラヒドロフラノールの調製
１，２，４ブタントリオール１．００ｇとビスマストリフレート６２ｍｇの混合物を真空（２００トル）下１３０℃で２時間反応させた。得られた残渣を室温に冷却した。ガスクロマトグラフィーによって分析した試料は、残渣が１２．５６（重量）％の出発ブタン−１，２，４−トリオールおよび７６．３５（重量）％の所望のテトラヒドロフラン−３−オールを含有していることを示した。
[0074] 実施例１８：１，２，５ヘキサントリオールからの５−メチルテトラヒドロフラン−２−メタノールの調製
１，２，５ヘキサントリオール８１７ｍｇとビスマストリフレート４０ｍｇの混合物を真空（２００トル）下１３０℃で２時間反応させた。得られた残渣を室温に冷却した。ガスクロマトグラフィーによって分析した試料は、出発ヘキサン−１，２，５−トリオールが完全に変換されていること、および残渣が７５．４７（重量）％の所望のメチルテトラヒドロフラン−２−メタノールを含有していることを示した。異性体２−メチル−４−テトラヒドロピラノールも７．４２％重量収率で生成された。
[0075] 実施例１９：環化のための一般的分析プロトコル
実施例１１〜１８に記載される反応物質の脱水環化が完了したら、反応混合物の試料を取り出し、１〜５ｍｇ／ｍＬ溶液を生成するのに十分な水で希釈した。次いで、これの一定分量を、Ａｇｉｌｅｎｔ １２００（登録商標）シリーズの機器を用いて、以下のプロトコルを使用して、定量化のために高速液体クロマトグラフィー（HPLC）に供した：試料１０μＬを、５ｍＭ硫酸移動相で予め平衡化し、０．８００ｍＬ／分の速度で流した３００ｍｍ×７．８ｍｍ ＢｉｏＲａｄ（登録商標）有機酸カラムに注入した。移動相をイソクラティックに保ち、サイン時間でカラムから溶出する分子標的を屈折率検出（RID）によって測定した。各分析物についての定量法は、少なくとも０．９９５の相関係数を用いた線形回帰分析を適用して、注入前に確立した。

Claims (4)

  1. ２，５−ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランを作製する方法であって、
    １，２，５，６−ヘキサンテトラオールを２，５ビス（ヒドロキシメチル）テトラヒドロフランに変換するのに十分な時間および圧力、１１０℃〜１５０℃の間の温度で、１，２，５，６−ヘキサンテトラオールを含む混合物を、酸触媒であるトリフレート化合物と接触させることを含む、方法。
  2. 前記トリフレート化合物がビスマストリフレート、スカンジウムトリフレートからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記混合物を２０．７〜４１．４ｋＰａの間の真空圧力下で前記触媒と接触させる、請求項１に記載の方法。
  4. 前記混合物を２．７６ｋＰａ未満の真空圧力下で前記触媒と接触させる、請求項１に記載の方法。
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