JP7085474B2 - 少なくとも1種の非プロトン性極性溶媒の存在下の均一系スルホン酸の系統の触媒の存在下での5-ヒドロキシメチルフルフラールの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の主題は、したがって、少なくとも1種の糖を含む供給原料を、5-ヒドロキシメチルフルフラールに転化させるための新規な方法であって、前記供給原料を、均一系スルホン酸の系統の1種または複数種の触媒と、単独または混合物で用いられる少なくとも1種の非プロトン性極性溶媒の存在下、30℃~200℃の温度、0.1MPa~10MPaの圧力で接触させ、前記触媒は、一般式:
式中、Rは、
・ ハロゲン基
・ アルキル基であって、線状または分枝状であり、環式または非環式であり、1~20個の炭素原子を含み、少なくとも1つの置換基により置換されてもされてなくてもよく、該置換基は、
‐ オキソ基
‐ ハロゲン基、および
‐ アリール基であって、縮合型または非縮合型であり、ハロゲン基および/または線状または分枝状の、環式または非環式のアルキル基であって、1~20個の炭素原子を含むものにより置換されてもされてなくてもよい、アリール基
から選択される、アルキル基、
・ アリール基であって、6~14個の炭素原子を含み、少なくとも1つの置換基により置換されてもされてなくてもよく、該置換基は、
‐ アルキル基であって、線状または分枝状の、環式または非環式の、1~20個の炭素原子を含み、少なくとも1つのハロゲン化基または少なくとも1つのニトロ基により置換されてもされてなくてもよい、アルキル基
‐ ハロゲン化基、および
‐ ニトロ基
から選択される、アリール基
から選択される、方法を提供することにある。
(供給原料)
本発明による方法において処理される供給原料は、少なくとも1種の糖、好ましくは、オリゴ糖および単糖から単独または混合物で選択されるものを含む供給原料である。
本発明によると、前記供給原料は、本発明による方法において、均一系スルホン酸の系統の少なくとも1種の触媒と、単独または混合物で用いられる少なくとも1種の非プロトン性極性溶媒の存在下に、30℃~200℃の温度、0.1MPa~10MPaの圧力で接触させられる。
・ ハロゲン基、
・ アルキル基であって、線状または分枝状であり、環式または非環式であり、1~20個の炭素原子を含み、少なくとも1つの置換基により置換されてもされてなくてもよく、該置換基は、
‐ オキソ基、
‐ ハロゲン基、および
‐ アリール基であって、縮合型または非縮合型であり、ハロゲン基および/または線状または分枝状の、環式または非環式のアルキル基であって1~20個の炭素原子を含むものにより置換されてもされてなくてもよい、アリール基
から選択される、アルキル基
・ アリール基であって、6~14個の炭素原子を含み、少なくとも1つの置換基により置換されてもされてなくてもよく、該置換基は、
‐ アルキル基であって、線状または分枝状であり、環式または非環式であり、1~20個の炭素原子を含み、少なくとも1つのハロゲン化基または少なくとも1つのニトロ基により置換されてもされてなくてもよい、アルキル基、
‐ ハロゲン化基、および
‐ ニトロ基
から選択される、アリール基
から選択される。
本発明によると、少なくとも1種の糖を含む供給原料の転化のための方法は、反応チャンバにおいて、少なくとも1種の溶媒の存在下に実施され、前記溶媒は、1種の非プロトン性極性溶媒または非プロトン性極性溶媒の混合物であり、その際の温度は、30℃~200℃であり、その際の圧力は、0.1MPa~10MPaである。
本発明による転化方法の反応の生成物は、5-ヒドロキシメチルフルフラール(5-HMF)である。
以下の実施例において、供給原料として用いられるグルコースおよびフルクトースは工業用であり、さらなる精製なしで用いられる。
メタンスルホン酸(0.018g,0.19mmol)が、NMP(20g)中のフルクトース(2.0g,11.10mmol)の溶液に加えられる。供給原料/触媒の質量比は111である。溶媒/供給原料の質量比は10である。反応媒体は、次いで、120℃で6時間にわたって撹拌される。フルクトースの5-HMFへの転化は、一定分量の溶液の定期的なサンプリングによってモニタリングされる。この一定分量の溶液は、直ちに0℃に冷却され、水に再溶解させられ、イオンクロマトグラフィーによって試験される。6時間後の5-HMFのモル収率は、78%である。不要なフミンの収率は、22%である。
メタンスルホン酸(0.018g,0.19mmol)が、NMP(20g)中のフルクトースおよびグルコースの50重量%/50重量%の混合物(2.0g,11.10mmol)に加えられる。供給原料/触媒の質量比は、111である。溶媒/供給原料の質量比は、10である。反応媒体は、次いで、120℃で6時間にわたって撹拌される。フルクトースおよびグルコースの混合物の5-HMFへの転化は、一定分量の溶液の定期的なサンプリングによってモニタリングされる。この一定分量の溶液は、直ちに0℃に冷却され、水に再溶解させられ、イオンクロマトグラフィーによって試験される。6時間後の5-HMFのモル収率は70%である。不要なフミンの収率は、30%である。
メタンスルホン酸(0.018g,0.19mmol)が、DMSO(20g)中のフルクトース(2.0g,11.10mmol)の溶液に加えられる。供給原料/触媒の質量比は、111である。溶媒/供給原料の質量比は、10である。反応媒体は、次いで、120℃で6時間にわたって撹拌される。フルクトースの5-HMFへの転化は、一定分量の溶液の定期的なサンプリングによってモニタリングされる。この一定分量の溶液は、直ちに0℃に冷却され、水に再溶解させられ、イオンクロマトグラフィーによって試験される。6時間後の5-HMFのモル収率は、82%である。不要なフミンの収率は、18%である。
