JP7458147B2 - ２，５－フランジカルボン酸ならびにその中間体および誘導体の製造方法 - Google Patents

２，５－フランジカルボン酸ならびにその中間体および誘導体の製造方法 Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年１月１３日に出願された米国仮出願第62/278,332号の優先権の利益を主張するものであり、この出願は引用によりその全体が本明細書に明示的に援用される。
本開示は、２，５－フランジカルボン酸経路生成物、これに関連するエステル類、アミド類およびポリマー類、ならびにこれらの組成物を製造するための新規方法に関する。
再生可能資源から低コストで製造される２，５－フランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）およびその誘導体は、様々な商業用途に使用できるという大きな可能性を秘めている。たとえば、“Top Value Added Chemicals from Biomass,” Volume I - Results of Screening for Potential Candidates from Sugars and Synthesis Gas, produced by Staff at Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), National Renewable Energy Laboratory (NREL), Office of Biomass Program (EERE); Eds. T. Werpy and G. Petersen (2003)を参照されたい。ＦＤＣＡは、特定の用途において、テレフタル酸やイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸に取って代わることができると考えられている（A. Corma, et al., Chem. Rev., 107:2411 (2007)）。さらに、ＦＤＣＡおよびその誘導体は、他の汎用化学品の製造にも有用である（上掲）。たとえば、ＦＤＣＡを水素化することによって、ナイロンの製造で使用されるアジピン酸を得てもよい（上掲）。芳香族ジカルボン酸は、１年あたり数千万トン単位でポリエステルやポリアミドの製造に使用されている。たとえば“Modern Polyesters: Chemistry and Technology of Polyesters and Copolyesters,” Eds. J. Scheirs and T. Long; Wiley (2013)を参照されたい。
ＦＤＣＡの製造方法は前記文献で報告されている。たとえば、Cormaらは、低選択率および低収率ではあるものの、５－ヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ）を硝酸で直接酸化してＦＤＣＡを製造できることを報告している（A. Cormaら、上掲）。また、Verdeguerらは、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムの存在下で、炭素に担持させた５％Ｐｔを触媒として使用してＨＭＦを酸化することによりＦＤＣＡを得る別の製造方法を報告しているが、その収率は７０％であることが報告されている（J. Mol. Catal. 85:327 (1993)）。この文献では、炭素に担持させた５％Ｐｔ／５％Ｐｂ触媒製剤を１．２５Ｍ塩基性溶液の存在下で使用することによって、ＦＤＣＡの収率を８０％まで上昇させることができたことが報告されている（上掲）。ただし、塩基の量を０．１Ｍまで低下させると、ＨＭＦからＦＤＣＡへの転化は起こらないことが報告されており、高濃度の塩基が、ＦＤＣＡの収率の上昇に重要な必要条件であることが示唆されている（上掲文献を参照されたい）。Bessonらによって過去に報告されている別の方法では、強塩基（Ｎａ２ＣＯ３）とＨＭＦの比率を２：４とした反応条件下で、炭素に担持させたＰｔ／Ｂｉ触媒を使用することによって、１００％に近い選択率でＦＤＣＡを製造できることが報告されている（WO2014/122319を参照されたい）。また、この反応に塩基（たとえばＮａＯＨ、ＫＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３）を加えた補助実験では、ＦＤＣＡの塩（たとえばナトリウム塩またはカリウム塩）が生成されることが示されている。ＦＤＣＡの塩は、ＦＤＣＡ自体よりも水に溶けやすいことが報告されていることから、ＨＭＦの濃度をさらに高くして転化反応を実施できると考えられるため、ＦＤＣＡの塩の生成は有利であると考えられる（上掲）。しかしながら、ＦＤＣＡの塩の生成は、ＦＤＣＡを回収するためにさらなる処理が必要であるという欠点がある（たとえば、ＦＤＣＡの塩からＦＤＣＡを分離する工程および／またはＦＤＣＡの塩からＦＤＣＡに転化する工程がさらに必要となる）。
米国特許第8,338,626号には、テレフタル酸の製造において使用される均一触媒系（Ｃｏ／Ｍｎ／Ｂｒ）とよく似た均一触媒系の存在下で、モノアルコキシメチルフルフラールまたはジアルコキシメチルフルフラールを酸化させることによって、ＦＤＣＡおよびそのエステルを製造できることが記載されている。この特許文献では、フランジカルボン酸類（主要構成成分としてＦＤＣＡを含む）の総収率が最大で８２％であったことが報告されている（上掲）。米国特許第7,700,788号には、アセチルアセトナト白金から特定の操作によって調製された５％Ｐｔ／ＺｒＯ２触媒を使用して、高い酸素（空気）圧下でＨＭＦを酸化してＦＤＣＡを得る方法が記載されている。この方法では、塩基の存在下、酸素圧１５０ｐｓｉにおいて、３重量％のＨＭＦから９０％の収率でＦＤＣＡが得られている。
米国特許第4,977,283号には、活性炭担持Ｐｔ（５％）触媒の存在下において、水とジエチレングリコールジメチルエーテルとからなる塩基非含有溶液中で約１０％の濃度のＨＭＦを酸化する方法が記載されている。ただし、この方法では、５－ホルミルフラン－２－カルボン酸が主生成物として得られ、ＦＤＣＡは低収率（８％）でしか得られていない。
ＦＤＣＡは、プラスチックや他の材料の製造において使用される石油系化合物の代替となりうるバイオ再生可能資源由来化合物であることから、大量のＦＤＣＡを高収率で得ることが可能な、商業規模で利用できる製造方法が望まれている。
一態様において、本開示は、
フラン系酸化基質から２，５－フランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）経路生成物を製造する方法であって、
（ａ）フラン系酸化基質を酸化させてＦＤＣＡ経路生成物を得るための反応混合物を形成させるのに十分な条件下において、フラン系酸化基質と酸化溶媒とを含む酸化供給原料を、不均一系酸化触媒の存在下で酸素と接触させて、ＦＤＣＡ経路生成物を生成させること
を含み、
前記酸化溶媒が、有機溶媒および多成分溶媒からなる群から選択される溶媒であること、
前記反応混合物に実質的に塩基が添加されていないこと、
前記不均一系酸化触媒が固体担体および貴金属を含むこと、ならびに
前記不均一系酸化触媒が複数の細孔を含み、２０ｍ２／ｇ～５００ｍ２／ｇの範囲の比表面積を有すること
を特徴とする方法に関する。
前記貴金属は、白金、金、その組み合わせのいずれであってもよい。前記酸化溶媒は、水および水混和性非プロトン性有機溶媒を含む多成分溶媒であってもよい。前記水混和性有機溶媒は水混和性非プロトン性有機溶媒であってもよい。前記水混和性非プロトン性有機溶媒は、テトラヒドロフラン、グライム類、ジオキサン、ジオキソラン類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、アセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（「ＮＭＰ」）、メチルエチルケトン（「ＭＥＫ」）およびγ－バレロラクトンからなる群から選択することができる。前記グライム類は、モノグライム（１，２－ジメトキシエタン）、エチルグライム、ジグライム（ジエチレングリコールジメチルエーテル）、エチルジグライム、トリグライム、ブチルジグライム、テトラグライムおよびポリグライム類からなる群から選択することができる。前記水混和性有機溶媒は、水混和性軽質有機溶媒および水混和性重質有機溶媒からなる群から選択することができる。水と前記水混和性有機溶媒の比率は、１：６～６：１（ｖ／ｖ）の範囲であってもよく、この範囲内の任意の値であってもよい。水と前記水混和性有機溶媒の比率は１：１（ｖ／ｖ）であってもよい。前記水混和性有機溶媒は、少なくとも１０ｖｏｌ％の多成分溶媒であってもよい。
前記酸化溶媒は、水および２種の水混和性有機溶媒を含む多成分溶媒であってもよい。前記水混和性有機溶媒はいずれも水混和性非プロトン性有機溶媒であってもよい。前記水混和性非プロトン性有機溶媒はそれぞれ、テトラヒドロフラン、グライム類、ジオキサン、ジオキソラン類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、アセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（「ＮＭＰ」）、メチルエチルケトン（「ＭＥＫ」）およびγ－バレロラクトンからなる群から独立して選択することができる。
前記フラン系酸化基質は５－（ヒドロキシメチル）フルフラール（ＨＭＦ）であってもよい。前記フラン系酸化基質は、ジホルミルフラン（ＤＦＦ）、ヒドロキシメチルフランカルボン酸（ＨＭＦＣＡ）およびホルミルフランカルボン酸（ＦＦＣＡ）からなる群から選択することができる。
前記酸化供給原料に含まれる前記フラン系酸化基質の濃度は、少なくとも５重量％であってもよい。前記酸化供給原料中の前記フラン系酸化基質の濃度は少なくとも１０重量％であってもよい。
前記不均一系酸化触媒中の前記貴金属の担持量は、該不均一系酸化触媒の重量の０．３％～５％の範囲であってもよく、この範囲内の任意の値であってもよい。前記不均一系酸化触媒は助触媒をさらに含んでいてもよい。
前記固体担体は、金属酸化物、炭素質材料、ポリマー、金属ケイ酸塩、金属炭化物およびこれらの２種以上の任意の組み合わせからなる群から選択される材料を含んでいてもよい。前記金属酸化物は、シリカ、ジルコニアおよびアルミナからなる群から選択することができる。前記炭素質材料はカーボンブラックであってもよい。前記固体担体は、金属酸化物、炭素質材料、ポリマー、金属ケイ酸塩および金属炭化物からなる群から選択される材料とバインダーとを含む複合材料であってもよい。
前記不均一系酸化触媒は、２５ｍ２／ｇ～３５０ｍ２／ｇの範囲の比表面積もしくはこの範囲内の任意の値の比表面積、２５ｍ２／ｇ～２５０ｍ２／ｇの範囲の比表面積もしくはこの範囲内の任意の値の比表面積、２５ｍ２／ｇ～２２５ｍ２／ｇの範囲の比表面積もしくはこの範囲内の任意の値の比表面積、２５ｍ２／ｇ～２００ｍ２／ｇの範囲の比表面積もしくはこの範囲内の任意の値の比表面積、２５ｍ２／ｇ～１７５ｍ２／ｇの範囲の比表面積もしくはこの範囲内の任意の値の比表面積、２５ｍ２／ｇ～１５０ｍ２／ｇの範囲の比表面積もしくはこの範囲内の任意の値の比表面積、２５ｍ２／ｇ～１２５ｍ２／ｇの範囲の比表面積もしくはこの範囲内の任意の値の比表面積、または２５ｍ２／ｇ～１００ｍ２／ｇの範囲の比表面積もしくはこの範囲内の任意の値の比表面積を有していてもよい。前記不均一系酸化触媒の細孔容積の少なくとも５０％が、５ｎｍ～１００ｎｍの範囲の細孔直径またはこの範囲内の任意の値の細孔直径を有する細孔によって占められていてもよい。前記不均一系酸化触媒の細孔容積の１０％以下が、０ｎｍよりも大きく１０ｎｍ未満の細孔直径を有する細孔によって占められていてもよい。前記不均一系酸化触媒の細孔容積の１０％以下が、０．１ｎｍ～１０ｎｍの範囲の細孔直径またはこの範囲内の任意の値の細孔直径を有する細孔によって占められていてもよい。前記不均一系酸化触媒の細孔容積の５％以下が、０ｎｍよりも大きく１０ｎｍ未満の細孔直径を有する細孔によって占められていてもよい。前記不均一系酸化触媒の細孔容積の５％以下が、０．１ｎｍ～１０ｎｍの範囲の細孔直径またはこの範囲内の任意の値の細孔直径を有する細孔によって占められていてもよい。前記不均一系酸化触媒の細孔容積の２．５％以下が、０ｎｍよりも大きく１０ｎｍ未満の細孔直径を有する細孔によって占められていてもよい。前記不均一系酸化触媒の細孔容積の２．５％以下が、０．１ｎｍ～１０ｎｍの範囲の細孔直径またはこの範囲内の任意の値の細孔直径を有する細孔によって占められていてもよい。前記複数の細孔の平均細孔直径は、１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲であってもよく、この範囲内の任意の値であってもよい。
前記不均一系酸化触媒は第２の複数の細孔を含んでいてもよく、第１の複数の細孔および第２の複数の細孔の少なくとも一方の平均細孔直径は、１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲またはこの範囲内の任意の値である。第１の複数の細孔および第２の複数の細孔のそれぞれの平均細孔直径は、１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲であってもよく、この範囲内の任意の値であってもよい。
前記不均一系酸化触媒は、０．１ｃｍ３／ｇ～１．５ｃｍ３／ｇの範囲の比細孔容積を有していてもよく、この範囲内の任意の値の比細孔容積を有していてもよい。
前記酸素と前記フラン系酸化基質のモル比は、２：１～１０：１の範囲であってもよく、この範囲内の任意の値であってもよい。前記酸素と前記フラン系酸化基質のモル比は、２：１～５：１の範囲であってもよく、この範囲内の任意の値であってもよい。前記酸素の圧力（ｐＯ２）は５０ｐｓｉｇ～１０００ｐｓｉｇの範囲であってもよく、この範囲内の任意の値であってもよい。前記酸素の圧力（ｐＯ２）は５０ｐｓｉｇ～２００ｐｓｉｇの範囲であってもよく、この範囲内の任意の値であってもよい。
前記接触工程は、５０℃～２００℃の範囲の温度もしくはこの範囲内の任意の値の温度、８０℃～１８０℃の範囲の温度もしくはこの範囲内の任意の値の温度、または１００℃～１６０℃の範囲の温度もしくはこの範囲内の任意の値の温度で実施することができる。前記ＦＤＣＡ経路生成物は、少なくとも８０％の収率で製造することができる。前記ＦＤＣＡ経路生成物は、少なくとも９０％の選択率で製造することができる。前記接触工程は、前記酸化溶媒と少なくとも５重量％の前記ＦＤＣＡ経路生成物とを含む生成物溶液を得るのに十分な時間にわたって実施することができる。前記接触工程において、前記酸化溶媒と少なくとも５重量％の前記ＦＤＣＡ経路生成物とを含む生成物溶液を生成させることができる。
前記方法は、第２の酸化工程を含んでもよく、該第２の酸化工程は、
（ｂ）第２のフラン系酸化基質を酸化させて第２のＦＤＣＡ経路生成物を得るための第２の反応混合物を形成させるのに十分な条件下において、第２のフラン系酸化基質と第２の酸化溶媒とを含む第２の酸化供給原料を、第２の不均一系酸化触媒の存在下で酸素と接触させて、第２のＦＤＣＡ経路生成物を生成させること
を含み、
前記（第１の）接触工程（ａ）において、ＦＤＣＡ経路中間体化合物である第１のＦＤＣＡ経路生成物が単独でまたはＦＤＣＡとともに生成されること、
第２のフラン系酸化基質が第１のＦＤＣＡ経路生成物であること、
第２の反応混合物に実質的に塩基が添加されていないこと、
第２の不均一系酸化触媒が、工程（ａ）の前記（第１の）貴金属と同じまたは異なる第２の貴金属と第２の固体担体とを含むこと、および
第２の不均一系酸化触媒が複数の細孔を含み、２０ｍ２／ｇ～５００ｍ２／ｇの範囲の比表面積またはこの範囲内の任意の値の比表面積を有すること
を特徴とする。
第２の貴金属は、白金、金およびその組み合わせからなる群から選択することができる。第２の不均一系酸化触媒は、工程（ａ）の前記（第１の）不均一系酸化触媒と同じものであってもよい。第２の不均一系酸化触媒は、工程（ａ）の前記（第１の）不均一系酸化触媒とは異なるものであってもよい。第２の不均一系酸化触媒は、工程（ａ）の前記（第１の）不均一系酸化触媒中の前記（第１の）金属とは異なる第２の金属を含んでいてもよい。工程（ａ）の前記（第１の）酸化溶媒は、工程（ｂ）の第２の酸化溶媒と同じものであってもよい。
前記方法は、工程（ａ）の前記酸化溶媒から前記ＦＤＣＡ経路生成物を回収することを含んでもよい。前記方法は、工程（ｂ）の第２の酸化溶媒から第２のＦＤＣＡ経路生成物を回収することを含んでもよい。前記方法は、工程（ａ）で得られた前記ＦＤＣＡ経路生成物を精製することを含んでもよい。前記方法は、工程（ｂ）で得られた第２のＦＤＣＡ経路生成物を精製することを含んでもよい。前記精製工程は結晶化プロセスを含んでもよい。前記結晶化プロセスは、５０℃～２２０℃の範囲の温度またはこの範囲内の任意の値の温度である第１の温度の、前記ＦＤＣＡ経路生成物と結晶化溶媒とを含む結晶化溶液を提供すること、および第１の温度よりも低い第２の温度まで前記結晶化溶液を冷却して、様々な粒径を有する複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶を形成させることを含んでもよい。前記結晶化溶媒は、工程（ａ）の前記（第１の）酸化溶媒と同じものであってもよい。前記結晶化プロセスは、５０℃～２２０℃の範囲の温度またはこの範囲内の任意の値の温度である第１の温度の、第２のＦＤＣＡ経路生成物と結晶化溶媒とを含む結晶化溶液を提供すること、および第１の温度よりも低い第２の温度まで前記結晶化溶液を冷却して、様々な粒径を有する複数の第２のＦＤＣＡ経路生成物結晶を形成させることを含んでもよい。前記結晶化溶媒は、工程（ａ）の第１の酸化溶媒および工程（ｂ）の第２の酸化溶媒からなる群から選択することができる。
前記方法は、前記ＦＤＣＡ経路生成物と、水、有機溶媒およびその組み合わせからなる群から選択される第１の結晶化溶媒とを含む第１の結晶化溶液を提供すること；ならびに第１の結晶化溶液から第１の結晶化溶媒の第１の部分を除去して、様々な粒径を有する第１の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶と第１の結晶化溶媒の第２の部分とを含む第１のＦＤＣＡ経路生成物スラリーを得ることを含む結晶化プロセスを含んでもよい。該結晶化プロセスは、第１の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶を第２の結晶化溶媒に溶解して、第１の複数のＦＤＣＡ経路生成物と第２の結晶化溶媒とを含む第２の結晶化溶液を得ること；第２の結晶化溶液から第２の結晶化溶媒の第１の部分を除去して、様々な粒径を有する第２の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶と第２の結晶化溶媒の第２の部分とを含む第２のＦＤＣＡ経路生成物スラリーを得ること；および第２の結晶化溶媒の第２の部分から第２の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶を分離することをさらに含んでもよい。
前記方法は、第２のＦＤＣＡ経路生成物と、水、有機溶媒およびその組み合わせからなる群から選択される第１の結晶化溶媒とを含む第１の結晶化溶液を提供すること；第１の結晶化溶液から第１の結晶化溶媒の第１の部分を除去して、様々な粒径を有する第２のＦＤＣＡ経路生成物の第１の複数の結晶と第１の結晶化溶媒の第２の部分とを含む第１のＦＤＣＡ経路生成物スラリーを得ること；ならびに任意で、第１の結晶化溶媒の第２の部分から第２のＦＤＣＡ経路生成物の第１の複数の結晶を分離することを含む結晶化プロセスを含んでもよい。該結晶化プロセスは、第２のＦＤＣＡ経路生成物の第１の複数の結晶を第２の結晶化溶媒に溶解して、第２のＦＤＣＡ経路生成物と第２の結晶化溶媒とを含む第２の結晶化溶液を得ること；第２の結晶化溶液から第２の結晶化溶媒の第１の部分を除去して、様々な粒径を有する第２のＦＤＣＡ経路生成物の第２の複数の結晶と第２の結晶化溶媒の第２の部分とを含む第２のＦＤＣＡ経路生成物スラリーを得ること；および第２の結晶化溶媒の第２の部分から第２のＦＤＣＡ経路生成物の第２の複数の結晶を分離することをさらに含んでもよい。
前記方法は、ＦＤＣＡをＦＤＣＡエステルに転化することをさらに含んでもよく、該転化工程は、対応するＦＤＣＡエステルを生成させるのに十分な条件下でＦＤＣＡをアルコール類と接触させることによって行われる。前記アルコールは、脂肪族アルコール類、ジオール類、エチレングリコール、芳香族アルコール類のいずれであってもよい。前記ＦＤＣＡエステルはＦＤＣＡジエステルであってもよい。前記アルコール類はメタノールであってもよく、前記ＦＤＣＡジエステルはＦＤＣＡジメチルエステルであってもよい。前記方法は、ＦＤＣＡまたはＦＤＣＡエステルをＦＤＣＡアミドに転化することをさらに含んでもよく、該転化工程は、対応するＦＤＣＡアミドを生成させるのに十分な条件下で、ＦＤＣＡまたはＦＤＣＡエステルをアミノ置換化合物と接触させることによって行われる。前記アミノ置換化合物は１，６－ヘキサメチレンジアミンであってもよい。前記ＦＤＣＡアミドはＦＤＣＡジアミドであってもよい。前記方法は、ＦＤＣＡをＦＤＣＡハロゲン化物に転化することをさらに含んでもよく、該転化工程は、対応するＦＤＣＡハロゲン化物を生成させるのに十分な条件下で、ＦＤＣＡを、式ＨＸ（式中、Ｘはハロゲン化物である）で表されるハロゲン化水素酸と接触させることによって行われる。前記ハロゲン化物は塩化物であってもよく、前記ＦＤＣＡハロゲン化物はＦＤＣＡ塩化物であってもよい。前記ＦＤＣＡ塩化物はＦＤＣＡジクロリドであってもよい。
前記方法は、ＦＤＣＡ系ポリマーを生成させるのに十分な条件下で、ＦＤＣＡまたはその誘導体を重合させることをさらに含んでもよい。前記ＦＤＣＡ誘導体は、ＦＤＣＡジエステル、ＦＤＣＡジハライドおよびＦＤＣＡジアミドからなる群から選択することができる。前記ＦＤＣＡジエステルはジメチルＦＤＣＡエステルであってもよい。前記ＦＤＣＡジエステルはジ（エチレングリコール）ＦＤＣＡエステルであってもよい。前記重合工程は重縮合反応であってもよい。前記方法は、前記重縮合反応の前に行われるエステル交換反応を含んでもよい。前記重合工程は、前記ＦＤＣＡ誘導体を第２のモノマーと接触させることを含んでもよい。第２のモノマーはポリオール類であってもよい。
前記方法は、
（ａｏ）工程（ａ）の前に、糖を脱水して前記フラン系酸化基質を生成させるための反応混合物を形成させるのに十分な条件下において、糖および脱水溶媒を含む糖質供給原料を触媒と接触させること
をさらに含んでもよく、
生成されたフラン系酸化基質が、該フラン系酸化基質および前記脱水溶媒を含む脱水生成物溶液中に含まれていることを特徴とする。
前記糖はフルクトースであってもよく、前記フラン系酸化基質はＨＭＦであってもよい。工程（ａ）の前記酸化供給原料は、工程（ａｏ）の前記脱水生成物溶液を含んでいてもよい。前記（第１の）不均一系酸化触媒において、（１）前記貴金属は白金であってもよく；（２）前記固体担体は、シリカおよび炭素質材料からなる群から選択してもよく；（３）前記複数の細孔の平均細孔直径は、１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲であってもよく、この範囲内の任意の値であってもよい。前記（第２の）不均一系酸化触媒において、（１）前記貴金属は白金であってもよく；（２）前記固体担体は、シリカおよび炭素質材料からなる群から選択してもよく；（３）前記複数の細孔の平均細孔直径は、１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲であってもよく、この範囲内の任意の値であってもよい。