メタンスルホン酸(0.018g,0.19mmol)が、DMSO(20g)中のフルクトースおよびグルコースの50重量%/50重量%の混合物(2.0g,11.10mmol)に加えられる。供給原料/触媒の質量比は、111である。溶媒/供給原料の質量比は、10である。反応媒体は、次いで、120℃で6時間にわたって撹拌される。フルクトースおよびグルコースの混合物の5-HMFへの転化は、一定分量の溶液の定期的なサンプリングによってモニタリングされる。この一定分量の溶液は、直ちに0℃に冷却され、水に再溶解させられ、イオンクロマトグラフィーによって試験される。6時間後の5-HMFのモル収率は、76%である。不要なフミンの収率は、24%である。
フルクトース(2.0g,11.10mmol)が、NMP(20g)に溶解させられる。溶媒/供給原料の質量比は、10である。反応媒体は、次いで、120℃で6時間にわたって撹拌される。フルクトースの5-HMFへの転化は、一定分量の溶液の定期的なサンプリングによってモニタリングされる。この一定分量の溶液は、直ちに0℃に冷却され、水に再溶解させられ、イオンクロマトグラフィーによって試験される。6時間後の5-HMFのモル収率は1%未満である。不要なフミンの収率は40%である。
フルクトース(2.0g,11.10mmol)が、DMSO(20g)に溶解させられる。溶媒/供給原料の質量比は、10である。反応媒体は、次いで、120℃で6時間にわたって撹拌される。フルクトースの5-HMFへの転化は、一定分量の溶液の定期的なサンプリングによってモニタリングされる。この一定分量の溶液は、直ちに0℃に冷却され、水に再溶解させられ、イオンクロマトグラフィーによって試験される。6時間後の5-HMFのモル収率は、65%である。不要なフミンの収率は、35%である。
Amberlyst 15(0.040g,0.19mmol)が、NMP(20g)中のフルクトース(2.0g,11.10mmol)の溶液に加えられる。供給原料/触媒の質量比は、50である。溶媒/供給原料の質量比は、10である。反応媒体は、次いで、120℃で6時間にわたって撹拌される。フルクトースの5-HMFへの転化は、一定分量の溶液の定期的なサンプリングによってモニタリングされる。この一定分量の溶液は、直ちに0℃に冷却され、水に再溶解させられ、イオンクロマトグラフィーによって試験される。6時間後の5-HMFのモル収率は、45%である。不要なフミンの収率は、55%である。
メタンスルホン酸(0.018g,0.19mmol)が、エタノール(20g)中のフルクトース(2.0g,11.10mmol)の溶液に加えられる。供給原料/触媒の質量比は、111である。溶媒/供給原料の質量比は、10である。反応媒体は、次いで、120℃で6時間にわたって撹拌される。フルクトースの5-HMFへの転化は、一定分量の溶液の定期的なサンプリングによってモニタリングされる。この一定分量の溶液は、直ちに0℃に冷却され、水に再溶解させられ、イオンクロマトグラフィーによって試験される。6時間後の5-HMFのモル収率は、17%である。不要なレブリン酸エチル、5-エトキシメチルフルフラールおよびフミンの収率は、それぞれ、7%、5%および37%である。
Claims (12)
- 前記糖は、オリゴ糖および単糖から単独または混合物で選択される、請求項1に記載の
方法。 - 単糖は、グルコース、マンノースおよびフルクトースから選択され、単独または混合物
で用いられる、請求項2に記載の方法。 - オリゴ糖は、サッカロース、ラクトース、マルトース、イソマルトース、イヌロビオー
ス、メリビオース、ゲンチオビオース、トレハロース、セロビオース、セロトリオース、
セロテトラオース、およびデンプン、セルロースまたはヘミセルロースの加水分解に由来
する多糖の加水分解に由来するオリゴ糖から選択され、これらは、単独または混合物で用
いられる、請求項2に記載の方法。 - Rは、3~10個の炭素原子を含有する分枝状アルキル基である、請求項1~4のいずれか1つに記載の方法。
- Rは、p-トリル基であり、スルホン酸の系統の触媒は、p-トルエンスルホン酸である、請求項1~4のいずれか1つに記載の方法。
- 非プロトン性極性溶媒は、デバイ(D)で表されるその双極子モーメントが2.00超
である非プロトン性極性溶媒から選択される、請求項1~6のいずれか1つに記載の方法。 - 非プロトン性極性溶媒は、ピリジン、ブタン-2-オン、アセトン、無水酢酸、N,N
,N’,N’-テトラメチル尿素、ベンゾニトリル、アセトニトリル、メチルエチルケト
ン、プロピオニトリル、ヘキサメチルホスホラミド、ニトロベンゼン、ニトロメタン、N
,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、スルホラン、N-メチル
ピロリドン、ジメチルスルホキシドおよび炭酸プロピレンから単独または混合物で選択さ
れる、請求項1~7のいずれか1つに記載の方法。 - 非プロトン性極性溶媒は、アセトン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチ
ルアセトアミド、スルホラン、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、炭酸プロ
ピレンおよびγ-バレロラクトンから単独または混合物で選択される、請求項8に記載の
方法。 - 温度は、50℃~200℃であり、圧力は、0.1MPa~8MPaである、請求項1
~9のいずれか1つに記載の方法。 - 供給原料は、溶媒/供給原料の質量比:0.1~200で導入される、請求項1~10
のいずれか1つに記載の方法。 - 均一系スルホン酸の系統の触媒は、供給原料/有機触媒(1種または複数種)の質量比
:1~1000で導入される、請求項1~11のいずれか1つに記載の方法。
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