別の一態様において、本開示は、結晶性ＦＤＣＡ経路生成物組成物を製造する方法であって、
ＦＤＣＡ経路生成物と、水および水混和性有機溶媒を含む多成分溶媒である結晶化溶媒とを含む結晶化溶液を提供すること；
前記ＦＤＣＡ経路生成物の結晶化を開始させること；ならびに
様々な粒径を有する複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶を生成させること
を含む方法に関する。
特定の実施形態において、前記水混和性有機溶媒は水混和性非プロトン性有機溶媒である。
前記水混和性有機溶媒は水混和性非プロトン性有機溶媒であってもよい。前記水混和性非プロトン性有機溶媒は、テトラヒドロフラン、グライム類、ジオキサン、ジオキソラン類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、アセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（「ＮＭＰ」）、メチルエチルケトン（「ＭＥＫ」）およびγ－バレロラクトンからなる群から選択することができる。前記水混和性有機溶媒は、水混和性軽質有機溶媒および水混和性重質有機溶媒からなる群から選択することができる。
前記多成分溶媒中に含まれる水と前記水混和性有機溶媒の比率は、１：６～６：１（ｖ／ｖ）の範囲であってもよく、この範囲内の任意の値であってもよい。前記多成分溶媒中に含まれる水と前記水混和性有機溶媒の比率は１：６～６：１（ｖ／ｖ）の範囲であってもよい。前記多成分溶媒は水混和性有機溶媒を少なくとも１０ｖｏｌ％含んでいてもよい。
前記結晶化溶液を６０℃未満に冷却することによって結晶化を開始させてもよい。前記結晶化溶液を５０℃未満に冷却することによって結晶化を開始させてもよい。前記結晶化溶媒の一部を除去することによって結晶化を開始させて、第１の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶と前記結晶化溶媒の第２の部分またはその成分とを含む第１のＦＤＣＡ経路生成物スラリーを得てもよい。前記結晶化溶液に種結晶を添加してもよい。
前記複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶のメジアン粒径（Ｄ５０）は、５０μｍ～５０００μｍの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、または５０μｍ～２０００μｍの範囲もしくはこの範囲内の任意の値であってもよい。前記複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶のメジアン粒径（Ｄ５０）は、１５０μｍ～７５０μｍの範囲またはこの範囲内の任意の値であってもよい。
結晶性ＦＤＣＡ経路生成物組成物を製造するための前記方法は、第１の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶を第２の結晶化溶媒に溶解して、第２の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶と第２の結晶化溶媒とを含む第２の結晶化溶液を得ること；第２の結晶化溶液から第２の結晶化溶媒の第１の部分を除去して、第２の複数のＦＤＣＡ結晶と第２の結晶化溶媒の第２の部分とを含む第２のＦＤＣＡ経路生成物スラリーを得ること；および第２の結晶化溶媒の第２の部分から第２の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶を分離することをさらに含んでもよい。第２の結晶化溶液に種結晶を添加してもよい。前記溶解工程は、８０℃～２２０℃の範囲の温度もしくはこの範囲内の任意の値の温度、６０℃～１８０℃の範囲の温度もしくはこの範囲内の任意の値の温度、または８０℃～１５０℃の範囲の温度もしくはこの範囲内の任意の値の温度で実施してもよい。さらなる一態様において、本開示は、様々な粒径を有する複数のＦＤＣＡ結晶粒子を含む結晶性ＦＤＣＡ組成物であって、該複数のＦＤＣＡ結晶粒子のメジアン粒径（Ｄ５０）が、５０μｍ～５０００μｍ、たとえば、５０μｍ、７５μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、４００μｍ、５００μｍ、６００μｍ、７００μｍ、８００μｍ、９００μｍ、１０００μｍ、１５００μｍ、２０００μｍ、２５００μｍ、３０００μｍ、３５００μｍ、４０００μｍ、４５００μｍもしくは５０００μｍ、またはこれらの粒径のいずれか２つによって定義される範囲内の粒径であることを特徴とする組成物に関する。
別の一態様において、本開示は、ＦＤＣＡを転化して、ＦＤＣＡの塩、ＦＤＣＡのエステル、ＦＤＣＡのアミドおよびＦＤＣＡのハロゲン化物からなる群から選択されるＦＤＣＡ誘導体を生成させる方法に関する。
さらなる一態様において、本開示は、ＦＤＣＡ系ポリエステルおよびＦＤＣＡ系ポリアミドからなる群から選択されるＦＤＣＡ系ポリマーを製造する方法に関する。
いくつかの実施形態において、本開示は、組成物であって、
（ａ）フラン系酸化基質と酸化溶媒とを含む酸化供給原料；
（ｂ）酸素；
（ｃ）不均一系酸化触媒；および
（ｄ）ＦＤＣＡ経路生成物
を含み、
前記酸化溶媒が、有機溶媒および多成分溶媒からなる群から選択される溶媒であること；
前記不均一系酸化触媒が固体担体および貴金属を含むこと；
前記不均一系酸化触媒が複数の細孔を含み、２０ｍ２／ｇ～５００ｍ２／ｇの範囲の比表面積またはこの範囲内の任意の値の比表面積を有すること；ならびに
前記組成物に実質的に塩基が添加されていないこと
を特徴とする組成物に関する。
前記貴金属は、白金、金およびその組み合わせからなる群から選択することができる。前記酸化溶媒は、水および水混和性有機溶媒を含む多成分溶媒であってもよい。前記水混和性有機溶媒は水混和性非プロトン性有機溶媒であってもよい。前記水混和性非プロトン性有機溶媒は、テトラヒドロフラン、グライム類、ジオキサン、ジオキソラン類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、アセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（「ＮＭＰ」）、メチルエチルケトン（「ＭＥＫ」）およびγ－バレロラクトンからなる群から選択することができる。前記水混和性有機溶媒は、水混和性軽質有機溶媒および水混和性重質有機溶媒からなる群から選択することができる。
水と前記水混和性有機溶媒の比率は１：６～６：１（ｖ／ｖ）の範囲であってもよく、この範囲内の任意の値であってもよい。水と前記水混和性有機溶媒の比率は１：６～６：１（ｖ／ｖ）の範囲であってもよい。水と前記水混和性有機溶媒の比率は１：１（ｖ／ｖ）であってもよい。前記水混和性有機溶媒は多成分溶媒を少なくとも１０ｖｏｌ％含んでいてもよい。
前記フラン系酸化基質は５－（ヒドロキシメチル）フルフラール（ＨＭＦ）であってもよい。前記フラン系酸化基質は、ジホルミルフラン（ＤＦＦ）、ヒドロキシメチルフランカルボン酸（ＨＭＦＣＡ）およびホルミルフランカルボン酸（ＦＦＣＡ）からなる群から選択することができる。
前記酸化供給原料に含まれる前記フラン系酸化基質の濃度は少なくとも５重量％であってもよい。前記酸化供給原料中の前記フラン系酸化基質の濃度は少なくとも１０重量％であってもよい。
前記不均一系酸化触媒中の前記貴金属の担持量は、該不均一系酸化触媒の重量の０．３％～５％の範囲またはこの範囲内の任意の値であってもよい。前記不均一系酸化触媒は助触媒をさらに含んでいてもよい。
前記固体担体は、金属酸化物、炭素質材料、ポリマー、金属ケイ酸塩、金属炭化物およびこれらの２種以上の任意の組み合わせからなる群から選択される材料を含んでいてもよい。前記金属酸化物は、シリカ、ジルコニアおよびアルミナからなる群から選択することができる。前記炭素質材料はカーボンブラックであってもよい。前記固体担体は、金属酸化物、炭素質材料、ポリマー、金属ケイ酸塩および金属炭化物からなる群から選択される材料とバインダーとを含む複合材料であってもよい。
前記不均一系酸化触媒は、２５ｍ２／ｇ～３５０ｍ２／ｇの範囲の比表面積もしくはこの範囲内の任意の値の比表面積、２５ｍ２／ｇ～２５０ｍ２／ｇの範囲の比表面積もしくはこの範囲内の任意の値の比表面積、２５ｍ２／ｇ～２２５ｍ２／ｇの範囲の比表面積もしくはこの範囲内の任意の値の比表面積、２５ｍ２／ｇ～２００ｍ２／ｇの範囲の比表面積もしくはこの範囲内の任意の値の比表面積、２５ｍ２／ｇ～１７５ｍ２／ｇの範囲の比表面積もしくはこの範囲内の任意の値の比表面積、２５ｍ２／ｇ～１５０ｍ２／ｇの範囲の比表面積もしくはこの範囲内の任意の値の比表面積、２５ｍ２／ｇ～１２５ｍ２／ｇの範囲の比表面積もしくはこの範囲内の任意の値の比表面積、または２５ｍ２／ｇ～１００ｍ２／ｇの範囲の比表面積もしくはこの範囲内の任意の値の比表面積を有していてもよい。前記不均一系酸化触媒の細孔容積の少なくとも５０％が、５ｎｍ～１００ｎｍの範囲の細孔直径またはこの範囲内の任意の値の細孔直径を有する細孔によって占められていてもよい。前記不均一系酸化触媒の細孔容積の１０％以下が、１０ｎｍ未満の細孔直径を有する細孔によって占められていてもよい。前記不均一系酸化触媒の細孔容積の１０％以下が、０．１ｎｍ～１０ｎｍの範囲の細孔直径またはこの範囲内の任意の値の細孔直径を有する細孔によって占められていてもよい。前記不均一系酸化触媒の細孔容積の２．５％以下が、０ｎｍよりも大きく１０ｎｍ未満の細孔直径を有する細孔によって占められていてもよい。前記不均一系酸化触媒の細孔容積の２．５％以下が、０．１ｎｍ～１０ｎｍの範囲の細孔直径またはこの範囲内の任意の値の細孔直径を有する細孔によって占められていてもよい。前記複数の細孔の平均細孔直径は、１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲であってもよく、この範囲内の任意の値であってもよい。前記不均一系酸化触媒は、０．１ｃｍ３／ｇ～１．５ｃｍ３／ｇの範囲の比細孔容積を有していてもよく、この範囲内の任意の値の比細孔容積を有していてもよい。
前記不均一系酸化触媒は第２の複数の細孔を含んでいてもよく、第１の複数の細孔および第２の複数の細孔の少なくとも一方の平均細孔直径は、１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲またはこの範囲内の任意の値である。第１の複数の細孔および第２の複数の細孔のそれぞれの平均細孔直径は、１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲であってもよく、この範囲内の任意の値であってもよい。
前記酸素と前記フラン系酸化基質のモル比は、２：１～１０：１の範囲であってもよく、この範囲内の任意の値であってもよい。前記酸素と前記フラン系酸化基質のモル比は、２：１～５：１の範囲であってもよく、この範囲内の任意の値であってもよい。前記酸素の圧力（ｐＯ２）は５０ｐｓｉｇ～１０００ｐｓｉｇの範囲であってもよく、この範囲内の任意の値であってもよい。前記酸素の圧力（ｐＯ２）は５０ｐｓｉｇ～２００ｐｓｉｇの範囲であってもよく、この範囲内の任意の値であってもよい。
いくつかの実施形態において、本開示は、装置であって、
（ａ）酸化反応ゾーン；
（ｂ）酸素を含む酸素供給流；
（ｃ）フラン系酸化基質と、有機溶媒および多成分溶媒からなる群から選択される溶媒である酸化溶媒とを含む酸化供給原料流；ならびに
（ｄ）ＦＤＣＡ経路生成物を含む経路生成物流
を含み、
酸素供給流と酸化供給原料流とが酸化反応ゾーンへと送られて互いに反応し、ＦＤＣＡ経路生成物を生成すること；
酸化反応ゾーンが、不均一系酸化触媒、酸素、フラン系酸化基質および酸化溶媒を含むこと；
ＦＤＣＡ経路生成物流が酸化反応ゾーンから出ていくこと；
前記不均一系酸化触媒が固体担体および貴金属を含むこと；
前記不均一系酸化触媒が複数の細孔を含み、２０ｍ２／ｇ～５００ｍ２／ｇの範囲の比表面積またはこの範囲内の任意の値の比表面積を有すること；ならびに
前記酸化反応ゾーンに実質的に塩基が添加されていないこと
を特徴とする装置に関する。
前記装置は、未反応のフラン系酸化基質を含む再循環流をさらに含んでいてもよく；該再循環流が酸化反応ゾーンから出ていくこと；および前記装置が、該再循環流を酸化反応ゾーンに任意で送り戻すための手段を含むことを特徴とする。
前記装置は、
（ｅ）第２の酸化反応ゾーン；
（ｆ）酸素を含む第２の酸素供給流；および
（ｇ）ＦＤＣＡ経路生成物を含む第２の経路生成物流
をさらに含んでいてもよく、
前記（ｄ）の経路生成物流と第２の酸素供給流とが第２の酸化反応ゾーンへと送られて互いに反応し、ＦＤＣＡ経路生成物を生成すること；
第２の経路生成物流が第２の酸化反応ゾーンから出ていくこと；
第２の酸化反応ゾーンが、第２の不均一系酸化触媒、酸素および前記（ｄ）の経路生成物流を含むこと；
第２の不均一系酸化触媒が固体担体および貴金属を含むこと；
第２の不均一系酸化触媒が複数の細孔を含み、２０ｍ２／ｇ～５００ｍ２／ｇの範囲の比表面積またはこの範囲内の任意の値の比表面積を有すること；ならびに
第２の酸化反応ゾーンに実質的に塩基が添加されていないこと
を特徴とする。
前記装置は、前記（ｄ）からの未反応の経路生成物流を含む再循環流をさらに含んでいてもよく；該再循環流が第２の酸化反応ゾーンから出ていくこと；および前記装置が、該再循環流を前記（ａ）の酸化反応ゾーンに任意で送り戻すための手段を含むことを特徴とする。
いくつかの実施形態において、本開示は、フラン系酸化基質を製造する方法であって、
糖を脱水してフラン系酸化基質を生成させるための脱水反応混合物を形成させるのに十分な条件下において、糖および脱水溶媒を含む糖質供給原料を酸触媒と接触させること
を含み、
前記酸触媒が、ＨＢｒ、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、ＨＣｌ、ＨＩ、Ｈ３ＰＯ４、トリフル酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸およびｐ－トルエンスルホン酸からなる群から選択される酸であること、
前記酸触媒がＨＢｒではない場合、前記脱水反応混合物が臭化物塩をさらに含むこと、ならびに
前記脱水溶媒がＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を含むこと
を特徴とする方法に関する。
前記酸触媒はＨＢｒであってもよい。前記酸触媒は、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、ＨＣｌ、ＨＩ、Ｈ３ＰＯ４、トリフル酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸およびｐ－トルエンスルホン酸からなる群から選択することができ、前記脱水反応混合物は臭化物塩を含む。前記臭化物塩は、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＭｇＢｒ２、ＣａＢｒ２、ＺｎＢｒ２、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラエチルアンモニウムブロミド、テトラプロピルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムブロミドおよびこれらの２種以上の任意の組み合わせからなる群から選択することができる。前記酸触媒はルイス酸をさらに含んでいてもよい。前記ルイス酸は、三ハロゲン化ホウ素、有機ボラン、三ハロゲン化アルミニウム、五フッ化リン、五フッ化アンチモン、希土類金属トリフラート、金属ハロゲン化物、金属トリフルオロ酢酸塩および金属カチオンエーテル錯体からなる群から選択することができる。前記ルイス酸は金属ハロゲン化物であってもよい。前記金属ハロゲン化物はＺｎＣｌ２であってもよく、ＺｎＢｒ２であってもよい。
前記フラン系酸化基質の収率は、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％、少なくとも９９％のいずれであってもよい。前記糖はフルクトースであってもよい。前記フラン系酸化基質はＨＭＦであってもよい。
前記脱水反応混合物は、８０℃～１６０℃の範囲の温度、８０℃～１５０℃の範囲の温度、８０℃～１４０℃の範囲の温度、８０℃～１３０℃の範囲の温度、８０℃～１２０℃の範囲の温度、８０℃～１１０℃の範囲の温度もしくは８０℃～１００℃の範囲の温度、またはこれらのいずれかの範囲内の任意の値の温度で維持することができる。
前記脱水溶媒は水をさらに含んでいてもよい。前記脱水溶媒は、１～５ｗｔ％の水と９９～９５％のＮＭＰ、５～１０ｗｔ％の水と９５～９０ｗｔ％のＮＭＰ、１０～１５ｗｔ％の水と９０～８５ｗｔ％のＮＭＰ、１５～２０ｗｔ％の水と８５～８０ｗｔ％のＮＭＰ、２０～２５ｗｔ％の水と８０～７５ｗｔ％のＮＭＰ、２５～３０ｗｔ％の水と７５～７０ｗｔ％のＮＭＰ、３０～３５ｗｔ％の水と７０～６５ｗｔ％のＮＭＰ、３５～４０ｗｔ％の水と６５～６０ｗｔ％のＮＭＰ、４０～４５ｗｔ％の水と６０～５５ｗｔ％のＮＭＰ、４５～５０ｗｔ％の水と５５～５０ｗｔ％のＮＭＰ、５０～５５ｗｔ％の水と５０～４５ｗｔ％のＮＭＰ、５５～６０ｗｔ％の水と４５～４０ｗｔ％のＮＭＰ、６０～６５ｗｔ％の水と４０～３５ｗｔ％のＮＭＰ、６５～７０ｗｔ％の水と３５～３０ｗｔ％のＮＭＰ、７０～７５ｗｔ％の水と３０～２５ｗｔ％のＮＭＰ、７５～８０ｗｔ％の水と２５～２０ｗｔ％のＮＭＰ、８０～８５ｗｔ％の水と２０～１５ｗｔ％のＮＭＰ、８５～９０ｗｔ％の水と１５～１０ｗｔ％のＮＭＰ、９０～９５ｗｔ％の水と１０～５ｗｔ％のＮＭＰ、もしくは９５～９９ｗｔ％の水と５～１ｗｔ％のＮＭＰ、またはこれらのいずれかの範囲内の任意の値で示される割合の水とＮＭＰを含んでいてもよい。
前記脱水溶媒は第２の有機溶媒種をさらに含んでいてもよい。第２の有機溶媒種は、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）以外の水混和性有機溶媒であってもよい。前記水混和性非プロトン性有機溶媒はそれぞれ、テトラヒドロフラン、グライム類、ジオキサン、ジオキソラン類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、アセトン、メチルエチルケトン（「ＭＥＫ」）およびγ－バレロラクトンからなる群から選択することができる。
前記フラン系酸化基質は、該フラン系酸化基質および前記脱水溶媒を含む脱水生成物溶液中に含まれていてもよい。前記脱水生成物溶液は未反応の糖をさらに含んでいてもよい。前記脱水生成物溶液は、腐植質を含む混合物であってもよい。１種以上の膜を使用して、前記脱水生成物溶液または前記腐植質含有混合物を膜分離することによって、腐植質、未反応の糖およびその組み合わせからなる群から選択される１種以上の成分から前記フラン系酸化基質を分離してもよい。前記１種以上の膜は、限外濾過膜、ナノ濾過膜およびその組み合わせからなる群から選択することができる。
５－（ヒドロキシメチル）フルフラール（ＨＭＦ）（Ｉ）から２，５－フランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）（Ｖ）への最終的な転化を示す。 ＨＭＦの酸化によって生成されうる様々なＦＤＣＡ経路中間体を示す。これらの中間体はそれぞれ、ジホルミルフラン（II）、ヒドロキシメチルフランカルボン酸（III）およびホルミルフランカルボン酸（IV）である。この経路の最終酸化生成物はＦＤＣＡ（Ｖ）である。 ２２℃～１４０℃の温度範囲における、Ｈ２Ｏ（黒三角）、ジオキサン（黒菱形）、ジグライム（黒四角）、ジグライムとＨ２Ｏの１：１（ｖ／ｖ）混合溶媒（白丸）およびジオキサンとＨ２Ｏの４：１（ｖ／ｖ）混合溶媒（黒丸）に対するＦＤＣＡの溶解度（重量％）を示す。 フラン系酸化基質を所望のＦＤＣＡ経路生成物に転化するための一段階の酸化反応ゾーンプロセスの模式図である。 フラン系酸化基質を所望のＦＤＣＡ経路生成物に転化するための多段階の統合型酸化反応ゾーンプロセスの模式図である。 酸化反応ゾーンの生成物流である供給原料から精製結晶ＦＤＣＡ生成物を生成するための統合型結晶化プロセスを示す。この酸化反応ゾーン生成物流は、ＦＤＣＡと、水および水混和性軽質有機溶媒からなる多成分溶媒（共溶媒）とを含む。このプロセスでは、第１の結晶化工程と第２の結晶化工程の間で、該共溶媒から水へと溶媒を変更する。 酸化反応ゾーンの生成物流である供給原料から精製結晶ＦＤＣＡを生成するための統合型結晶化プロセスを示す。このプロセスでは、水および水混和性軽質有機溶媒を含む多成分溶媒が使用される。 酸化反応ゾーンの生成物流である供給原料から精製結晶ＦＤＣＡを生成するための統合型結晶化プロセスを示す。この酸化反応ゾーン生成物流は、ＦＤＣＡと、水および水混和性重質有機溶媒からなる共溶媒とを含む。このプロセスでは、第１の結晶化工程と第２の結晶化工程の間で、該共溶媒から水へと溶媒を変更する。 酸化反応ゾーンの生成物流である供給原料から精製結晶ＦＤＣＡを生成するための統合型結晶化プロセスを示す。この酸化反応ゾーン生成物流は、ＦＤＣＡと、水および水混和性重質有機溶媒からなる多成分溶媒とを含む。 蒸留によって精製ＦＤＣＡジメチルエステルを生成するための統合型プロセスを示す。 結晶化によって精製ＦＤＣＡジメチルエステルを生成するための統合型プロセスを示す。 ジオキサン／Ｈ２Ｏ溶媒組成物に対するＦＤＣＡの溶解度の温度依存性を示す。 ＤＭＥ／Ｈ２Ｏ溶媒組成物に対するＦＤＣＡの溶解度の温度依存性を示す。 ＮＭＰおよびＨ２Ｏからなる混合溶媒中でＨＢｒまたはＨ２ＳＯ４を使用して実施したフルクトースからＨＭＦへの転化におけるＨＭＦの収率（％）を転化率（％）に対してプロットしたグラフを示す。 ＮＭＰおよびＨ２Ｏからなる混合溶媒中でＨＢｒまたはＨＣｌを使用して実施したフルクトースからＨＭＦへの転化におけるＨＭＦの収率（％）を転化率（％）に対してプロットしたグラフを示す。 ＮＭＰおよびＨ２Ｏからなる混合溶媒中でＨＢｒを使用して実施したフルクトースからＨＭＦへの転化におけるＨＭＦの収率（％）を転化率（％）に対してプロットしたグラフを示す。
Ｉ．ＦＤＣＡ経路生成物の製造方法
一実施形態において、本開示は、フラン系酸化基質を酸化することによって高収率および高選択率で所望のフランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）経路生成物を製造する新規方法を提供する。塩基の添加を必要とせずにこのような結果が得られたことは大変重要である。塩基を添加せずに（あるいは実質的に塩基を添加せずに）実施される本開示の酸化プロセスは、ＦＤＣＡおよびこれに関連する経路生成物の既存の製造方法と比べて多くの魅力があり、とりわけ、添加された塩基の除去や、塩基の添加に伴って生成された副生成物の除去のためのさらなる後処理プロセスが必要でないという利点がある。本明細書において「フランジカルボン酸経路生成物」および「ＦＤＣＡ経路生成物」という用語は本明細書中で区別なく使用され、２，５－フランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）または２，５－フランジカルボン酸経路中間体化合物を指す。図１に、ＨＭＦからＦＤＣＡへの最終的な転化を示す。本明細書において「フランジカルボン酸経路」は図２に示した経路を指す。本明細書において「２，５－フランジカルボン酸経路中間体化合物」および「ＦＤＣＡ経路中間体化合物」という用語は区別なく使用され、図２の化合物II、化合物IIIおよび化合物IVにそれぞれ対応するジホルミルフラン（ＤＦＦ）、ヒドロキシメチルフランカルボン酸（ＨＭＦＣＡ）および５－ホルミルフランカルボン酸（ＦＦＣＡ）のいずれかを指す。
より具体的には、本開示は、フラン系酸化基質からＦＤＣＡ経路生成物を製造する方法であって、
（ａ）フラン系酸化基質を酸化させてＦＤＣＡ経路生成物を得るための反応混合物を形成させるのに十分な条件下において、フラン系酸化基質と酸化溶媒とを含む酸化供給原料を、不均一系酸化触媒の存在下で酸素と接触させて、ＦＤＣＡ経路生成物を生成させること
を含み、
前記酸化溶媒が、有機溶媒および多成分溶媒からなる群から選択される溶媒であること、
前記反応混合物に実質的に塩基が添加されていないこと、
前記不均一系酸化触媒が固体担体および貴金属を含むこと、ならびに
前記不均一系酸化触媒が複数の細孔を含み、２０ｍ２／ｇ～５００ｍ２／ｇの範囲の比表面積、またはこの範囲内の任意の値の比表面積、たとえば、２０ｍ２／ｇ、３０ｍ２／ｇ、４０ｍ２／ｇ、５０ｍ２／ｇ、６０ｍ２／ｇ、７０ｍ２／ｇ、８０ｍ２／ｇ、９０ｍ２／ｇ、１００ｍ２／ｇ、１２０ｍ２／ｇ、１４０ｍ２／ｇ、１６０ｍ２／ｇ、１８０ｍ２／ｇ、２００ｍ２／ｇ、２２５ｍ２／ｇ、２５０ｍ２／ｇ、２７５ｍ２／ｇ、３００ｍ２／ｇ、３２５ｍ２／ｇ、３５０ｍ２／ｇ、３７５ｍ２／ｇ、４００ｍ２／ｇ、４２５ｍ２／ｇ、４５０ｍ２／ｇ、４７５ｍ２／ｇもしくは５００ｍ２／ｇの比表面積、またはこれらの比表面積のいずれか２つによって定義される範囲内の比表面積を有すること
を特徴とする方法を提供する。
本明細書において「実質的に塩基が添加されていない」とは、反応混合物に添加された塩基が存在しないこと（すなわち塩基が添加されていないこと）、または極微量の塩基が添加されていることを指す。本明細書において「極微量の塩基」とは、本開示の実施において使用される反応混合物に塩基が添加されている場合、反応混合物に塩基を添加しなかったこと以外は同じ条件で実施した同じ酸化反応と比較して、酸化反応の生成物の収率または選択率を１％を超えて変化させない量の塩基を指す。通常、本開示の方法において、接触（すなわち酸化）工程は、塩基が存在しない条件で、すなわち反応混合物に塩基を添加せずに実施される。
本開示の酸化プロセスでは、通常少なくとも８０％の収率および通常少なくとも９０％の選択率（いずれもモル換算）で所望のＦＤＣＡ経路生成物が生成される。いくつかの実施形態において、前記収率は少なくとも８５％であり、別の実施形態において、前記収率は少なくとも９０％、少なくとも９５％、多くの場合、少なくとも９８％または少なくとも９９％である。いくつかの実施形態において、前記収率は、８５～９０％、８７～９２％、９０～９５％、９２～９７％、９５～９８％もしくは９７～９９％、またはこれらの割合（％）のいずれか２つによって定義される範囲内の割合（％）である。所望とするＦＤＣＡ経路生成物の生成における選択率は、より典型的には、少なくとも９１％、少なくとも９２％、少なくとも９３％、少なくとも９４％、少なくとも９５％、少なくとも９６％、少なくとも９７％、少なくとも９８％または少なくとも９９％である。いくつかの実施形態において、所望とするＦＤＣＡ経路生成物の選択率は、９１～９３％、９２～９４％、９３～９５％、９４～９６％、９５～９７％、９６～９８％もしくは９７～９９％、またはこれらの割合（％）のいずれか２つによって定義される範囲内の割合（％）である。所望とするＦＤＣＡ経路生成物は通常ＦＤＣＡである。
本明細書において「酸化供給原料」は、フラン系酸化基質の供給源となる材料を指す。本明細書において「フラン系酸化基質」は、ＨＭＦまたはＦＤＣＡ中間体化合物（すなわち、ＤＦＦ、ＨＭＦＣＡ、ＦＦＣＡまたはこれらの組み合わせ）またはこれらの組み合わせを指す。本明細書に記載の方法を実施する際に使用される酸化供給原料はどのような形態のものであってもよく、たとえば、溶液、懸濁液、分散液、エマルションなどの様々な形態から選択することができる。酸化供給原料は、通常、フラン系酸化基質と酸化溶媒とを含む溶液である。
本明細書に記載の酸化プロセスにおいて、ＦＤＣＡ経路生成物は通常ＦＤＣＡである。特定の実施形態において、フラン系酸化基質は通常ＨＭＦである。しかしながら、ＦＤＣＡ経路中間体化合物またはこれらの混合物（すなわち、ＤＦＦ、ＨＭＦＣＡ、ＦＦＣＡまたはこれらのいずれか２種以上の混合物）からなるフラン系酸化基質を使用することが望ましい場合もある。これは、特定の状況下では魅力的な選択肢の１つとなる場合があり、具体的には、ＨＭＦをあらかじめ酸化してＦＤＣＡ経路中間体化合物またはこれらの混合物が得られており、これらの中間体化合物を原料として使用することが可能である場合に有利である。本開示の酸化プロセスにおいて、このような中間体をフラン系酸化基質として使用した場合、生成されるＦＤＣＡ経路生成物は通常ＦＤＣＡであるが、ＦＤＣＡ経路において（酸化という観点から見て）、フラン系酸化基質として使用されたＦＤＣＡ経路中間体の「下流」に位置する別のＦＤＣＡ経路中間体化合物であってもよい。
酸化供給原料は、該酸化供給原料に可溶性または不溶性の他の薬剤または残渣成分を含んでいてもよい。たとえば、酸化供給原料は、ＨＭＦまたは他のフラン系酸化基質と酸化溶媒とからなる粗酸化供給原料であってもよい。本明細書において「粗供給原料」は、所望のフラン系酸化基質に加えて、該フラン系酸化基質の生成、単離および／または精製に関連する不純物および／または副生成物を含む供給原料を指す。たとえば、酸化供給原料は、所望のフラン系酸化基質に加えて、バイオマス由来成分や、（たとえば、熱分解法、化学的分解法、機械的分解法および／または酵素分解法による）バイオマスから糖への転化（この糖は次いでＨＭＦに転化される）に伴って生成される副生成物などの特定のバイオマス関連成分を含んでいてもよい。したがって、酸化供給原料は、多糖類（たとえばセルロース（たとえばリグノセルロース、ヘミセルロースなど）、デンプンなど）、オリゴ糖（たとえばラフィノース、マルトデキストリン、セロデキストリンなど）、単糖類（たとえばグルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、キシロース、アラビノースなど）、二糖類（たとえばスクロース、ラクトース、マルトース、セロビオースなど）、フルフラールなどのフラン系基質、腐植質由来のオリゴマー副生成物およびポリマー副生成物（腐植質）ならびに残留鉱酸からなる群から選択される成分をさらに含んでいてもよい。同様に、酸化供給原料は、ＨＭＦおよび／またはＦＤＣＡ経路中間体化合物を含むＨＭＦ酸化生成物からなる粗供給原料であってもよい。
本開示の酸化プロセスは、収率および選択率が高いだけでなく、生成物溶液中にＦＤＣＡなどのＦＤＣＡ経路生成物を比較的高濃度で得ることができる。本明細書に記載の方法は生産性が高く、これは、本発明で採用した新規の不均一系酸化触媒と酸化溶媒の特性を併用したことに起因すると考えられる。
本明細書において「酸化溶媒」は、接触（酸化）工程が実施される温度において、フラン系酸化基質および所望のＦＤＣＡ経路生成物をそれぞれ最低でも少なくとも２重量％ずつ溶解させることができる有機溶媒または多成分溶媒を指す。通常、酸化溶媒は、接触工程が実施される温度で測定した場合に、ＦＤＣＡ経路生成物が少なくとも３ｗｔ％または少なくとも４ｗｔ％の溶解度を示す溶媒であり、より典型的には、ＦＤＣＡ経路生成物が、少なくとも５ｗｔ％、少なくとも６ｗｔ％、少なくとも７ｗｔ％、少なくとも８ｗｔ％、少なくとも９ｗｔ％、少なくとも１０ｗｔ％、少なくとも１１ｗｔ％、少なくとも１２ｗｔ％、少なくとも１３ｗｔ％、少なくとも１４ｗｔ％または少なくとも１５ｗｔ％の溶解度を示す溶媒である。いくつかの実施形態において、ＦＤＣＡ経路生成物の溶解度は、２～４ｗｔ％、３～５ｗｔ％、４～６ｗｔ％、５～７ｗｔ％、６～８ｗｔ％、７～９ｗｔ％、８～１０ｗｔ％、９～１１ｗｔ％、１０～１２ｗｔ％、１１～１３ｗｔ％、１２～１４ｗｔ％もしくは１３～１５％、またはこれらの割合（重量％）のいずれか２つによって定義される範囲内の割合（重量％）である。有機溶媒候補または多成分溶媒候補に対するＦＤＣＡ経路生成物の溶解度は、公知の方法または実施例１に記載の方法を使用して容易に測定することができる。
特定の理論に拘束されることを望むものではないが、本開示で使用される酸化溶媒は、（本開示の高性能触媒を使用した）フラン系酸化基質からＦＤＣＡ経路生成物への効率的な転化を促進すると考えられ、特に、反応器や触媒のファウリングを引き起こしうる生成物の沈殿を生じさせないという効果がある。さらに、本開示の方法は、米国特許第7,700,788号に記載されているような、たとえば水や、酢酸と水の混合物などの貧溶媒を使用した方法と比べて、ＦＤＣＡおよびＦＤＣＡ中間体化合物を比較的高濃度で得ることができるため、プロセス生産性が高く、それほどコストをかけずに溶媒を除去することができる。したがって、本開示は、特にＦＤＣＡおよびこれに関連する中間体の商業規模での製造に魅力的な方法を提供する。
本開示の酸化プロセスの実施において、酸化供給原料が溶液の形態である場合、該酸化供給原料中のフラン系酸化基質の含量は、その溶解限度以下の任意の濃度であってもよい。いくつかの実施形態において、酸化供給原料中のフラン系酸化基質の濃度は、該酸化供給原料の重量の少なくとも１ｗｔ％、少なくとも２ｗｔ％、少なくとも３ｗｔ％、少なくとも４ｗｔ％、少なくとも５ｗｔ％、少なくとも６ｗｔ％、少なくとも７ｗｔ％、少なくとも８ｗｔ％、少なくとも９ｗｔ％、少なくとも１０ｗｔ％、少なくとも１１ｗｔ％、少なくとも１２ｗｔ％、少なくとも１３ｗｔ％、少なくとも１４ｗｔ％または少なくとも１５ｗｔ％である。いくつかの実施形態において、酸化供給原料中のフラン系酸化基質の濃度は、１～３ｗｔ％、２～４ｗｔ％、３～５ｗｔ％、４～６ｗｔ％、５～７ｗｔ％、６～８ｗｔ％、７～９ｗｔ％、８～１０ｗｔ％、９～１１ｗｔ％、１０～１２ｗｔ％、１１～１３ｗｔ％、１２～１４ｗｔ％もしくは１３～１５％、またはこれらの割合（重量％）のいずれか２つによって定義される範囲内の濃度（重量％）である。通常、酸化供給原料中のフラン系酸化基質の濃度は少なくとも５ｗｔ％である。より典型的には、接触（酸化）工程が実施される温度において、酸化供給原料中のフラン系酸化基質の濃度は、少なくとも６ｗｔ％、少なくとも７ｗｔ％、少なくとも８ｗｔ％、少なくとも９ｗｔ％、少なくとも１０ｗｔ％、少なくとも１１ｗｔ％、少なくとも１２ｗｔ％、少なくとも１３ｗｔ％、少なくとも１４ｗｔ％または少なくとも１５ｗｔ％である。いくつかの実施形態において、接触（酸化）工程が実施される温度において、酸化供給原料中のフラン系酸化基質の濃度は、６～８ｗｔ％、７～９ｗｔ％、８～１０ｗｔ％、９～１１ｗｔ％、１０～１２ｗｔ％、１１～１３ｗｔ％、１２～１４ｗｔ％もしくは１３～１５％、またはこれらの割合（重量％）のいずれか２つによって定義される範囲内の濃度（重量％）である。
フラン系酸化基質およびＦＤＣＡに対して必要最小限の溶媒和力を示す有機溶媒を、単独でまたは多成分溶媒の一成分として、本開示の実施において好適に使用できる。より具体的には、本出願人らは、本明細書に記載の触媒および条件と組み合わせて非プロトン性有機溶媒を使用することによって、本開示の方法で達成される高い生産性をさらに向上させることができることを見出した。したがって、いくつかの実施形態において、前記酸化溶媒は、非プロトン性有機溶媒（たとえば、エーテル類、エステル類、ケトン類など）を、単独で（すなわち単一成分溶媒として）または多成分溶媒の一成分として含む。非プロトン性有機溶媒が多成分溶媒中の一成分として使用される場合、該非プロトン性有機溶媒は、通常、多成分溶媒中の他の成分に対して混和性を示す。本明細書において「多成分溶媒」は、２種、３種またはそれ以上の種類の溶媒種の混合物を指す。本開示の実施において使用される多成分溶媒は、第１の有機溶媒種、第２の有機溶媒種および水からなる群から選択される２種以上の溶媒種を含んでいてもよい。多成分溶媒が水と有機溶媒とを含む場合、該有機溶媒は水混和性有機溶媒である。該水混和性有機溶媒は、通常、水混和性非プロトン性有機溶媒である。
本開示の方法において、多成分溶媒の成分候補は、フラン系酸化基質および所望のＦＤＣＡ経路生成物が高い溶解度を示す溶媒に限定されないことに注意されたい。本出願人らは、ＦＤＣＡが多成分溶媒中の各溶媒成分に対して低い溶解度しか示さない場合であっても、このような多成分溶媒がＦＤＣＡに対して相乗的な溶媒和効果を示しうることを見出した。たとえば、ＦＤＣＡは水に難溶性であるが、本出願人らは、ＦＤＣＡに対して低い溶媒和力しか持たない水混和性有機溶媒を組み合わせた場合であっても、水と水混和性有機溶媒とを併用することによって、ＦＤＣＡに対する溶媒和力を向上させることができることを見出した。
このような溶媒和効果を示す多成分溶媒としては、水と水混和性非プロトン性有機溶媒とを含む多成分溶媒が挙げられる。本開示の実施における使用に適した水混和性非プロトン性溶媒としては、テトラヒドロフラン、グライム類、ジオキサン、ジオキソラン類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、アセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（「ＮＭＰ」）、メチルエチルケトン（「ＭＥＫ」）、γ－バレロラクトンなどが挙げられる。前記水混和性非プロトン性有機溶媒は、たとえばグライム類、ジオキサン（１，４－ジオキサン）、ジオキソラン類（たとえば１，３－ジオキソラン）、テトラヒドロフランなどのエーテル類であることが好ましい。本開示の実施における使用に適したグライム類としては、たとえば、モノグライム（１，２－ジメトキシエタン（「ＤＭＥ」））、エチルグライム、ジグライム（ジエチレングリコールジメチルエーテル）、エチルジグライム、トリグライム、ブチルジグライム、テトラグライム、ポリグライム類、高分子量アルコールの高エトキシ化ジエーテル（「ハイグライム」）などが挙げられる。多くの場合、前記酸化溶媒は、グライム類、ジグライムまたはジオキサンである水混和性非プロトン性有機溶媒と、水とを含む多成分溶媒である。
いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は水とジオキサンを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は水とＤＭＥを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は水とジグライムを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は水とトリグライムを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は水とテトラグライムを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は水とハイグライムを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は水とＮＭＰを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は水とＭＥＫを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は水とγ－バレロラクトンを含む。
実施例１は、（１）ジグライムのみ；（２）ジオキサンのみ；（３）水のみ；（４）ジオキサンとＨ２Ｏの４：１（ｖ／ｖ）混合物からなる多成分溶媒；および（５）グライム類とＨ２Ｏの１：１（ｖ／ｖ）混合物からなる多成分溶媒の５種の溶媒に対するＦＤＣＡの溶解度を試験した溶解度評価について述べている。実験結果として、温度の関数としてプロットしたＦＤＣＡの溶解度を図３に示す。ＦＤＣＡの溶解度は、水（２２℃～１４０℃の温度において２重量％未満の溶解度）、ジオキサン（２２℃～１００℃の温度において２重量％未満の溶解度）およびジグライム（２２℃～１００℃の温度において２重量％未満の溶解度）では比較的低かったが、驚くべきことに、たとえば、ジオキサンとＨ２Ｏの４：１（ｖ：ｖ）混合物（２２℃～１４０℃の温度において４重量％～１１重量％の溶解度）やジグライムと水の１：１（ｖ：ｖ）混合物（２２℃～１４０℃の温度において２重量％を少し下回る程度から最大で９重量％の溶解度）などの多成分溶媒では高い溶解度が示された。これらの多成分溶媒は、生成物の回収操作中に通常除去する必要のある溶媒の使用量を、（たとえば溶媒として水のみを使用した場合と比べて）比較的少なく抑えつつ、より多量のＦＤＣＡ経路生成物の製造を容易とする点から望ましい。本開示を実施する際に酸化溶媒として使用するのに適した有機溶媒および別の多成分溶媒は、実施例１に記載の分析法を使用して容易に特定することができる。
いくつかの実施形態において、前記酸化溶媒の組成は、さらに下流のプロセスに必要とされる条件（たとえば生成物の回収、精製などを容易とするような条件）、または上流のプロセス（たとえば糖からフラン系酸化基質への転化）に必要とされる条件を考慮に入れて決定してもよい。たとえば、特定の実施形態において、軽質溶媒と重質溶媒を含む多成分溶媒を酸化溶媒として使用することが望ましい場合がある。「軽質溶媒」は、特定の圧力下において、同じ圧力下での重質溶媒の沸点（沸騰温度）よりも低い温度に沸点を有する溶媒を指す。これに対して、「重質溶媒」は、特定の圧力下において、同じ圧力下での軽質溶媒の沸点（沸騰温度）よりも高い温度に沸点を有する溶媒を指す。多成分溶媒が水と水混和性有機溶媒を含む場合、該水混和性有機溶媒は水混和性軽質有機溶媒（すなわち、水の沸点よりも低い温度に沸点を有する水混和性有機溶媒）であってもよく、水混和性重質有機溶媒（すなわち、水の沸点よりも高い温度に沸点を有する水混和性有機溶媒）であってもよい。通常、水混和性軽質有機溶媒は非プロトン性軽質有機溶媒であり、水混和性重質有機溶媒は非プロトン性重質有機溶媒である。多成分溶媒中で水と組み合わされる水混和性（かつ非プロトン性）の軽質有機溶媒としては、たとえば、グライム類、ジオキソラン類（たとえば１，３－ジオキソラン）、テトラヒドロフランなどが挙げられる。多成分溶媒中で水と組み合わされる水混和性（かつ非プロトン性）の重質有機溶媒としては、たとえば、ジオキサン、エチルグライム、ジグライム（ジエチレングリコールジメチルエーテル）、エチルジグライム、トリグライム、ブチルジグライム、テトラグライム、ポリグライム類などが挙げられる。いくつかの実施形態（たとえば連続反応器系）において、前記酸化溶媒の全量もしくはその一部またはその成分を、（たとえば蒸留を経て）製造溶液から除去し、反応混合物に再利用してもよい。このような実施形態では、酸化工程（すなわち接触工程）を実施する際の温度または該酸化工程よりも上流もしくは下流のプロセスを実施する際の温度において、共沸混合物に相当する組成を有する多成分溶媒、または共沸混合物を形成することができる組成（すなわち「共沸組成」）を有する多成分溶媒を使用すると望ましい場合がある。共沸組成を有するこのような多成分溶媒を使用することによって、（共沸組成の一部としての）酸化溶媒を酸化工程または該酸化工程よりも上流および／もしくは下流のプロセスに再利用することが容易となる場合がある。
いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒中の水混和性有機溶媒種の濃度は、少なくとも５体積％（ｖｏｌ％）、少なくとも１０ｖｏｌ％、少なくとも１５ｖｏｌ％、少なくとも２０ｖｏｌ％、少なくとも２５ｖｏｌ％、少なくとも３０ｖｏｌ％、少なくとも３５ｖｏｌ％、少なくとも４０ｖｏｌ％、少なくとも４５ｖｏｌ％、少なくとも５０ｖｏｌ％、少なくとも５５ｖｏｌ％、少なくとも６０ｖｏｌ％、少なくとも６５ｖｏｌ％、少なくとも７０ｖｏｌ％、少なくとも７５ｖｏｌ％、少なくとも８０ｖｏｌ％、少なくとも８５ｖｏｌ％、少なくとも９０ｖｏｌ％または少なくとも９５ｖｏｌ％であり；これらのそれぞれに対応して、前記多成分溶媒系中の水の濃度は、通常、９５ｖｏｌ％未満、９０ｖｏｌ％未満、８５ｖｏｌ％未満、８０ｖｏｌ％未満、７５ｖｏｌ％未満、７０ｖｏｌ％未満、６５ｖｏｌ％未満、６０ｖｏｌ％未満、５５ｖｏｌ％未満、５０ｖｏｌ％未満、４５ｖｏｌ％未満、４０ｖｏｌ％未満、３５ｖｏｌ％未満、３０ｖｏｌ％未満、２５ｖｏｌ％未満、２０ｖｏｌ％未満、１５ｖｏｌ％未満、１０ｖｏｌ％未満または５ｖｏｌ％未満である。
いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、１～５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、９９～９５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、５～１０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、９５～９０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、１０～１５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、９０～８５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、１５～２０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、８５～８０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、２０～２５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、８０～７５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、２５～３０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、７５～７０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、３０～３５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、７０～６５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、３５～４０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、６５～６０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、４０～４５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、６０～５５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、４５～５０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、６５～５０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、５０～５５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、５０～４５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、５５～６０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、４５～４０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、６０～６５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、４０～３５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、６５～７０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、３５～３０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、７０～７５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、３０～２５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、７５～８０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、２５～２０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、８０～８５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、２０～１５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、８５～９０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、１５～１０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、９０～９５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、１０～５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、９５～９９ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、５～１ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。
いくつかの実施形態において、水と水混和性有機溶媒の体積比は１：６～６：１またはこの範囲内の任意の値である。特定の実施形態において、水と水混和性有機溶媒の体積比は１：４～４：１またはこの範囲内の任意の値である。別の実施形態において、水と水混和性有機溶媒の体積比は１：４～３：１またはこの範囲内の任意の値である。別の実施形態において、水と水混和性有機溶媒の体積比は１：３～３：１またはこの範囲内の任意の値である。特定の実施形態において、水と水混和性有機溶媒の体積比は１：１である。
いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、水および２種の水混和性有機溶媒を含む。通常、前記水混和性有機溶媒はいずれも水混和性非プロトン性有機溶媒である。前記２種の水混和性非プロトン性溶媒はそれぞれ、テトラヒドロフラン、グライム類、ジオキサン、ジオキソラン類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、アセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（「ＮＭＰ」）、メチルエチルケトン（「ＭＥＫ」）およびγ－バレロラクトンからなる群から独立して選択することができる。前記水混和性非プロトン性有機溶媒の一方または両方が、たとえばグライム類、ジオキサン（たとえば１，４－ジオキサン）、ジオキソラン類（たとえば１，３－ジオキソラン）、テトラヒドロフランなどのエーテル類であってもよい。グライム類としては、たとえば、モノグライム（１，２－ジメトキシエタン（「ＤＭＥ」））、エチルグライム、ジグライム（ジエチレングリコールジメチルエーテル）、エチルジグライム、トリグライム、ブチルジグライム、テトラグライム、ポリグライム類、高分子量アルコールの高エトキシ化ジエーテル（「ハイグライム」）などが挙げられる。
いくつかの実施形態において、水と第１の水混和性有機溶媒と第２の水混和性有機溶媒の体積比は約１：１：１（ｖ：ｖ：ｖ）である。いくつかの実施形態において、水と第１の水混和性有機溶媒と第２の水混和性有機溶媒の体積比は約１：２：１（ｖ：ｖ：ｖ）である。いくつかの実施形態において、水と第１の水混和性有機溶媒と第２の水混和性有機溶媒の体積比は約１：２：２（ｖ：ｖ：ｖ）である。いくつかの実施形態において、水と第１の水混和性有機溶媒と第２の水混和性有機溶媒の体積比は約２：１：１（ｖ：ｖ：ｖ）である。
いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、水と第１の水混和性有機溶媒と第２の水混和性有機溶媒を、表Ａに示すような相対量で含む。
Figure 0007458147000001
Figure 0007458147000002
Figure 0007458147000003
Figure 0007458147000004
Figure 0007458147000005
前記接触工程は、多くの場合、少なくとも２ｗｔ％、少なくとも３ｗｔ％、少なくとも４ｗｔ％、少なくとも５ｗｔ％、少なくとも６ｗｔ％、少なくとも７ｗｔ％、少なくとも８ｗｔ％、少なくとも９ｗｔ％、少なくとも１０ｗｔ％、少なくとも１１ｗｔ％、少なくとも１２ｗｔ％、少なくとも１３ｗｔ％、少なくとも１４ｗｔ％もしくは少なくとも１５ｗｔ％、またはこれらの値のいずれか２つによって定義される範囲内の濃度の（可溶性）ＦＤＣＡ経路生成物を含む生成物溶液を得るのに十分な時間にわたって実施される。したがって、（可溶性）ＦＤＣＡ経路生成物を含む生成物溶液が得られる場合に生成される該ＦＤＣＡ経路生成物の濃度は、少なくとも２ｗｔ％、少なくとも３ｗｔ％、少なくとも４ｗｔ％、少なくとも５ｗｔ％、少なくとも６ｗｔ％、少なくとも７ｗｔ％、少なくとも８ｗｔ％、少なくとも９ｗｔ％、少なくとも１０ｗｔ％、少なくとも１１ｗｔ％、少なくとも１２ｗｔ％、少なくとも１３ｗｔ％、少なくとも１４ｗｔ％もしくは少なくとも１５ｗｔ％、またはこれらの値のいずれか２つによって定義される範囲内の濃度である。本明細書において「生成物溶液」は、可溶性ＦＤＣＡ経路生成物と、反応混合物の他の可溶性成分とを酸化溶媒中に含む溶液を指す。本明細書において「特定の濃度のＦＤＣＡ経路生成物を含む生成物溶液を得るのに十分な時間」とは、所定の濃度のＦＤＣＡ経路生成物を含む生成物溶液を得るのに必要な最小時間を指す。
より典型的には、前記接触工程は、少なくとも６ｗｔ％、少なくとも７ｗｔ％、少なくとも８ｗｔ％、少なくとも９ｗｔ％、少なくとも１０ｗｔ％、少なくとも１１ｗｔ％、少なくとも１２ｗｔ％、少なくとも１３ｗｔ％、少なくとも１４ｗｔ％もしくは少なくとも１５ｗｔ％、またはこれらの値のいずれか２つによって定義される範囲内の濃度のＦＤＣＡ経路生成物を含む生成物溶液を得るのに十分な時間にわたって実施される。したがって、ＦＤＣＡ経路生成物を含む生成物溶液が得られる場合に生成される該ＦＤＣＡ経路生成物の濃度は、少なくとも６ｗｔ％、少なくとも７ｗｔ％、少なくとも８ｗｔ％、少なくとも９ｗｔ％、少なくとも１０ｗｔ％、少なくとも１１ｗｔ％、少なくとも１２ｗｔ％、少なくとも１３ｗｔ％、少なくとも１４ｗｔ％もしくは少なくとも１５ｗｔ％、またはこれらの値のいずれか２つによって定義される範囲内の濃度である。
本開示の実施において使用される不均一系酸化触媒は、通常、担体の内面および外面に分散された貴金属を含む。本明細書において「貴金属」は、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金または金を指す。特定の好ましい実施形態において、前記貴金属は、白金、金およびその組み合わせからなる群から選択される。通常、前記貴金属は白金である。いくつかの実施形態において、前記貴金属は金である。不均一系酸化触媒は、該触媒の性能を向上させる助触媒をさらに含んでいてもよい。前記貴金属が白金、金またはその組み合わせである場合、好適な助触媒としては、たとえば、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｍｏ、Ｗなどが挙げられる。
前記不均一系酸化触媒中の前記貴金属の総金属担持量は、通常、０．３重量％～５重量％の範囲またはこの範囲内の任意の値である。いくつかの実施形態において、前記金属担持量は０．５重量％～４重量％の範囲またはこの範囲内の任意の値である。いくつかの実施形態において、前記金属担持量は２～４ｗｔ％の範囲またはこの範囲内の任意の値である。いくつかの実施形態において、前記金属担持量は２ｗｔ％である。いくつかの実施形態において、前記金属担持量は３ｗｔ％である。いくつかの実施形態において、前記金属担持量は４ｗｔ％である。２種以上の金属が使用される場合、前記不均一系酸化触媒は、各触媒粒子が２種以上の金属を含む複数の不均一系酸化触媒粒子を含んでいてもよく、あるいは前記不均一系酸化触媒は、たとえば第１の金属種を含む第１の複数の不均一系酸化触媒粒子と第２の金属種を含む第２の複数の不均一系酸化触媒粒子とからなる不均一系酸化触媒金属粒子種の混合物を含んでいてもよい。本開示を実施する際に使用される前記不均一系酸化触媒を製造する方法は、本明細書中で後述する第II節および実施例に詳細に記載されている。
前記不均一系酸化触媒の固体担体成分は、本明細書に記載の比表面積に関する要件を満たす触媒担体としての使用に適していることが当業者に知られている任意の種類の材料を含んでいてもよい。好適な材料としては、たとえば、金属酸化物、炭素質材料、ポリマー、金属ケイ酸塩、金属炭化物、およびこれらから製造される任意の複合材料が挙げられる。金属酸化物としては、酸化ケイ素（シリカ）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化チタン（チタニア）、酸化アルミニウム（アルミナ）などが挙げられる。本明細書において「炭素質」は黒鉛およびカーボンブラックを指す。金属ケイ酸塩としては、たとえば、オルトケイ酸塩、ホウケイ酸塩、アルミノケイ酸塩（たとえばゼオライト）などが挙げられる。金属炭化物としては、たとえば、炭化ケイ素などが挙げられる。好適な固体担体用ポリマー材料としては、ポリスチレン、ポリスチレン－ｃｏ－ジビニルベンゼン、ポリアミド、ポリアクリルアミドなどが挙げられる。
好適な固体担体材料としては、さらに、金属酸化物、炭素質材料、ポリマー、金属ケイ酸塩および金属炭化物からなる群から選択される材料とバインダーから製造される複合材料、ならびに金属酸化物、炭素質材料、ポリマー、金属ケイ酸塩および金属炭化物からなる群から選択される材料とバインダーとを含む複合材料が挙げられる。いくつかの実施形態において、前記バインダーは樹脂である。別の実施形態において、前記複合材料は、金属酸化物、炭素質材料、金属ケイ酸塩および金属炭化物からなる群から選択される材料と炭化バインダーとを含む。一実施形態において、前記複合材料は炭化バインダーとカーボンブラックとを含む。このような炭素系複合材料を製造する方法は、PCT出願第PCT/US15/28358号に記載されている（この文献は引用によりその全体が明示的に本明細書に援用される）。担体材料の具体例は本明細書の実施例に記載されている。
いくつかの実施形態において、前記固体担体は、Aditya Birla社製CDX-KU、Aditya Birla社製CSCUB、Aditya Birla社製R2000B、Aditya Birla社製R2500UB、Aditya Birla社製R3500B、Aditya Birla社製R5000U2、Arosperse 5-183A、Asbury社製5302、Asbury社製5303、Asbury社製5345、Asbury社製5348R、Asbury社製5358R、Asbury社製5365R、Asbury社製5368、Asbury社製5375R、Asbury社製5379、Asbury社製A99、キャボット社製Monarch 120、キャボット社製Monarch 280、キャボット社製Monarch 570、キャボット社製Monarch 700、キャボット社製Norit Darco 12x20L1、キャボット社製Vulcan XC72、Continental社製N120、Continental社製N234、Continental社製N330、Continental社製N330-C、Continental社製N550、Norit ROX 0.8、Orion社製Arosperse 138、Orion社製Arosperse 15、Orion社製Color Black FW 2、Orion社製Color Black FW 255、Orion社製HiBlack 40B2、Orion社製Hi-Black 50 L、Orion社製Hi-Black 50 LB、Orion社製Hi-Black 600 L、Orion社製HP-160、Orion社製Lamp Black 101、Orion社製N330、Orion社製Printex L6、Sid Richardson社製Ground N115、Sid Richardson社製Ground SR155、Sid Richardson社製SC159、Sid Richardson社製SC419、Timcal社製Ensaco 150G、Timcal社製Ensaco 250G、Timcal社製Ensaco 260GおよびTimcal社製Ensaco 350Gからなる群から選択されるカーボンブラック材料を含む。
通常、前記固体担体に金属を含浸させても、該固体担体の比表面積、細孔直径および比容積には無視できるほどの小さい変化しか起こらない。通常、本開示での使用に適した不均一系酸化触媒は、複数の細孔を含み、２０ｍ２／ｇ～５００ｍ２／ｇの比表面積を有する固体担体を使用して調製され、該比表面積は、たとえば、２０ｍ２／ｇ、３０ｍ２／ｇ、４０ｍ２／ｇ、５０ｍ２／ｇ、６０ｍ２／ｇ、７０ｍ２／ｇ、８０ｍ２／ｇ、９０ｍ２／ｇ、１００ｍ２／ｇ、１２０ｍ２／ｇ、１４０ｍ２／ｇ、１６０ｍ２／ｇ、１８０ｍ２／ｇ、２００ｍ２／ｇ、２２５ｍ２／ｇ、２５０ｍ２／ｇ、２７５ｍ２／ｇ、３００ｍ２／ｇ、３２５ｍ２／ｇ、３５０ｍ２／ｇ、３７５ｍ２／ｇ、４００ｍ２／ｇ、４２５ｍ２／ｇ、４５０ｍ２／ｇ、４７５ｍ２／ｇもしくは５００ｍ２／ｇの比表面積、またはこれらの比表面積のいずれか２つによって定義される範囲内の比表面積である。比表面積は、たとえば、Bruanauer、EmmettおよびTeller（J. Am. Chem. Soc. 1938, 60:309-311）による方法ならびに／または水銀圧入法などの公知の方法を使用して測定することができる。たとえばASTM試験法D3663、D6556およびD4567を参照されたい（これらは引用によりその全体が本明細書に援用される）。通常、本開示を実施する際に使用される不均一系酸化触媒（および固体担体）は、２５ｍ２／ｇ～２５０ｍ２／ｇの比表面積またはこの範囲内の任意の値の比表面積を有しており、場合によっては、該比表面積は、２５ｍ２／ｇ～２２５ｍ２／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、２５ｍ２／ｇ～２００ｍ２／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、２５ｍ２／ｇ～１７５ｍ２／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、２５ｍ２／ｇ～１５０ｍ２／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、２５ｍ２／ｇ～１２５ｍ２／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、または２５ｍ２／ｇ～１００ｍ２／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値である。これらの比表面積は、たとえば活性炭などの当技術分野でより一般的に使用される高多孔性触媒担体材料の比表面積と比べて比較的小さい。表面積が比較的小さい不均一系酸化触媒を本開示の酸化プロセスにおいて使用することは、実質的に塩基が添加されていない条件下でのフラン系酸化基質からＦＤＣＡおよびＦＤＣＡ経路中間体化合物への転化において高い選択率と高い収率を達成するのに有利であると考えられる。
比表面積が比較的小さいことと相応して、本開示を実施する際に使用される不均一系酸化触媒（およびその固体担体成分）は、通常、他の酸化触媒と比べてやや小さい比細孔容積あるいは他の酸化触媒よりも小さい比細孔容積を有している。本開示の実施において使用される不均一系酸化触媒（およびその固体担体成分）は、通常、（１．７ｎｍ～１００ｎｍの直径を持つ細孔について測定した場合の）比細孔容積が、０．１ｃｍ３／ｇ～１．５ｃｍ３／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、０．１ｃｍ３／ｇ～０．８ｃｍ３／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、０．１ｃｍ３／ｇ～０．７ｃｍ３／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、０．１ｃｍ３／ｇ～０．６ｃｍ３／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、０．１ｃｍ３／ｇ～０．５ｃｍ３／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、０．２ｃｍ３／ｇ～０．８ｃｍ３／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、０．２ｃｍ３／ｇ～０．７ｃｍ３／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、０．２ｃｍ３／ｇ～０．６ｃｍ３／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、０．２ｃｍ３／ｇ～０．５ｃｍ３／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、０．３ｃｍ３／ｇ～１ｃｍ３／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、０．３ｃｍ３／ｇ～０．９ｃｍ３／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、０．３ｃｍ３／ｇ～０．８ｃｍ３／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、０．３ｃｍ３／ｇ～０．７ｃｍ３／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、０．３ｃｍ３／ｇ～０．６ｃｍ３／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、０．３ｃｍ３／ｇ～０．５ｃｍ３／ｇの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、またはこれらの値のいずれか２つによって定義される範囲内の値であり、この比細孔容積は、E.P. Barrett, L.G. Joyner, P.P. Halenda, J. Am. Chem. Soc. (1951) 73:373-380およびASTM D4222-03(2008)（これらの文献はいずれも引用によりその全体が明示的に本明細書に援用される）に記載の方法（この方法を本明細書において「ＢＪＨ法」と呼ぶ）などの、細孔直径および比細孔容積の測定法と、（たとえば、Micromeritics社製Autopore V 9605水銀ポロシメーター（Micromeritics Instrument Corp.、ジョージア州ノークロス）などの水銀ポロシメーターをメーカーの説明書に従って使用した）水銀圧入法とによって測定される。たとえば、ASTM 3663、ASTM D-4284-12およびD6761-07(2012)を参照されたい（これらの文献はいずれも引用により本明細書に援用される）。
ＢＪＨ法および／または水銀圧入法で測定した場合、前記不均一系酸化触媒の平均細孔直径は、通常、１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲またはこの範囲内の任意の値である。より典型的には、ＢＪＨ法および／または水銀圧入法で測定した場合、前記不均一系酸化触媒の平均細孔直径は、１０ｎｍ～９０ｎｍの範囲またはこの範囲内の任意の値である。いくつかの実施形態において、ＢＪＨ法および／または水銀圧入法で測定した場合、前記平均細孔直径は、１０ｎｍ～８０ｎｍの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、１０ｎｍ～７０ｎｍの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、または１０ｎｍ～６０ｎｍの範囲もしくはこの範囲内の任意の値であり、多くの場合、１０ｎｍ～５０ｎｍの範囲もしくはこの範囲内の任意の値である。いくつかの実施形態において、ＢＪＨ法および／または水銀圧入法で測定した場合、前記平均細孔直径は、２０ｎｍ～１００ｎｍまたはこの範囲内の任意の値である。これらの実施形態のいくつかにおいて、ＢＪＨ法および／または水銀圧入法で測定した場合、前記平均細孔直径は、２０ｎｍ～９０ｎｍの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、２０ｎｍ～８０ｎｍの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、２０ｎｍ～７０ｎｍの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、２０ｎｍ～６０ｎｍの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、または１０ｎｍ～５０ｎｍの範囲もしくはこの範囲内の任意の値である。本開示を実施する際に使用される触媒は、通常、前記範囲のサイズの細孔を比較的高密度に含んでいる。
いくつかの実施形態において、前記不均一系酸化触媒は、第２の複数の細孔を含んでいる。この実施形態において、前記不均一系酸化触媒とその固体支持担体の細孔分布はバイモーダルであり、第１の複数の細孔直径が第１の分布を構成しており、第２の複数の細孔直径が第２の分布を構成しており、第１の複数の細孔直径および第２の複数の細孔直径は、それぞれに見合った平均細孔直径を有している。第２の複数の細孔の平均細孔直径は、第２の複数の細孔の平均細孔直径とは異なるが、ＢＪＨ法および／または水銀圧入法で測定した場合、通常、１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲もしくはこの範囲内の任意の値である。
通常、（１．７ｎｍ～１００ｎｍの直径を有する細孔についてＢＪＨ法および／または水銀圧入法で測定した場合）５ｎｍ～１００ｎｍの範囲の細孔直径またはこの範囲内の任意の値の細孔直径を有する細孔が、前記不均一系酸化触媒の細孔容積の少なくとも５０％を占めてもよい。通常、（１．７ｎｍ～１００ｎｍの直径を有する細孔についてＢＪＨ法および／または水銀圧入法で測定した場合）１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲の細孔直径またはこの範囲内の任意の値の細孔直径を有する細孔が、前記不均一系酸化触媒の細孔容積の少なくとも６０％を占めてもよく、いくつかの実施形態においては、少なくとも７０％、少なくとも８０％、または少なくとも９０％を占めてもよい。
いくつかの実施形態において、（１．７ｎｍ～１００ｎｍの直径を有する細孔についてＢＪＨ法および／または水銀圧入法で測定した場合）１０ｎｍ～５０ｎｍの範囲の細孔直径またはこの範囲内の任意の値の細孔直径を有する細孔が、本開示を実施する際に使用される不均一系酸化触媒の細孔容積の少なくとも３５％、少なくとも４０％、少なくとも４５％または少なくとも５０％を占めてもよい。たとえば、（１．７ｎｍ～１００ｎｍの直径を有する細孔についてＢＪＨ法および／または水銀圧入法で測定した場合）１０ｎｍ～５０ｎｍの範囲の平均細孔直径またはこの範囲内の任意の値の平均細孔直径を有する細孔が、前記不均一系酸化触媒の細孔容積の３５％～８０％の範囲もしくはこの範囲内の任意の値、３５％～７５％の範囲もしくはこの範囲内の任意の値、３５％～６５％の範囲もしくはこの範囲内の任意の値、４０％～８０％の範囲もしくはこの範囲内の任意の値、４０％～７５％の範囲もしくはこの範囲内の任意の値、または４０％～７０％の範囲もしくはこの範囲内の任意の値を占めてもよい。
通常、１０ｎｍ未満または５ｎｍ未満の細孔直径を有する細孔が、前記不均一系酸化触媒の細孔容積の２．５％以下を占めてもよい。より典型的には、ＢＪＨ法および／または水銀圧入法で測定した場合、１０ｎｍ未満または５ｎｍ未満の細孔直径を有する細孔が、前記不均一系酸化触媒の細孔容積の３％以下、４％以下、５％以下もしくは１０％以下、またはこれらの割合（％）のいずれか２つによって定義される範囲内の割合（％）以下を占めてもよい。本開示の実施における使用に適した不均一系酸化触媒を製造する際には、前述の物理的特性を持つ固体担体が選択される。担体材料の細孔構造は、金属が含浸された最終製品としての不均一系酸化触媒においても通常そのまま保持される。
特定の好ましい実施形態において、前記不均一系酸化触媒中の貴金属は白金を含むか、あるいは実質的に白金からなり、いくつかの実施形態では、白金からなるが、いずれの場合においても、固体担体は、シリカおよび炭素質材料からなる群から選択される。これらの好ましい実施形態において、ＢＪＨ法および／または水銀圧入法で測定した場合、前記不均一系酸化触媒の平均細孔直径は、通常、１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲またはこの範囲内の任意の値であり、多くの場合、２０ｎｍ～１００ｎｍの範囲またはこの範囲内の任意の値である。
本開示の方法を実施する際、純粋な酸素（すなわちＯ２のみからなり、他のガスを含まない）を提供してもよく、あるいは混合ガスの一成分（たとえば空気、酸素濃縮空気など）として酸素を提供してもよい。前記接触工程における酸素とフラン系酸化基質のモル比は、通常２：１～１０：１である。いくつかの実施形態において、酸素とフラン系酸化基質のモル比は２：１～１０：１または３：１～５：１である。前記接触工程において、前記酸素の分圧は、通常、５０ｐｓｉｇ～１０００ｐｓｉｇの範囲またはこの範囲内の任意の値である。より典型的には、前記酸素の分圧は、５０ｐｓｉｇ～２００ｐｓｉｇの範囲またはこの範囲内の任意の値である。いくつかの実施形態において、前記酸素の分圧は、５０～２００ｐｓｉｇ、１００～３００ｐｓｉｇ、２００～４００ｐｓｉｇ、３００～５００ｐｓｉｇ、４００～６００ｐｓｉｇ、５００～７００ｐｓｉｇ、６００～８００ｐｓｉｇ、７００～９００ｐｓｉｇもしくは８００～１０００ｐｓｉｇ、これらの分圧のいずれか２つによって定義される範囲内の分圧、またはこれらのいずれかの範囲内の任意の値である。
前記接触（酸化）工程は、通常、５０℃～２００℃の範囲の温度またはこの範囲内の任意の値の温度で実施される。いくつかの実施形態において、前記接触工程は、８０℃～１８０℃の範囲の温度またはこの範囲内の任意の値の温度で実施され、別の実施形態において、前記接触工程は、９０℃～１６０℃の範囲の温度もしくはこの範囲内の任意の値の温度、または１００℃～１６０℃の範囲の温度もしくはこの範囲内の任意の値の温度で実施される。特定の好ましい実施形態において、前記接触工程は、９０℃～１８０℃の範囲の温度またはこの範囲内の任意の値の温度で実施され、場合によっては、前記接触工程は、１１０℃～１６０℃の範囲の温度またはこの範囲内の任意の値の温度で実施される。
フラン系酸化基質から所望のＦＤＣＡ経路生成物を製造するプロセスの一例を図４に示す。一段階の酸化反応ゾーンを利用したこのプロセスでは、Ｏ２（純粋な酸素または混合ガス中の一成分としての酸素）を含む酸素供給流(110)とフラン系酸化基質供給原料流(100)とが酸化ゾーン(10)へと送られ、ＦＤＣＡ経路生成物流(127)と、未反応のフラン系酸化基質を含む任意の再循環流(115)とが生成される。
いくつかの実施形態においては、フラン系酸化基質から所望のＦＤＣＡ経路生成物への酸化を、２つ以上の酸化工程からなる一連のプロセスにおいて実施することが望ましい場合がある。この場合、第１の酸化工程は前述の通りであり、第２の酸化工程は、
（ｂ）第２のフラン系酸化基質を酸化させて第２のＦＤＣＡ経路生成物を得るための第２の反応混合物を形成させるのに十分な条件下において、第２のフラン系酸化基質と第２の酸化溶媒とを含む第２の酸化供給原料を、第２の不均一系酸化触媒の存在下で酸素と接触させること
を含み、
前記（第１の）接触工程（ａ）において、ＦＤＣＡ経路中間体化合物である第１のＦＤＣＡ経路生成物が単独でまたはＦＤＣＡとともに生成されること、
第２のフラン系酸化基質が第１のＦＤＣＡ経路生成物であること、
第２の反応混合物に実質的に塩基が添加されていないこと、
第２の不均一系酸化触媒が、工程（ａ）の前記（第１の）貴金属と同じまたは異なる貴金属と第２の固体担体とを含むこと、および
第２の不均一系酸化触媒が複数の細孔を含み、２０ｍ２／ｇ～５００ｍ２／ｇの範囲の比表面積またはこの範囲内の任意の値の比表面積、たとえば、２０ｍ２／ｇ、３０ｍ２／ｇ、４０ｍ２／ｇ、５０ｍ２／ｇ、６０ｍ２／ｇ、７０ｍ２／ｇ、８０ｍ２／ｇ、９０ｍ２／ｇ、１００ｍ２／ｇ、１２０ｍ２／ｇ、１４０ｍ２／ｇ、１６０ｍ２／ｇ、１８０ｍ２／ｇ、２００ｍ２／ｇ、２２５ｍ２／ｇ、２５０ｍ２／ｇ、２７５ｍ２／ｇ、３００ｍ２／ｇ、３２５ｍ２／ｇ、３５０ｍ２／ｇ、３７５ｍ２／ｇ、４００ｍ２／ｇ、４２５ｍ２／ｇ、４５０ｍ２／ｇ、４７５ｍ２／ｇもしくは５００ｍ２／ｇの比表面積、またはこれらの比表面積のいずれか２つによって定義される範囲内の比表面積を有すること
を特徴とする。
第２のＦＤＣＡ経路生成物は、第１のＦＤＣＡ経路生成物の下流の酸化生成物であり、通常ＦＦＣＡまたはＦＤＣＡである。第２のＦＤＣＡ経路生成物は通常ＦＤＣＡである。通常、第２の酸化工程に塩基は添加されない。
第１の酸化プロセスでの使用に適した貴金属、触媒中の金属担持量、固体担体材料および反応条件（たとえば、反応温度、酸素の圧力（分圧）、酸素とフラン系酸化基質のモル比など）は、第２の酸化プロセスでも好適に使用できる。第２の不均一系酸化触媒は、第１の酸化プロセスにおいて使用される不均一系酸化触媒（すなわち「第１の」不均一系酸化触媒」）と同じものであってもよく、異なるものであってもよい。第２の酸化供給原料における使用に適した酸化溶媒は、第１の酸化プロセスにおける使用に適した酸化溶媒（すなわち「第１の酸化溶媒」）と同じものである。フラン系酸化基質から所望のＦＤＣＡ経路生成物へと転化させる際、所望のＦＤＣＡ経路生成物の生成を最適化するために反応条件の変更が必要とされる場合、多段階の酸化プロセスが望ましいことがある。たとえば、第１の酸化反応よりも高温または低温で第２の酸化反応を実施したり、第１の酸化反応における酸素と供給原料成分のモル比よりも高いまたは低いモル比で維持して第２の酸化反応を実施したり、あるいは、第１の酸化反応における酸素分圧よりも高いまたは低い酸素分圧で維持して第２の酸化反応を実施したりすると望ましい場合がある。第２の酸化溶媒の組成は、第１の酸化溶媒の組成と同じであってもよく、異なっていてもよい。第１の酸化溶媒の組成と第２の酸化溶媒の組成とが異なる場合、第１の酸化溶媒と第２の酸化溶媒は１種以上の共通の溶媒種成分を含んでいてもよい。第２の不均一系酸化触媒中の貴金属は、通常、白金、金またはその組み合わせである。第２の不均一系酸化触媒において使用される貴金属は、通常、白金である。
特定の好ましい実施形態において、第２の不均一系酸化触媒中の貴金属は白金を含むか、あるいは実質的に白金からなり、いくつかの実施形態では、白金からなるが、いずれの場合においても、第２の固体担体は、シリカおよび炭素質材料からなる群から選択される。これらの好ましい実施形態において、第２の不均一系酸化触媒の平均細孔直径は、通常、１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲またはこの範囲内の任意の値であり、多くの場合、２０ｎｍ～１００ｎｍの範囲またはこの範囲内の任意の値であり、たとえば、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍ、８０ｎｍ、９０ｎｍもしくは１００ｎｍ、またはこれらの平均細孔直径のいずれか２つによって定義される範囲内の値である。
図５は、連結された２つの酸化反応ゾーン（酸化反応ゾーン１(20)および酸化反応ゾーン２(30)）を使用して、所望のＦＤＣＡ経路生成物の製造を二段階で行うための統合型プロセスの一例を示す。この統合型プロセスにおいて、Ｏ２を含む酸化剤供給流(110)とフラン系酸化基質供給原料流(100)は酸化反応ゾーン(20)へと送られて、酸化反応ゾーン１生成物流(120)を生成する。酸化反応ゾーン１生成物流は、ＦＤＣＡ経路中間体化合物と酸化溶媒とを含む。次いで、酸化反応ゾーン１生成物流(120)と、Ｏ２を含む酸化剤供給流(112)は酸化反応ゾーン２(30)へと送られ、酸化反応ゾーン生成物流(130)を生じるとともに、未反応のフラン系酸化基質を含む任意の再循環流(125)を生じる。酸化反応ゾーン生成物流(130)は、酸化反応ゾーン(30)で生成された、ＦＤＣＡ経路中間体化合物の酸化生成物を含み、該ＦＤＣＡ経路中間体化合物は、ＦＤＣＡおよび／またはＦＤＣＡ経路中間体であってもよく、これらは酸化反応ゾーン１生成物流(120)に由来するＦＤＣＡ経路中間体の酸化生成物である。
本開示のプロセスは、当技術分野で公知の反応器、たとえば、固定床反応器、トリクルベッド反応器、スラリー相反応器、移動床反応器などを使用して、バッチ式反応器法、セミバッチ式反応器法または連続式反応器法で実施してもよい。酸化溶媒に対する反応物および生成物（特にＦＤＣＡ経路生成物）の溶解度は比較的高いため、前述の反応器法のいずれであっても容易に使用することができ、特に固定床反応器法を容易に使用することができる。
本明細書に記載の酸化プロセスによって生成されたＦＤＣＡ経路生成物は、ＦＤＣＡ経路生成物および酸化溶媒を含む生成物溶液から不均一系酸化触媒を分離することによって、反応混合物から回収してもよい。分離処理を経た生成物溶液は、酸化溶媒と反応混合物の可溶性成分とを含むが、不均一系酸化触媒は取り除かれている。さらに、この生成物溶液から酸化溶媒の一部を除去することによって、可溶性成分を濃縮してもよい。酸化溶媒の除去は、（たとえばエバポレーターを使用した）蒸発、蒸留などによって行ってもよい。
別の方法として、あるいはさらなる単離工程として、ＦＤＣＡ経路生成物を精製してもよい。ＦＤＣＡ経路生成物は結晶化によって精製することが好ましい。したがって、本開示は、一実施形態において、結晶性ＦＤＣＡ経路生成物組成物を製造する方法であって、
ＦＤＣＡ経路生成物と、有機溶媒および多成分溶媒からなる群から選択される溶媒である結晶化溶媒とを含む結晶化溶液を提供すること；
前記ＦＤＣＡ経路生成物の結晶化を開始させること；ならびに
様々な粒径を有する複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶を生成させること
を含む方法を提供する。
本明細書において「結晶化溶媒」は、該結晶化溶媒に対するＦＤＣＡ経路生成物の溶解度を低下させる条件（たとえば温度低下（冷却）または溶媒除去）が課された場合に、ＦＤＣＡ経路生成物を結晶化させることができる溶媒を指す。結晶化溶媒は、水、有機溶媒、水と水混和性有機溶媒とを含む多成分溶媒、水と２種以上の有機溶媒種とを含む多成分溶媒のいずれであってもよい。結晶化プロセスは、酸化プロセス（たとえば一段階酸化プロセスまたは多段階酸化プロセス）の直後に行ってもよく、あるいは酸化プロセスの下流の別の単位操作の後に行ってもよい。
ＦＤＣＡ経路生成物を生成させた後に結晶化を行う場合、前記結晶化溶液は、通常、ＦＤＣＡ経路生成物と酸化溶媒とを含む生成物溶液である。したがって、このような実施形態において、結晶化溶媒は、酸化溶媒（たとえば（一段階酸化で使用される）第１の酸化溶媒または（二段階酸化で使用される）第２の酸化溶媒）と同じものである。酸化溶媒としての使用に適した溶媒のいくつかは、結晶化溶媒としての使用にも適している。
工業的な液相結晶化は、通常、以下のようにして行われる。まず、生成物の飽和溶液（または過飽和溶液）を晶析装置に投入して、該溶液を結晶化条件に付し、次いで、たとえば、温度を低下させるか、溶媒留去（すなわち溶媒除去）により前記溶液を濃縮するか、またはこれらの両方を併用して、結晶化を開始させる。溶媒留去は結晶化を開始させる目的で前記溶液を濃縮するために行ってもよく、ＦＤＣＡ経路生成物の溶解度を低下させる目的で溶媒組成を調整するために行ってもよい。本明細書において「結晶化条件」は、ＦＤＣＡ経路生成物の結晶化を開始させるような、温度の調節、結晶化溶液の濃度の調整および／または結晶化溶液の組成の調整を指す。
一実施形態において、結晶化条件が温度の調節を含む場合、本開示は、結晶性ＦＤＣＡ製剤を製造する方法であって、
５０℃～２２０℃の範囲の温度またはこの範囲内の任意の値の温度、たとえば、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、１８０℃、１９０℃、２００℃、２１０℃もしくは２２０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度である第１の温度の、ＦＤＣＡ経路生成物と結晶化溶媒とを含む結晶化溶液を提供すること；および
第１の温度よりも低い第２の温度まで前記結晶化溶液を冷却して、様々な粒径を有する複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶を形成させること
を含む方法を提供する。
冷却することによって、結晶化溶媒に対するＦＤＣＡ経路生成物の溶解度が低下し、結晶化溶液中でＦＤＣＡ経路生成物の結晶化が起こる。第１の温度は、通常、６０℃～１８０℃の範囲の温度またはこの範囲内の任意の値の温度であり、たとえば、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃もしくは１８０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度である。いくつかの実施形態において、第１の温度は、７０℃～１５０℃の範囲の温度またはこの範囲内の任意の値の温度であり、たとえば、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃もしくは１５０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度である。結晶化溶液を冷却する場合、該結晶化溶液は、通常、６０℃またはそれよりも低い温度、たとえば、６０℃以下、５０℃以下、４０℃以下、３０℃以下、２０℃以下、１０℃以下、５℃以下もしくは０℃以下、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度以下に冷却される。より典型的には、前記結晶化溶液は、５０℃もしくはそれよりも低い温度または４０℃またはそれよりも低い温度、たとえば、５０℃以下、４０℃以下、３０℃以下、２０℃以下、１０℃以下、５℃以下もしくは０℃以下、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度以下に冷却される。
一実施形態において、溶媒除去（留去）によって結晶化を開始させる場合、本開示は、結晶性ＦＤＣＡ製剤を製造する方法であって、
（ａ）ＦＤＣＡと、水、有機溶媒およびその組み合わせからなる群から選択される第１の結晶化溶媒とを含む第１の結晶化溶液を提供すること；
（ｂ）第１の結晶化溶液から第１の結晶化溶媒の第１の部分を除去して、第１の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶と第１の結晶化溶媒の第２の部分とを含む第１のＦＤＣＡ経路生成物スラリーを得ること；ならびに
（ｃ）第１の結晶化溶媒の第２の部分から第１の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶を分離すること
を含む方法を提供する。
さらなる一実施形態において、
（ｄ）第１の複数のＦＤＣＡ結晶を第２の結晶化溶媒に溶解して、ＦＤＣＡと第２の結晶化溶媒とを含む第２の結晶化溶液を得ること；
（ｅ）第２の結晶化溶液から第２の結晶化溶媒の第１の部分を除去して、第２の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶と第２の結晶化溶媒の第２の部分とを含む第２のＦＤＣＡ経路生成物スラリーを得ること；および
（ｆ）第２の結晶化溶媒の第２の部分から第２の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶を分離すること
をさらに実施することによって、第１の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶を再結晶化させる。
結晶化溶媒の一部の除去は、たとえば蒸発や蒸留などの、溶液から溶媒を除去するための公知の方法を使用して行うことができる。溶媒の除去は、結晶化溶液の温度を上昇させて結晶化溶媒またはその成分を蒸発させることによって促進してもよく、その結果、結晶化溶媒の一部は液相のまま保たれ、別の一部は気相に変化して除去される。溶媒を除去することによってＦＤＣＡ経路生成物の濃度が上昇して結晶化し、これによって連続液相中にＦＤＣＡ経路生成物結晶のスラリーが得られる。多くの場合、第１の結晶化溶媒と第２の結晶化溶媒の一方または両方が多成分溶媒であり、第１の結晶化溶媒および／または第２の結晶化溶媒の第１の部分を除去することによって該多成分溶媒の成分のうちの１種が完全にまたは部分的に除去されるが、その他の成分はほとんど除去されないか、全く除去されない。これらの実施形態において、多成分溶媒は、軽質有機溶媒である１種の有機溶媒と、重質有機溶媒である第２の有機溶媒とを含んでいてもよく；あるいは水混和性重質有機溶媒または水混和性軽質有機溶媒である有機溶媒と水とを含んでいてもよい。
第１の結晶化溶媒の第２の部分からの第１の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶の分離、および第２の結晶化溶媒の第２の部分からの第２の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶の分離は、たとえば濾過や遠心分離などの、液体から固体を分離するための公知の方法を利用して行うことができる。
前記溶解工程（工程（ｃ））は、第２の結晶化溶媒中への第１の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶の溶解が促進されるように、通常、高温で実施される。この温度は、使用する結晶化溶媒の種類に左右されるが、温度を上昇させることによって容易に決定することができ、また、第１の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶が完全に溶解するまで第２の結晶化溶媒をさらに加えることもできる。前記溶解工程は、通常、５０℃～２２０℃の範囲の温度またはこの範囲内の任意の値の温度、たとえば、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、１８０℃、１９０℃、２００℃、２１０℃もしくは２２０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度で実施される。多くの場合、前記溶解工程は、６０℃～１８０℃の範囲の温度もしくはこの範囲内の任意の値の温度、または７０℃～１５０℃の範囲の温度もしくはこの範囲内の任意の値の温度、たとえば、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、１７０℃もしくは１８０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度で実施される。いくつかの実施形態において、前記溶解工程は、前記温度範囲の高温域、たとえば、１００℃～２２０℃の範囲の温度もしくはこの範囲内の任意の値の温度、または１５０℃～２２０℃の範囲の温度もしくはこの範囲内の任意の値の温度、たとえば、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、１８０℃、１９０℃、２００℃、２１０℃もしくは２２０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度で実施される。
第１の結晶化溶媒と第２の結晶化溶媒は、同じものであってもよく、異なるものであってもよい。特定の実施形態において、第１の結晶化溶媒および第２の結晶化溶媒の少なくとも一方は、これらの結晶化溶媒に共通の溶媒種を一成分として含む多成分溶媒である。いくつかの実施形態において、ＦＤＣＡ経路生成物を含む第１の結晶化溶液は、前述したフラン系酸化基質の酸化によって生じたＦＤＣＡ経路生成物を含む生成物溶液である。別の実施形態において、第１の結晶化溶媒は、結晶化よりも前に実施される酸化工程で使用される酸化溶媒とは異なるものである。これらの実施形態において、酸化溶媒のすべてまたはその一部は、たとえば蒸発などによって結晶化工程の前に除去してもよい。このようにして得られた固体は、別の溶媒（たとえば、水または別の有機溶媒種）または別の多成分溶媒（すなわち、酸化溶媒とは異なる組成の溶媒）に溶解することによって、第１の結晶化溶液を調製することができる。
特定の一実施形態において、前記結晶化溶媒は、水および水混和性有機溶媒を含む多成分溶媒である。したがって、さらなる一実施形態において、本開示は、ＦＤＣＡ経路生成物の結晶製剤を製造する方法であって、
ＦＤＣＡ経路生成物と、水および水混和性有機溶媒を含む多成分溶媒である結晶化溶媒とを含む結晶化溶液を提供すること；
前記ＦＤＣＡ経路生成物の結晶化を開始させること；ならびに
様々な粒径を有する複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶を生成させること
を含む方法を提供する。
この実施形態において、前記水混和性有機溶媒は、通常、水混和性非プロトン性有機溶媒である。代表的な一実施形態において、前記水混和性非プロトン性有機溶媒はエーテル類であり、たとえば、ジオキサン、ジオキソラン、ジグライムなどである。このような溶媒系の利点を説明するため、本開示の代表的な溶媒組成物に対するＦＤＣＡの溶解度を、水、ジオキサン、ジオキソラン（たとえば１，３－ジオキソラン）およびジグライムと比較したものを図３に示す。本開示の溶媒組成物に対するＦＤＣＡの溶解度が高いため、ＦＤＣＡの飽和溶液を調製して結晶化による精製を行うことができる。さらに、図３に示すように、水または有機溶媒（または水と有機溶媒の共沸混合物）を除去して溶媒組成を調整することによって、（選択された有機溶媒の揮発性が水よりも低い場合）有機溶媒の含量が高い溶媒組成物を調製することができ、または（選択された有機溶媒の揮発性が水よりも高い場合に）水の含量が高い溶媒組成物を調製することができる。図３は、ＦＤＣＡが、本開示の溶媒組成物と比べて水または有機溶媒に極めて難溶性であることを示している。ＦＤＣＡの飽和溶液は、温度を低下させるか、溶媒留去して溶媒組成を調整するか、またはこれらの両方を併用することによって結晶化条件に付してもよい。
本開示の結晶化プロセスでの使用に適した水混和性非プロトン性溶媒としては、テトラヒドロフラン、グライム類、ジオキサン、ジオキソラン類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、アセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（「ＮＭＰ」）、メチルエチルケトン（「ＭＥＫ」）、γ－バレロラクトンなどが挙げられる。前記水混和性非プロトン性有機溶媒は、たとえばグライム類、ジオキサン（たとえば１，４－ジオキサン）、ジオキソラン類（たとえば１，３－ジオキソラン）、テトラヒドロフランなどのエーテル類であることが好ましい。本開示の実施における使用に適したグライム類としては、たとえば、モノグライム（１，２－ジメトキシエタン（「ＤＭＥ」））、エチルグライム、ジグライム（ジエチレングリコールジメチルエーテル）、エチルジグライム、トリグライム、ブチルジグライム、テトラグライム、ポリグライム類、高分子量アルコールの高エトキシ化ジエーテル（「ハイグライム」）などが挙げられる。多くの場合、前記水混和性非プロトン性有機溶媒は、グライム類、ジグライムまたはジオキサンである。
いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒中の前記水混和性有機溶媒種の濃度は、少なくとも５ｖｏｌ％、少なくとも１０ｖｏｌ％、少なくとも１５ｖｏｌ％、少なくとも２０ｖｏｌ％、少なくとも２５ｖｏｌ％、少なくとも３０ｖｏｌ％、少なくとも３５ｖｏｌ％、少なくとも４０ｖｏｌ％、少なくとも４５ｖｏｌ％、少なくとも５０ｖｏｌ％、少なくとも５５ｖｏｌ％、少なくとも６０ｖｏｌ％、少なくとも６５ｖｏｌ％、少なくとも７０ｖｏｌ％、少なくとも７５ｖｏｌ％、少なくとも８０ｖｏｌ％、少なくとも８５ｖｏｌ％、少なくとも９０ｖｏｌ％、もしくは少なくとも９５ｖｏｌ％、またはこれらの値のいずれか２つによって定義される範囲内の濃度であり；これらのそれぞれに対応して、前記多成分溶媒系中の水の濃度は、通常、９５ｖｏｌ％未満、９０ｖｏｌ％未満、８５ｖｏｌ％未満、８０ｖｏｌ％未満、７５ｖｏｌ％未満、７０ｖｏｌ％未満、６５ｖｏｌ％未満、６０ｖｏｌ％未満、５５ｖｏｌ％未満、５０ｖｏｌ％未満、４５ｖｏｌ％未満、４０ｖｏｌ％未満、３５ｖｏｌ％未満、３０ｖｏｌ％未満、２５ｖｏｌ％未満、２０ｖｏｌ％未満、１５ｖｏｌ％未満、１０ｖｏｌ％未満、もしくは５ｖｏｌ％未満、またはこれらの値のいずれか２つによって定義される範囲内の濃度である。
いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、１～５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、９９～９５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、５～１０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、９５～９０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、１０～１５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、９０～８５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、１５～２０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、８５～８０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、２０～２５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、８０～７５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、２５～３０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、７５～７０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、３０～３５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、７０～６５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、３５～４０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、６５～６０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、４０～４５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、６０～５５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、４５～５０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、６５～５０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、５０～５５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、５０～４５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、５５～６０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、４５～４０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、６０～６５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、４０～３５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、６５～７０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、３５～３０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、７０～７５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、３０～２５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、７５～８０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、２５～２０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、８０～８５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、２０～１５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、８５～９０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、１５～１０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、９０～９５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、１０～５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、９５～９９ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、５～１ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。
より典型的には、水と水混和性有機溶媒の体積比は、通常、１：６～６：１（ｖ：ｖ）またはこの範囲内の任意の値である。いくつかの実施形態において、前記体積比は１：４～４：１（ｖ：ｖ）またはこの範囲内の任意の値である。いくつかの実施形態において、水と水混和性有機溶媒の体積比は１：４～３：１（ｖ：ｖ）またはこの範囲内の任意の値である。別の実施形態において、水と水混和性有機溶媒の体積比は１：４～１：３（ｖ：ｖ）またはこの範囲内の任意の値である。特定の実施形態において、水と水混和性有機溶媒の体積比は１：１（ｖ：ｖ）である。
結晶化は、前述したように、温度低下（冷却）法または溶媒除去法によって開始させることができる。温度を低下させることによって結晶化を開始させる場合、通常、前記結晶化溶液の温度は、通常６０℃～２２０℃またはこの範囲内の任意の値の温度である第１の温度から、これよりも低い温度へと冷却され、該第１の温度は、たとえば、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、１８０℃、１９０℃、２００℃、２１０℃もしくは２２０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度である。水が前記結晶化溶媒の一成分として含まれている場合、第１の温度はしばしば前記温度範囲の高温域にあり、たとえば、１００℃～２２０℃の範囲の温度もしくはこの範囲内の任意の値の温度、または１５０℃～２２０℃の範囲の温度もしくはこの範囲内の任意の値の温度、たとえば、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、１８０℃、１９０℃、２００℃、２１０℃もしくは２２０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度である。いくつかの実施形態において、第１の温度は、６０℃～１８０℃の範囲の温度またはこの範囲内の任意の値の温度であり、たとえば、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃もしくは１８０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度であり、第１の温度よりも低い第２の温度まで冷却する。別の実施形態において、第１の温度は、７０℃～１５０℃の範囲の温度またはこの範囲内の任意の値の温度であり、たとえば、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃もしくは１５０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度である。前記結晶化溶液を冷却する場合、該結晶化溶液は、通常、６０℃未満の第２の温度まで冷却され、該第２の温度は、たとえば、６０℃以下、５０℃以下、４０℃以下、３０℃以下、２０℃以下、１０℃以下、５℃以下もしくは０℃以下、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度である。より典型的には、前記結晶化溶液は５０℃未満または４０℃未満の第２の温度まで冷却され、該第２の温度は、たとえば、５０℃以下、４０℃以下、３０℃以下、２０℃以下、１０℃以下、５℃以下もしくは０℃以下、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度である。
また、結晶化は、前記結晶化溶液から前記結晶化溶媒の第１の部分を除去して、様々な粒径を有する第１の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶と前記結晶化溶媒の第２の部分とを含むＦＤＣＡ経路生成物スラリーを得た後、該第１の結晶化溶媒の第２の部分から第１の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶を分離することによっても開始させることができる。得られた第１の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶を、前記結晶化溶媒と同一または異なる結晶化溶媒に溶解し、前記プロセスを繰り返して、様々な粒径を有する第２の複数のＦＤＣＡ経路生成物結晶を得てもよい。
ＦＤＣＡ経路生成物の種結晶を加えて、結晶化の開始をさらに促進させてもよい。また、消泡剤や結晶化助剤などの他の添加剤を前記結晶化溶液に加えて、結晶化プロセスを促進させるとともに、ＦＤＣＡ結晶を含む懸濁液を形成させてもよい。本開示の実施における使用に適した消泡剤としては、たとえば、シリコーン、界面活性剤、リン酸エステル、アルコール、グリコール、ステアリン酸エステルなどが挙げられる。界面活性剤や電解質ポリマーなどの添加剤も、形成される結晶の形態および組成に影響を与えうる。たとえば、米国特許第5,296,639号および米国特許第6,534,680号を参照されたい（これらの文献はいずれも引用によりその全体が本明細書に援用される）。保存中の結晶性生成物の凝集を防止するため、流動性向上剤として機能するその他の添加剤を加えてもよい（たとえば米国特許第6,534,680号を参照されたい）。
本明細書に記載の方法によって生成されたＦＤＣＡ経路生成物結晶は、遠心分離や濾過、または液体から固体を分離するのに適した他の方法によって、前記溶液（母液）から分離することができる。次いで、得られた結晶を、当業者に公知の好適な方法を使用して洗浄および乾燥することができる。
本明細書に記載の結晶化プロセスは、ＦＤＣＡ経路生成物を含む供給原料からＦＤＣＡ経路生成物結晶を製造するための統合型プロセスの一部として実施することができる。一連の前記製造工程は、第１の結晶化ゾーン、溶解ゾーンおよび第２の（精製）結晶化ゾーンを少なくとも備えるプロセスにおいて実施することができる。また、前記結晶化プロセスは、フラン系酸化基質と酸化溶媒とを含む酸化供給原料からＦＤＣＡ経路生成物結晶を製造するための統合型プロセスの一部として実施することもできる。この方法における統合型結晶化プロセスには、本明細書に記載の酸化反応プロセスがさらに組み込まれている。この統合型プロセスでは、少なくとも１つの酸化反応ゾーンから吐出された流れが、供給原料として統合型結晶化プロセスに送られる。本明細書に記載の結晶化プロセスにおいて、各結晶化ゾーンの後（たとえば結晶化ゾーンと次の溶解ゾーンの間）に、（たとえば遠心分離を利用した）結晶分離操作を置いてもよい。結晶性ＦＤＣＡ製剤を製造するための統合型プロセスの例のいくつかを図６～９に示す。
酸化反応ゾーン生成物流が、水と軽質有機溶媒とを含む多成分溶媒を含む場合、図６に示す統合型プロセスを使用してもよい。このプロセスでは、第２の（精製）結晶化ゾーンにおいて溶媒を水に変更する。この統合型プロセスでは、水、軽質有機溶媒およびＦＤＣＡを含む酸化ゾーン生成物流(105)が第１の結晶化ゾーン(200)へと送られて、固体のＦＤＣＡ粗結晶を含む生成物流(205)と、任意で酸化反応ゾーンへと送られて再利用される水／軽質有機溶媒からなる蒸気再循環流(211)と、任意で酸化反応ゾーンへと送られて再利用される水／軽質有機溶媒からなる液体再循環流(207)とが生成される。パージ流(209)を任意で使用して、前記液体再循環流(207)から不純物を除去してもよい。固体ＦＤＣＡ粗結晶生成物流(205)は溶解ゾーン(220)へと供給され、ここで、固体のＦＤＣＡ粗結晶生成物が再溶解される。固体ＦＤＣＡ粗結晶生成物流(205)が溶解ゾーン(220)へと送られる前に、水(115)が固体ＦＤＣＡ粗結晶生成物流(205)に供給され、水に溶解されたＦＤＣＡを含む溶解ゾーン生成物流(225)が生成される。溶解ゾーン生成物流(225)は、第２の（精製）結晶化ゾーン(230)へと送られ、水蒸気再循環流(222)と、液体の水再循環流(236)と、精製されたＦＤＣＡ結晶を含む精製結晶化生成物流(235)とが生成される。水蒸気再循環流(222)と液体の水再循環流(236)はいずれも、固体ＦＤＣＡ粗結晶生成物流(205)に任意で供給することができる。
酸化反応ゾーン生成物流が、水と軽質有機溶媒とを含む多成分溶媒を含む場合、図７に示す統合型プロセスを使用してもよい。この統合型プロセスでは、水、軽質有機溶媒およびＦＤＣＡを含む酸化ゾーン生成物流(105)が、第１の結晶化ゾーン(200)へと送られて、固体のＦＤＣＡ粗結晶を含む生成物流(205)と、該固体ＦＤＣＡ粗結晶生成物流(205)に供給される水／軽質有機溶媒からなる蒸気再循環流(213)と、任意で上流の酸化反応ゾーンへと送られて再利用される水／軽質有機溶媒からなる液体再循環流(207)とが生成される。パージ流(209)を任意で使用して、前記液体再循環流(207)から不純物を除去してもよい。ＦＤＣＡ粗結晶生成物流(205)は溶解ゾーン(220)へと供給され、ここで、固体のＦＤＣＡ粗結晶生成物が再溶解される。固体ＦＤＣＡ粗結晶生成物流(205)が溶解ゾーン(220)へと送られる前に、メイクアップ共溶媒流(125)（水または軽質有機溶媒であってもよく、水および軽質有機溶媒の両方を含む溶媒組成物であってもよい）が固体ＦＤＣＡ粗結晶生成物流(205)に供給され、該多成分溶媒（共培養）中に溶解されたＦＤＣＡを含む溶解ゾーン生成物流(226)が生成される。溶解ゾーン生成物流(226)は、第２の（精製）結晶化ゾーン(230)へと送られ、共溶媒からなる蒸気再循環流(237)と、精製されたＦＤＣＡ結晶を含む精製結晶化生成物流(235)とが生成される。共溶媒からなる蒸気再循環流(237)は、任意で酸化反応ゾーンへと送られて再利用することができる。また、共溶媒からなる液体再循環流(233)を、固体ＦＤＣＡ粗結晶生成物流(205)に任意で供給することができる。
さらに別の統合型プロセスにおいて、酸化反応ゾーン生成物流が、水と重質有機溶媒とを含む多成分溶媒を含む場合、図８に示す統合型プロセスを使用してもよい。このプロセスでは、第２の（精製）結晶化ゾーンにおいて溶媒を水に変更する。この統合型プロセスでは、水、重質有機溶媒およびＦＤＣＡを含む酸化ゾーン生成物流(105)が、第１の結晶化ゾーン(200)へと送られて、固体のＦＤＣＡ粗結晶を含む生成物流(205)と、任意で酸化反応ゾーンへと送られて再利用される水蒸気再循環流(212)と、任意で酸化反応ゾーンへと送られて再利用される水／重質有機溶媒からなる液体再循環流(207)とが生成される。パージ流(209)を任意で使用して、前記液体再循環流(207)から不純物を除去してもよい。固体ＦＤＣＡ粗結晶生成物流(205)は溶解ゾーン(220)へと供給され、ここで、固体のＦＤＣＡ粗結晶生成物が再溶解される。固体ＦＤＣＡ粗結晶生成物流(205)が溶解ゾーン(220)へと送られる前に、水流(115)が固体ＦＤＣＡ粗結晶生成物流(205)に供給され、水に溶解されたＦＤＣＡを含む溶解ゾーン生成物流(223)が生成される。溶解ゾーン生成物流(223)は、第２の(精製)結晶化ゾーン(230)へと送られ、水蒸気再循環流(245)と、液体の水再循環流(236)と、精製されたＦＤＣＡ結晶を含む精製結晶化生成物流(235)とが生成される。水蒸気再循環流(245)と液体の水再循環流(236)はいずれも、固体ＦＤＣＡ粗結晶生成物流(205)に任意で供給することができる。
酸化反応ゾーン生成物流が、水と重質有機溶媒とを含む多成分溶媒（すなわち共溶媒）を含む場合、図９に示す統合型プロセスを使用してもよい。この統合型プロセスでは、水、重質有機溶媒およびＦＤＣＡを含む酸化ゾーン生成物流(105)が、第１の結晶化ゾーン(200)へと送られて、固体のＦＤＣＡ粗結晶を含む生成物流(205)と、該固体ＦＤＣＡ粗結晶生成物流(205)へと任意で送られる水蒸気再循環流(211)と、任意で上流の酸化反応ゾーンへと送られて再利用される水／重質有機溶媒からなる液体再循環流(207)とが生成される。パージ流(209)を任意で使用して、前記液体再循環流(207)から不純物を除去してもよい。固体ＦＤＣＡ粗結晶生成物流(205)は溶解ゾーン(220)へと供給され、ここで、固体のＦＤＣＡ粗結晶生成物が再溶解される。固体ＦＤＣＡ粗結晶生成物流(205)が溶解ゾーン(220)へと送られる前に、水および重質有機溶媒を含むメイクアップ溶媒流(125)が固体ＦＤＣＡ粗結晶生成物流(205)に供給され、水および重質有機溶媒からなる混合溶媒に溶解されたＦＤＣＡを含む溶解ゾーン生成物流(223)が生成される。溶解ゾーン生成物流(223)は、第２の（精製）結晶化ゾーン(230)へと送られ、水蒸気再循環流(245)と、水／重質有機溶媒からなる液体再循環流(236)と、精製されたＦＤＣＡ結晶を含む精製結晶化生成物流(235)とが生成される。水蒸気流(245)は、任意で上流の酸化反応ゾーンへと送られて再利用することができる。水／重質有機溶媒からなる液体再循環流(236)は、任意で固体ＦＤＣＡ粗結晶生成物流(205)へと送られて再利用することができる。パージ流(239)を任意で使用して、前記液体再循環流(236)から不純物を除去してもよい。ここで述べたプロセスは例示を目的としたものであり、これらのプロセスの様々なバリエーションも可能である（たとえば、これらプロセス流は、これらのプロセスの別のポイントで別経路に送ってもよい）。
本明細書に記載の方法で製造された結晶生成物は所望のバルク特性を示す。したがって、さらなる一実施形態において、本開示は、Ｄ５０が５０μｍ～５０００μｍである粒度分布を特徴とする複数のＦＤＣＡ結晶を含む結晶性ＦＤＣＡ組成物を提供する。この結晶性ＦＤＣＡ製剤は、前記の方法を使用して製造することができる。
本明細書において「Ｄ５０」は粒度分布のメジアン径を指す。いくつかの実施形態において、前記Ｄ５０は、５０μｍ～２０００μｍの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、または１００μｍ～３５００μｍの範囲もしくはこの範囲内の任意の値であり、多くの場合、１００μｍ～３０００μｍの範囲もしくはこの範囲内の任意の値である。前記粒度分布のＤ５０は、通常、１００μｍ～７５０μｍの範囲またはこの範囲内の任意の値であり、より典型的には、１２５μｍ～５００μｍの範囲またはこの範囲内の任意の値であり、場合によっては、１２５μｍ～４５０μｍの範囲もしくはこの範囲内の任意の値、または１２５μｍ～４００μｍの範囲もしくはこの範囲内の任意の値であり、いくつかの実施形態においては、２００μｍ～５００μｍの範囲またはこの範囲内の任意の値である。
前記態様の実施形態のいくつかにおいて、前記結晶性ＦＤＣＡ製剤は、１０μｍ未満の粒径を有するＦＤＣＡ結晶を１重量％未満の量で含む。別の実施形態において、前記結晶性ＦＤＣＡ製剤は、１０μｍ未満の粒径を有するＦＤＣＡ結晶を１０ｗｔ％未満の量で含み、より典型的には、９ｗｔ％未満、８ｗｔ％未満、７ｗｔ％未満、６ｗｔ％未満または５ｗｔ％未満の量で含む。さらなる実施形態において、本開示の結晶性ＦＤＣＡ製剤は、通常、４μｍ未満の粒径を有するＦＤＣＡ結晶を１０ｗｔ％未満、９ｗｔ％未満、８ｗｔ％未満、７ｗｔ％未満、６ｗｔ％未満、５ｗｔ％未満、４ｗｔ％未満、３ｗｔ％未満、２ｗｔ％未満または１ｗｔ％未満の量で含む。
前記結晶性ＦＤＣＡ製剤は、通常、少なくとも９８ｗｔ％のＦＤＣＡを含み、より典型的には、少なくとも９９ｗｔ％のＦＤＣＡを含み、いくつかの実施形態では、９９ｗｔ％を超える量のＦＤＣＡを含む。
本開示の結晶化プロセスは、液相結晶化の実施に適した公知の工業用晶析装置システムを使用して行ってもよい。好適な晶析装置システムとしては、たとえば、バッチ式晶析装置、連続晶析装置（たとえば強制循環型晶析装置、ドラフトチューブ型晶析装置、ドラフトチューブ＆バッフル型晶析装置、オスロ型晶析装置など）、および他のタイプの晶析装置システムが挙げられる。
通常、本開示の結晶性ＦＤＣＡ製剤は乾燥品であり、水の含量が１ｗｔ％未満である。多くの場合、水の含量は、０．９ｗｔ％未満、０．８ｗｔ％未満、０．７ｗｔ％未満、０．６ｗｔ％未満、０．５ｗｔ％未満、０．４ｗｔ％未満、０．３ｗｔ％未満もしくは０．２ｗｔ％未満、またはこれらの量のいずれか２つによって定義される範囲内の量である。
さらなる一実施形態において、本開示は、ＦＤＣＡと多成分溶媒とを含む組成物であって、該多成分溶媒が水および水混和性非プロトン性有機溶媒を含み、前記ＦＤＣＡの濃度が少なくとも５ｗｔ％であることを特徴とする組成物を提供する。いくつかの実施形態において、前記ＦＤＣＡの濃度は、少なくとも６ｗｔ％、少なくとも７ｗｔ％、少なくとも８ｗｔ％、少なくとも９ｗｔ％、少なくとも１０ｗｔ％、少なくとも１１ｗｔ％、少なくとも１２ｗｔ％、少なくとも１３ｗｔ％、少なくとも１４ｗｔ％または少なくとも１５ｗｔ％である。ＦＤＣＡと多成分溶媒とを含む前記組成物は溶液の形態であってもよい。この溶液は、該溶液中に固体のＦＤＣＡが残らないように溶解されたＦＤＣＡを含んでいてもよい。ＦＤＣＡと多成分溶媒とを含む前記組成物は、室温または１６０℃以下の温度（たとえば、２０℃、３０℃、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃もしくは１６０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度）において溶液（該溶液中に固体のＦＤＣＡが残らないように溶解されたもの）の形態であってもよい。このような組成物は、酸化工程の下流の様々な単位操作、たとえば、エステル交換、重縮合、結晶化や、ＦＤＣＡ系生成物の製造に付随するその他の下流のプロセスなどを行うのに有用である。前記水混和性非プロトン性有機溶媒は、通常、ＮＭＰまたはグライム類やジオキサンなどのエーテル類である。
いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒系中の水混和性非プロトン性有機溶媒種の濃度は、少なくとも５ｖｏｌ％、少なくとも１０ｖｏｌ％、少なくとも１５ｖｏｌ％、少なくとも２０ｖｏｌ％、少なくとも２５ｖｏｌ％、少なくとも３０ｖｏｌ％、少なくとも３５ｖｏｌ％、少なくとも４０ｖｏｌ％、少なくとも４５ｖｏｌ％、少なくとも５０ｖｏｌ％、少なくとも５５ｖｏｌ％、少なくとも６０ｖｏｌ％、少なくとも６５ｖｏｌ％、少なくとも７０ｖｏｌ％、少なくとも７５ｖｏｌ％、少なくとも８０ｖｏｌ％、少なくとも８５ｖｏｌ％、少なくとも９０ｖｏｌ％または少なくとも９５ｖｏｌ％であり；これらのそれぞれに対応して、前記多成分溶媒中の水の濃度は、通常、９５ｖｏｌ％未満、９０ｖｏｌ％未満、８５ｖｏｌ％未満、８０ｖｏｌ％未満、７５ｖｏｌ％未満、７０ｖｏｌ％未満、６５ｖｏｌ％未満、６０ｖｏｌ％未満、５５ｖｏｌ％未満、５０ｖｏｌ％未満、４５ｖｏｌ％未満、４０ｖｏｌ％未満、３５ｖｏｌ％未満、３０ｖｏｌ％未満、２５ｖｏｌ％未満、２０ｖｏｌ％未満、１５ｖｏｌ％未満、１０ｖｏｌ％未満もしくは５ｖｏｌ％未満、またはこれらの量のいずれか２つによって定義される範囲内の濃度である。
より典型的には、水と水混和性非プロトン性有機溶媒の体積比は、通常、１：６～６：１である。いくつかの実施形態において、水と水混和性非プロトン性有機溶媒の体積比は１：４～４：１（ｖ：ｖ）または１：４～３：１（ｖ：ｖ）である。特定の実施形態において、水と水混和性非プロトン性有機溶媒の体積比は１：１（ｖ：ｖ）である。
II．触媒の調製
本明細書に記載の方法において使用される不均一系酸化触媒は、様々な方法によって調製することができる。たとえば、貴金属は、たとえばincipient wetness法、イオン交換法、析出沈殿法および／または真空含浸法などの方法を使用して、担体材料の外面および内面に堆積させることができる。２種以上の金属を担体に堆積させる場合、これらの金属は順次に堆積させてもよく、同時に堆積させてもよい。触媒担体の表面に金属を堆積させた後、通常、２０℃～１２０℃の温度（たとえば、２０℃、３０℃、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃もしくは１２０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度）で１時間～２４時間（たとえば、１時間、２時間、３時間、４時間、５時間、６時間、７時間、８時間、９時間、１０時間、１１時間、１２時間、１３時間、１４時間、１５時間、１６時間、１７時間、１８時間、１９時間、２０時間、２１時間、２２時間、２３時間もしくは２４時間、またはこれらの時間のいずれか２つによって定義される範囲内の時間）にわたって触媒を乾燥させる。触媒の乾燥は、大気圧よりも低い圧力条件で実施することができる。いくつかの実施形態において、触媒は乾燥後に還元される（たとえば、少なくとも２００℃のＮ２雰囲気に５％Ｈ２を一定時間（たとえば少なくとも３時間）にわたって吹き込むことによって触媒を還元する）。また、少なくとも２００℃の温度で少なくとも３時間にわたって空気中で触媒を焼成してもよい。
前記不均一系酸化触媒が金を含む場合、液体中に溶解された一成分としての金を担体材料に加えてもよい。金含有溶液を担体材料と混合した場合、溶解された金を含む液相中に担体材料が懸濁された懸濁液が形成される。この方法では、次いで、塩基を該懸濁液に加えて不溶性の金錯体の沈殿物を形成させ、この金錯体沈殿物を担体材料の表面に均一に堆積させる。この堆積法において、溶解される金成分は、金の塩（たとえばＨＡｕＣｌ４など）の形態であってもよい。前記塩基としては、不溶性金錯体の形成を促進することができる塩基であればどのようなものであっても好適に使用することができるが、通常、水酸化カリウム（ＫＯＨ）や水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などの塩基が使用される。得られた固体は、たとえば濾過や遠心分離などの、液体から固体を分離するための公知の方法によって回収してもよい。回収された固体は、次いで洗浄してもよく、加熱乾燥してもよい。また、加熱することによって、担体に担持された金錯体を還元して金（０）としてもよい。６０℃以上の温度で加熱して乾燥させ、金を効果的に還元可能な温度である１５０℃～５００℃（たとえば、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、１８０℃、１９０℃、２００℃、２１０℃、２２０℃、２３０℃、２４０℃、２５０℃、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃もしくは５００℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度）で加熱して還元してもよい。様々な実施形態において、該加熱工程を還元雰囲気下で行うことにより金錯体の還元を促進させ、金を金（０）として担体上に堆積させてもよい。加熱時間は、様々な要因、たとえば加熱工程の目的や、不溶性錯体を形成させるために加えられる塩基の分解速度などに応じて数時間から数日間の範囲で選択される。通常、乾燥を目的とした加熱時間は、２～２４時間（たとえば、２時間、３時間、４時間、５時間、６時間、７時間、８時間、９時間、１０時間、１１時間、１２時間、１３時間、１４時間、１５時間、１６時間、１７時間、１８時間、１９時間、２０時間、２１時間、２２時間、２３時間もしくは２４時間、またはこれらの時間のいずれか２つによって定義される範囲内の時間）であり、金錯体の還元を目的とした加熱時間は、１～４時間（たとえば、１時間、２時間、３時間もしくは４時間、またはこれらの時間のいずれか２つによって定義される範囲内の時間）である。
前記不均一系酸化触媒が白金を含む場合、通常、可溶性白金前駆体化合物を含む溶液または白金含有コロイドと担体材料とを接触させることによって白金を担体材料に加える。白金は、様々な化合物の形態で担体材料に堆積させてもよく、たとえば、硝酸白金（II）、硝酸白金（IV）、オキシ硝酸白金、アセチルアセトナト（ａｃａｃ）白金（II）、硝酸テトラアンミン白金（II）、リン酸水素テトラアンミン白金（II）、硝酸テトラアンミン白金（II）、リン酸水素テトラアンミン白金（II）、硝酸テトラアンミン白金（II）、リン酸水素テトラアンミン白金（II）、炭酸水素テトラアンミン白金（II）、水酸化テトラアンミン白金（II）、Ｈ２ＰｔＣｌ６、ＰｔＣｌ４、Ｎａ２ＰｔＣｌ４、Ｋ２ＰｔＣｌ４、（ＮＨ４）２ＰｔＣｌ４、Ｐｔ（ＮＨ３）４Ｃｌ２、Ｐｔ（ＮＨ２）ｘＣｌｙの混合物、Ｋ２Ｐｔ（ＯＨ）６、Ｎａ２Ｐｔ（ＯＨ）６、（ＮＭｅ４）２Ｐｔ（ＯＨ）６、［（Ｃ２Ｈ７ＮＯ）２］Ｐｔ（ＯＨ）６などの形態で担体材料に堆積させてもよい。通常、白金は、硝酸白金（II）、硝酸白金（IV）、アセチルアセトナト（ａｃａｃ）白金（II）、水酸化テトラアンミン白金（II）、Ｋ２ＰｔＣｌ４またはＫ２Ｐｔ（ＯＨ）６の形態で担体材料に加えられる。
金と白金を含む不均一系酸化触媒が望ましい場合、金を担体材料の表面に堆積する前またはその後に白金を担体材料の表面に堆積することができ、あるいは、白金と金を同時に堆積することもできる。金含有不均一系酸化触媒に白金を担持させる場合、白金は、金を堆積させた後、金を乾燥させる前もしくはその後、または金の乾燥後に金を還元する前もしくはその後に担持させることができる。金を堆積させる前に白金を触媒担体に担持させる場合、担体への金の堆積を促進するために使用される塩基の添加によって再溶解されないような形態の白金を使用する。
白金化合物を担体材料に担持させた後、得られた白金担持担体材料を乾燥させる。乾燥は室温で行ってもよく、１２０℃以下の温度（たとえば、２０℃、３０℃、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃もしくは１２０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度）で行ってもよい。乾燥は、通常、４０℃～８０℃の範囲の温度もしくはこの範囲内の任意の値の温度で行われ、多くの場合、６０℃（たとえば、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃もしくは８０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度）で行われる。乾燥は、通常、数分間から数時間までの範囲の時間にわたって実施される。通常、白金担持担体材料は、６時間～２４時間またはこの範囲内の任意の値の時間（たとえば、６時間、７時間、８時間、９時間、１０時間、１１時間、１２時間、１３時間、１４時間、１５時間、１６時間、１７時間、１８時間、１９時間、２０時間、２１時間、２２時間、２３時間もしくは２４時間、またはこれらの時間のいずれか２つによって定義される範囲内の時間）にわたって乾燥される。乾燥は、バンド式焼成機またはベルトドライヤー上で、６０℃～１２０℃の範囲の温度またはこの範囲内の任意の値の温度（たとえば、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃もしくは１２０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度）まで連続的または段階的に温度を上昇させて行うことができる。
白金担持担体材料は、乾燥させた後、少なくとも１つの熱処理に付すことによって、（白金（II）または白金（IV）として堆積された）白金を還元して白金（０）とする。特定の実施形態において、熱処理はフォーミングガス雰囲気下で実施してもよい。あるいは、液体還元剤を使用して白金を還元してもよい。たとえば、ヒドラジン、ホルムアルデヒド、ギ酸もしくはその塩（たとえばギ酸ナトリウム）またはＮａＨ２ＰＯ２を使用して、白金を還元してもよい。
前記少なくとも１つの熱処理を実施する際の温度は、通常、１５０℃～６００℃の範囲の温度またはこの範囲内の任意の値の温度（たとえば、１５０℃、２００℃、２５０℃、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃、５００℃、５５０℃もしくは６００℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度）である。いくつかの実施形態において、前記少なくとも１つの熱処理を実施する際の温度は、２００℃～５００℃の温度またはこの範囲内の任意の値の温度であり、より典型的には、２００℃～４００℃の温度またはこの範囲内の任意の値の温度（たとえば、２００℃、２５０℃、３００℃、３５０℃もしくは４００℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度）である。前記熱処理は、通常、１時間～８時間またはこの範囲内の任意の値の時間にわたって実施され、いくつかの実施形態において、１時間～３時間またはこの範囲内の任意の値の時間にわたって実施される（たとえば、１時間、２時間、３時間、４時間、５時間、６時間、７時間もしくは８時間、またはこれらの時間のいずれか２つによって定義される範囲内の時間にわたって実施される）。
III．ＦＤＣＡ誘導体およびＦＤＣＡポリマーの調製
ＦＤＣＡの誘導体は、本開示の方法を使用して製造されたＦＤＣＡから容易に調製することができる。たとえば、いくつかの実施形態において、（たとえば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニアなどの塩基を加えることによって）１種以上のＦＤＣＡ経路生成物をさらに転化してＦＤＣＡの塩を得たり、ＦＤＣＡのエステル、アミド、ハロゲン化物などを得たりすることが望ましい場合もある。
ＦＤＣＡはジカルボン酸官能基を有することから、そのままの形態でも、誘導体化された形態でも、モノマーとして有用に使用できる。さらなる重合化を実施するためのモノマーとして有用なＦＤＣＡ誘導体としては、ＦＤＣＡエステル、ＦＤＣＡアミド、ＦＤＣＡハロゲン化物などが挙げられる。得られたＦＤＣＡ誘導体は、たとえば蒸留や結晶化などによって精製してもよい。
一実施形態において、本開示は、ＦＤＣＡをＦＤＣＡエステルに転化する方法であって、対応するＦＤＣＡモノエステルまたはＦＤＣＡジエステルを生成させるのに十分な条件下で、本開示の方法によって製造されたＦＤＣＡをアルコール類と接触させることを含む転化工程を含む方法を提供する。本開示の実施における使用に適したアルコール類としては、分岐鎖または直鎖のＣ１～Ｃ２０アルコール（たとえば脂肪族アルコール類または芳香族Ｃ５～Ｃ２０アルコール類、たとえばジオール類やポリオール類など）が挙げられる。いくつかの実施形態において、前記アルコール類は、分岐鎖もしくは直鎖のＣ１～Ｃ１０アルコールもしくはＣ１～Ｃ６アルコール、または分岐鎖もしくは直鎖のＣ１～Ｃ４アルコール（すなわち、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ－プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、２－メチルプロパン－１－オール（すなわちイソブチルアルコール）、２－メチル－２－プロパノール（すなわちｔ－ブチルアルコール）、ｎ－ブチルなど）である。また、ジオール類や他のポリオール類を含むＣ１～Ｃ１２ポリオール類も、この方法において好適に使用できる。Ｃ１～Ｃ１２ポリオール類としては、エタンジオール（エチレングリコール）、１，３－プロパンジオール、１，４－ブタンジオール、２，３－ブタンジオール、ヘキサンジオール（たとえば、１，６－ヘキサンジオール、１，２－ヘキサンジオール、１，５－ヘキサンジオール、２，５－ヘキサンジオールなど）、ヘキサントリオール（たとえば、１，２，６－ヘキサントリオール、１，２，３－ヘキサントリオール、１，３，６－ヘキサントリオールなど）、ビス（ヒドロキシメチル）ベンゼン、１，８－オクタンジオール、４－オクテン－１，８－ジオール、１，９－ノナンジオール、２－ノネン－１，４－ジオール、７－ノネン－１，５－ジオール、７－ノネン－１，５－ジオール、１，１０－デカンジオール、１，１２－ドデカンジオールなど、およびこれらの任意の組み合わせが挙げられる。ＦＤＣＡのモノエステルまたはジエステルの形成を促進するのに十分な条件（すなわち「エステル化条件」）としては、たとえば、５０℃～１５０℃の範囲の温度（たとえば、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃もしくは１５０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度）において、たとえば鉱酸（たとえばＨＣｌやＨ２ＳＯ４など）などの触媒の存在下でＦＤＣＡを所望のアルコール類と接触させることが挙げられる。多くの場合、前記アルコール類はメタノールであり、前記ＦＤＣＡエステルはＦＤＣＡのメチルエステルであり、通常、ＦＤＣＡのジメチルエステルである。別の実施形態において、前記アルコール類はエタノールであり、前記ＦＤＣＡエステルはＦＤＣＡのエチルエステルであり、通常、ＦＤＣＡのジエチルエステルである。
蒸留によって精製ＦＤＣＡジメチルエステルを製造するための統合型プロセスの一例を図１０に示す。図１０を参照して説明すると、固体の粗ＦＤＣＡを含む供給原料流(205)は、エステル化ゾーン(280)に送られる前に、メタノール流(250)およびメタノール／水からなる任意の蒸気流(265)と混合される。エステル化ゾーン(280)に送られたＦＤＣＡとメタノールはエステル化促進条件に付され、ＦＤＣＡのジメチルエステルを含むエステル化ゾーン生成物流(285)が生成される。エステル化ゾーン生成物流(285)は、フラッシュ蒸留塔を備えたフラッシュ蒸留ゾーンへと送られ、メタノール／水からなる蒸気再循環流(265)と、ＦＤＣＡのジメチルエステルを含むフラッシュゾーン生成物流(263)とが生成される。エステル化ゾーンで生成された水の一部は、メタノール／水からなる蒸気再循環流(265)を経由して水蒸気パージ流(267)へと除去されてもよい。メタノールまたはメタノール／水からなる蒸気再循環流(265)は、ＦＤＣＡ供給原料流(205)へと送られて再利用される。フラッシュゾーン生成物流(263)は、蒸留塔ゾーン(270)へと送られ、不純物流(273)と、精製されたＦＤＣＡジメチルエステルを含む軽質流(275)とが生成される。
精製工程として結晶化を利用した、精製ＦＤＣＡジメチルエステルを製造するための別の統合型プロセスを図１１に示す。このプロセスでは、固体の粗ＦＤＣＡを含む供給原料流(205)が、メイクアップされたメタノール流(265)およびメタノール／水からなる任意の蒸気流(297)と混合されて、エステル化ゾーン(280)に送られる。エステル化ゾーン(280)に送られたＦＤＣＡとメタノールはエステル化促進条件に付され、ＦＤＣＡのジメチルエステルを含むエステル化ゾーン生成物流(285)が生成される。エステル化ゾーン生成物流(285)は、ジエステル晶析装置ゾーン(290)へと送られ、結晶形態のＦＤＣＡジメチルエステルを含むジエステル晶析装置ゾーン生成物流(295)と、メタノールおよび水を含む液体再循環流(293)と、メタノール／水からなる蒸気流(297)とが生成される。液体再循環流(293)はメタノール／水からなる蒸気流(297)へと送られる。メタノール／水からなる蒸気流(297)に含まれる水の一部は、水蒸気パージ流(281)へと除去してもよい。パージ流(294)を任意で使用することによって、メタノール／水からなる蒸気流(293)から不純物成分を容易に除去することができる。
別の一実施形態において、本開示は、ＦＤＣＡまたはＦＤＣＡエステルをＦＤＣＡアミドに転化する方法であって、対応するＦＤＣＡモノアミドまたはＦＤＣＡジアミドを生成させるのに十分な条件下で、本開示の方法によって製造されたＦＤＣＡまたはＦＤＣＡエステルをアミノ置換化合物と接触させることを含む転化工程を含む方法を提供する。ＦＤＣＡのモノアミドまたはジアミドの形成を促進させるのに十分な条件（すなわち「アミド化条件」）としては、たとえば、カルボン酸またはエステルをアミドに転化することが知られている条件下において、ＦＤＣＡまたはＦＤＣＡエステルをアミンと接触させることが挙げられる。たとえば、March’s Advanced Organic Chemistry Eds. M. B. Smith and J. March; Wiley (2013)を参照されたい（この文献は引用により本明細書に援用される）。本開示の実施における使用に適したアミノ置換化合物としては、たとえば、Ｃ１～Ｃ２０の脂肪族アミン類または芳香族アミン類が挙げられる。アミノ置換化合物は、通常、Ｃ１～Ｃ１０またはＣ１～Ｃ６のモノアミンまたはジアミンである。好適なアミノ置換化合物としては、たとえば、１，６－ヘキサメチレンジアミン、１，５－ペンタメチレンジアミン、１，４－テトラメチレンジアミンなどが挙げられる。
さらなる一実施形態において、本開示は、ＦＤＣＡをＦＤＣＡのハロゲン化物に転化する方法であって、カルボン酸をハロゲン化アシルに転化することが知られている条件下において、本開示の方法によって製造されたＦＤＣＡとハロゲン化剤（たとえばＳＯＣｌ２）を接触させることを含む転化工程を含む方法を提供する。たとえば、March’s Advanced Organic Chemistry Eds. M. B. Smith and J. March; Wiley (2013)を参照されたい（この文献は引用によりその全体が本明細書に援用される）。
特定のＦＤＣＡ誘導体はＦＤＣＡモノマーとして使用してもよく、これは、たとえばポリエステルやポリアミドなどのポリマーの製造に有用である。本明細書において「ＦＤＣＡ系モノマー」は、ＦＤＣＡを指すとともに、別のモノマーと反応してポリマーを形成することが可能なＦＤＣＡ誘導体も指す。したがって、さらなる一実施形態において、本開示は、ＦＤＣＡ系ポリマーを製造する方法であって、ＦＤＣＡ系ポリマーの製造に十分な条件下で、本開示のＦＤＣＡ系モノマーを重合することを含む方法を提供する。いくつかの実施形態において、ＦＤＣＡ系モノマーは、ＦＤＣＡエステル（すなわちモノエステルまたはジエステル）、ＦＤＣＡアミド（すなわちＦＤＣＡモノアミドまたはＦＤＣＡジアミド）、ＦＤＣＡハロゲン化物（たとえばＦＤＣＡモノクロリド、ＦＤＣＡジクロリドなど）などからなる群から選択されるＦＤＣＡ誘導体である。特定の実施形態において、ＦＤＣＡ系モノマー（第１のモノマー）は、該第１のモノマーとは別の種類の第２のモノマーと重合される。本開示の実施における使用に適した第２のモノマーとしては、少なくとも２つのヒドロキシル基を有するポリオール類が挙げられる。
好適なコモノマーとして使用することができるポリオール類としては、エタンジオール（エチレングリコール）、１，３－プロパンジオール、１，４－ブタンジオール、２，３－ブタンジオール、ヘキサンジオール（たとえば、１，６－ヘキサンジオール、１，２－ヘキサンジオール、１，５－ヘキサンジオール、２，５－ヘキサンジオールなど）、ヘキサントリオール（たとえば、１，２，６－ヘキサントリオール、１，２，３－ヘキサントリオール、１，３，６－ヘキサントリオールなど）、ビス（ヒドロキシメチル）ベンゼン、１，８－オクタンジオール、４－オクテン－１，８－ジオール、１，９－ノナンジオール、２－ノネン－１，４－ジオール、７－ノネン－１，５－ジオール、７－ノネン－１，５－ジオール、１，１０－デカンジオール、１，１２－ドデカンジオールなど、およびこれらの任意の組み合わせが挙げられる。前記ポリオール類は、通常、ジオール類である。ジカルボン酸としては、たとえば、コハク酸、アジピン酸などが挙げられる。ヒドロキシ酸としては、たとえば、乳酸、コハク酸、リンゴ酸、サリチル酸、シリンガ酸、フェルラ酸などが挙げられる。糖アルコールとしては、たとえば、イソソルビド、イソマンニド、イソイジドなどが挙げられる。通常、ＦＤＣＡ系モノマーは、ＦＤＣＡおよびジメチルＦＤＣＡエステルからなる群から選択され、第２のモノマーとしてポリオール類が使用される。
ＦＤＣＡ系モノマーがＦＤＣＡである場合、第２のモノマーは、脂肪族ジアミン類もしくは芳香族ジアミン類、または脂肪族ポリオール類もしくは芳香族ポリオール類（たとえば、ジオール類、トリオール類など）のいずれであってもよい。好適なジアミン類としては、たとえば、１，６－ヘキサメチレンジアミン、１，５－ペンタメチレンジアミン、１，４－テトラメチレンジアミンなどが挙げられる。好適なポリオール類としては、前述したものが挙げられる。
本開示のＦＤＣＡ系ポリマーは、通常、溶液重合または溶融重合における重縮合反応を使用して製造される。いくつかの実施形態においては、先にエステル交換工程を行い、次いで重合工程を行う。重縮合反応は、通常、たとえば酸化ジブチルスズ（IV）、チタン（IV）イソプロポキシド、酸化アンチモン（III）などの触媒の存在下で行われる（たとえば、G.-J. M. Gruter, et al., Comb. Chem. High Throughput Screening (2012) 15:180-188を参照されたい（この文献は引用により本明細書に援用される））。
特定の一実施形態において、本開示は、ＦＤＣＡ系ポリエステルを製造する方法であって、
１２０℃～２２５℃の範囲の温度（たとえば、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、１８０℃、１９０℃、２００℃、２１０℃もしくは２２５℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度）において、ＦＤＣＡおよびＦＤＣＡジメチルエステルからなる群から選択されるＦＤＣＡモノマーを、Ｃ１～Ｃ２０ポリオール類と接触させて、（それぞれエステル化工程またはエステル交換工程において）対応するジヒドロキシＣ１～Ｃ２０ＦＤＣＡエステルを得るための反応混合物を形成させること、ならびに
前記反応混合物の温度を１８０℃～２５０℃の範囲の温度（たとえば、１８０℃、１９０℃、２００℃、２１０℃、２２０℃、２３０℃、２４０℃もしくは２５０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度）に上昇させて、（重縮合工程において）対応するＦＤＣＡ系ポリエステルを生成させること
を含む方法を提供する。
前記Ｃ１～Ｃ２０ＦＤＣＡポリオール類は、通常、エチレングリコール、１，３－プロパンジオール、１，４－ブタンジオール、２，３－ブタンジオールおよび１，６－ヘキサンジオールからなる群から選択されるジオール類である。特定の実施形態では、前記方法で得られたポリエステルの分子量を、第３の段階の固相重合によってさらに増加させることができ、該第３の段階の固相重合では、（ペレット状、顆粒状、フレーク状、チップ状などの形態の）前記ポリエステル系ポリマー材料を、特定の時間にわたって、たとえば１～２４時間（たとえば、１時間、２時間、３時間、４時間、５時間、６時間、７時間、８時間、９時間、１０時間、１１時間、１２時間、１３時間、１４時間、１５時間、１６時間、１７時間、１８時間、１９時間、２０時間、２１時間、２２時間、２３時間もしくは２４時間、またはこれらの時間のいずれか２つによって定義される範囲内の時間）にわたって、該ポリエステルのガラス転移温度よりも高く、該ポリエステルの融解温度よりも低い温度に加熱する。前記重縮合方法は、通常、１気圧よりも低い圧力で行われる。
IV．フラン系酸化基質の調製
フラン系酸化基質材料は容易に購入することができるが、特定の状況下ではフラン系酸化基質材料を調製することが望ましい場合もあると考えられる。本開示は、フラン系酸化基質を製造する方法であって、
（ａｏ）糖を脱水してフラン系酸化基質を生成させるための（脱水）反応混合物を形成させるのに十分な条件下において、糖および脱水溶媒を含む糖質供給原料を触媒と接触させること（本明細書において「脱水プロセス」と呼ぶ）
を含む方法を提供する。
前記糖は通常ヘキソースであり、たとえば、グルコース、ガラクトース、マンノース、イドース、ケトヘキソース、フルクトース、レブロース、ソルボース、タガトース、アロースなどが挙げられる。通常、前記糖はグルコースまたはフルクトースである。多くの場合、前記糖はフルクトースである。
「脱水溶媒」は、脱水反応が実施される温度において、前記糖およびフラン系酸化基質をそれぞれ最低でも少なくとも２重量％ずつ溶解させることができる溶媒を指す。通常、脱水溶媒は、脱水反応が実施される温度で測定した場合に、フラン系酸化基質が、少なくとも３ｗｔ％、少なくとも４ｗｔ％、少なくとも５ｗｔ％、少なくとも６ｗｔ％、少なくとも７ｗｔ％、少なくとも８ｗｔ％、少なくとも９ｗｔ％、少なくとも１０ｗｔ％、少なくとも１１ｗｔ％、少なくとも１２ｗｔ％、少なくとも１３ｗｔ％、少なくとも１４ｗｔ％、少なくとも１５ｗｔ％、少なくとも１７％、少なくとも１９％、少なくとも２１％、少なくとも２３％または少なくとも２５％の溶解度を示す溶媒である。いくつかの実施形態において、脱水溶媒中のフラン系酸化基質の濃度は、２～４ｗｔ％、３～５ｗｔ％、４～６ｗｔ％、５～７ｗｔ％、６～８ｗｔ％、７～９ｗｔ％、８～１０ｗｔ％、９～１１ｗｔ％、１０～１２ｗｔ％、１１～１３ｗｔ％、１２～１４ｗｔ％、１３～１５ｗｔ％、１４～１６ｗｔ％、１５～１７ｗｔ％、１６～１８ｗｔ％、１７～１９ｗｔ％、１８～２０ｗｔ％、１９～２１ｗｔ％、２０～２２ｗｔ％、２１～２３ｗｔ％、２２～２４ｗｔ％もしくは２３～２５ｗｔ％、前記割合（重量％）のいずれか２つによって定義される範囲内の濃度、またはこれらの範囲内の任意の値の濃度である。脱水溶媒は、通常、水および／または水混和性有機溶媒を含む。より典型的には、脱水溶媒は多成分溶媒である。通常、脱水プロセスにおいて使用される多成分溶媒は、水および水混和性非プロトン性有機溶媒を含む。脱水プロセスでの使用に適した水混和性非プロトン性有機溶媒および多成分溶媒組成物は、前述したような、ＦＤＣＡ経路生成物の製造方法での使用に適したものと同一である。いくつかの実施形態において、前記水混和性非プロトン性有機溶媒はＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）である。いくつかの実施形態において、前記糖質供給原料はフルクトースを含み、前記フラン系酸化基質はＨＭＦを含む。
脱水溶媒中での使用に適した水混和性非プロトン性溶媒としては、テトラヒドロフラン、グライム類、ジオキサン、ジオキソラン類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、アセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（「ＮＭＰ」）、メチルエチルケトン（「ＭＥＫ」）、γ－バレロラクトンなどが挙げられる。前記水混和性非プロトン性有機溶媒は、たとえばグライム類、ジオキサン（１，４－ジオキサン）、ジオキソラン類（たとえば１，３－ジオキソラン）、テトラヒドロフランなどのエーテル類であることが好ましい。本開示の実施における使用に適したグライム類としては、たとえば、モノグライム（１，２－ジメトキシエタン（「ＤＭＥ」））、エチルグライム、ジグライム（ジエチレングリコールジメチルエーテル）、エチルジグライム、トリグライム、ブチルジグライム、テトラグライム、ポリグライム類、高分子量アルコールの高エトキシ化ジエーテル（「ハイグライム」）などが挙げられる。多くの場合、前記脱水溶媒は、グライム類、ジグライムまたはジオキサンである水混和性非プロトン性有機溶媒と、水とを含む多成分溶媒である。
いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒中の水混和性有機溶媒種の濃度は、少なくとも５体積％（ｖｏｌ％）、少なくとも１０ｖｏｌ％、少なくとも１５ｖｏｌ％、少なくとも２０ｖｏｌ％、少なくとも２５ｖｏｌ％、少なくとも３０ｖｏｌ％、少なくとも３５ｖｏｌ％、少なくとも４０ｖｏｌ％、少なくとも４５ｖｏｌ％、少なくとも５０ｖｏｌ％、少なくとも５５ｖｏｌ％、少なくとも６０ｖｏｌ％、少なくとも６５ｖｏｌ％、少なくとも７０ｖｏｌ％、少なくとも７５ｖｏｌ％、少なくとも８０ｖｏｌ％、少なくとも８５ｖｏｌ％、少なくとも９０ｖｏｌ％または少なくとも９５ｖｏｌ％であり；これらのそれぞれに対応して、前記多成分溶媒系中の水の濃度は、通常、９５ｖｏｌ％未満、９０ｖｏｌ％未満、８５ｖｏｌ％未満、８０ｖｏｌ％未満、７５ｖｏｌ％未満、７０ｖｏｌ％未満、６５ｖｏｌ％未満、６０ｖｏｌ％未満、５５ｖｏｌ％未満、５０ｖｏｌ％未満、４５ｖｏｌ％未満、４０ｖｏｌ％未満、３５ｖｏｌ％未満、３０ｖｏｌ％未満、２５ｖｏｌ％未満、２０ｖｏｌ％未満、１５ｖｏｌ％未満、１０ｖｏｌ％未満または５ｖｏｌ％未満である。
いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、１～５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、９９～９５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、５～１０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、９５～９０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、１０～１５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、９０～８５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、１５～２０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、８５～８０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、２０～２５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、８０～７５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、２５～３０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、７５～７０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、３０～３５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、７０～６５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、３５～４０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、６５～６０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、４０～４５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、６０～５５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、４５～５０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、６５～５０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、５０～５５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、５０～４５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、５５～６０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、４５～４０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、６０～６５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、４０～３５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、６５～７０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、３５～３０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、７０～７５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、３０～２５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、７５～８０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、２５～２０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、８０～８５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、２０～１５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、８５～９０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、１５～１０ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、９０～９５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、１０～５ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、９５～９９ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水と、５～１ｗｔ％またはこの範囲内の任意の値で示される割合の水混和性有機溶媒とを含む。
いくつかの実施形態において、水と水混和性有機溶媒の体積比は１：６～６：１またはこの範囲内の任意の値である。特定の実施形態において、水と水混和性有機溶媒の体積比は１：４～４：１またはこの範囲内の任意の値である。別の実施形態において、水と水混和性有機溶媒の体積比は１：４～３：１またはこの範囲内の任意の値である。別の実施形態において、水と水混和性有機溶媒の体積比は１：３～３：１またはこの範囲内の任意の値である。特定の実施形態において、水と水混和性有機溶媒の体積比は１：１である。
いくつかの実施形態において、前記多成分溶媒は、水および２種の水混和性有機溶媒を含む。通常、前記水混和性有機溶媒はいずれも水混和性非プロトン性有機溶媒である。前記２種の水混和性非プロトン性溶媒はそれぞれ、テトラヒドロフラン、グライム類、ジオキサン、ジオキソラン類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、アセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（「ＮＭＰ」）、メチルエチルケトン（「ＭＥＫ」）およびγ－バレロラクトンからなる群から独立して選択することができる。前記水混和性非プロトン性有機溶媒の一方または両方が、たとえばグライム類、ジオキサン（たとえば１，４－ジオキサン）、ジオキソラン類（たとえば１，３－ジオキソラン）、テトラヒドロフランなどのエーテル類であってもよい。グライム類としては、たとえば、モノグライム（１，２－ジメトキシエタン（「ＤＭＥ」））、エチルグライム、ジグライム（ジエチレングリコールジメチルエーテル）、エチルジグライム、トリグライム、ブチルジグライム、テトラグライム、ポリグライム類、高分子量アルコールの高エトキシ化ジエーテル（「ハイグライム」）などが挙げられる。
いくつかの実施形態において、水と第１の水混和性有機溶媒と第２の水混和性有機溶媒の体積比は約１：１：１（ｖ：ｖ：ｖ）である。いくつかの実施形態において、水と第１の水混和性有機溶媒と第２の水混和性有機溶媒の体積比は約１：２：１（ｖ：ｖ：ｖ）である。いくつかの実施形態において、水と第１の水混和性有機溶媒と第２の水混和性有機溶媒の体積比は約１：２：２（ｖ：ｖ：ｖ）である。いくつかの実施形態において、水と第１の水混和性有機溶媒と第２の水混和性有機溶媒の体積比は約２：１：１（ｖ：ｖ：ｖ）である。
いくつかの実施形態において、前記脱水溶媒に使用される多成分溶媒は、水と第１の水混和性有機溶媒と第２の水混和性有機溶媒を、表Ｂに示すような相対量で含む。
Figure 0007458147000006
Figure 0007458147000007
Figure 0007458147000008
Figure 0007458147000009
Figure 0007458147000010
前記糖質供給原料中の糖の濃度は、通常、２ｗｔ％～８０ｗｔ％の範囲もしくはこの範囲内の任意の値、または５ｗｔ％～８０ｗｔ％の範囲もしくはこの範囲内の任意の値である。様々な実施形態において、前記糖の濃度は、２０ｗｔ％～８０ｗｔ％の範囲またはこの範囲内の任意の値である。いくつかの実施形態において、前記糖質供給原料中の糖の濃度は５ｗｔ％～２０ｗｔ％の範囲またはこの範囲内の任意の値である。別の実施形態において、前記糖質供給原料中の糖の濃度は、５ｗｔ％～４０ｗｔ％の範囲またはこの範囲内の任意の値である。いくつかの実施形態において、前記糖質供給原料中の糖の濃度は、５～１５ｗｔ％、１０～２０ｗｔ％、１５～２５ｗｔ％、２０～３０ｗｔ％、２５～３５ｗｔ％、３０～４０ｗｔ％、３５～４５ｗｔ％、４０～５０ｗｔ％、４５～５５ｗｔ％、５０～６０ｗｔ％、５５～６５ｗｔ％、６０～７０ｗｔ％、６５～７５ｗｔ％もしくは７０～８０ｗｔ％、これらの割合（重量％）のいずれか２つによって定義される範囲内の濃度、またはこれらの範囲内の任意の値の濃度である。
前記脱水プロセスでの使用に適した触媒としては、たとえば均一系酸触媒などの均一系触媒、および不均一系触媒が挙げられる。好適な均一系酸触媒としては、たとえば無機酸が挙げられ、たとえば、鉱酸（たとえば、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩなど、およびこれらの２種以上の任意の組み合わせ）、ブレンステッド酸（たとえば、ＨＣｌ、ＨＩ、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、Ｈ３ＰＯ４、シュウ酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸など、およびこれらの２種以上の任意の組み合わせ）、ルイス酸（たとえば、三ハロゲン化ホウ素、有機ボラン、三ハロゲン化アルミニウム、五フッ化リン、五フッ化アンチモン、希土類金属トリフラート、金属ハロゲン化物（たとえばＺｎＣｌ２やＺｎＢｒ２）、金属トリフルオロ酢酸塩、金属カチオンエーテル錯体など、およびこれらの２種以上の任意の組み合わせ）、有機酸（たとえば、トリフル酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ－トルエンスルホン酸、シュウ酸、レブリン酸など、およびこれらの２種以上の任意の組み合わせ）、ならびにこれらの任意の組み合わせが挙げられる。
均一系触媒の使用量は、通常、０．１～２５ｍｏｌ％またはこの範囲内の任意の値であり、より典型的には、０．５～５ｍｏｌ％またはこの範囲内の任意の値である（このモル濃度（ｍｏｌ％）は、糖（たとえばヘキソース）のモル数に対して算出した濃度である）。本開示の実施における使用に適した不均一系触媒としては、酸機能化樹脂、酸性化炭素、ゼオライト、マイクロ多孔質金属酸化物および／またはメソ多孔質金属酸化物、スルホン化金属酸化物、ホスホン酸化金属酸化物、粘土、ポリオキソメタレート、ならびにこれらの組み合わせが挙げられる。好ましい不均一系触媒としては、酸機能化樹脂が挙げられる。スラリー反応器への不均一系触媒の投入量は、通常、１ｇ／Ｌ～２０ｇ／Ｌまたはこの範囲内の任意の値（たとえば、１ｇ／Ｌ、２ｇ／Ｌ、３ｇ／Ｌ、４ｇ／Ｌ、５ｇ／Ｌ、６ｇ／Ｌ、７ｇ／Ｌ、８ｇ／Ｌ、９ｇ／Ｌ、１０ｇ／Ｌ、１１ｇ／Ｌ、１２ｇ／Ｌ、１３ｇ／Ｌ、１４ｇ／Ｌ、１５ｇ／Ｌ、１６ｇ／Ｌ、１７ｇ／Ｌ、１８ｇ／Ｌ、１９ｇ／Ｌまたは２０ｇ／Ｌ）であり、固定床反応器への不均一系触媒の投入量は、通常、２００ｇ／Ｌ～１５００ｇ／Ｌ（たとえば、２００ｇ／Ｌ、３００ｇ／Ｌ、４００ｇ／Ｌ、５００ｇ／Ｌ、６００ｇ／Ｌ、７００ｇ／Ｌ、８００ｇ／Ｌ、９００ｇ／Ｌ、１０００ｇ／Ｌ、１１００ｇ／Ｌ、１２００ｇ／Ｌ、１３００ｇ／Ｌ、１４００ｇ／Ｌまたは１５００ｇ／Ｌ）である。当業者であれば、不均一系触媒の投入量は、使用する反応器の種類によって変える必要があるものの、前記ガイドラインに従って容易に決定することができることを理解できるであろう。
さらなる特定の一実施形態において、本開示は、フラン系酸化基質を製造する方法であって、
（ａｏ）糖を脱水してフラン系酸化基質を生成させるための（脱水）反応混合物を形成させるのに十分な条件下において、糖および脱水溶媒を含む糖質供給原料を酸触媒と接触させること
を含み、
前記酸触媒が、ＨＢｒ、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、ＨＣｌ、ＨＩ、Ｈ３ＰＯ４、トリフル酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸およびｐ－トルエンスルホン酸からなる群から選択される酸であること、
前記酸触媒がＨＢｒではない場合、前記反応混合物が臭化物塩をさらに含むこと、ならびに
前記脱水溶媒がＮＭＰを含むこと
を特徴とする方法を提供する。
前記酸触媒は、通常、均一系酸触媒である。好適な有機酸としては、前述したものが挙げられる。好適な臭化物塩としては、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＭｇＢｒ２、ＣａＢｒ２、ＺｎＢｒ２、およびＲ４Ｎ＋Ｂｒ－（式中ＲはＣ１～Ｃ６アルキル基である）で示される化学構造を有する臭化アンモニウム塩が挙げられる。該臭化アンモニウム塩としては、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラエチルアンモニウムブロミド、テトラプロピルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムブロミドなどが挙げられるが、これらに限定されない。臭化物塩の使用量は、通常、反応混合物中に含まれる酸に対してモル過剰量である。
酸触媒の使用量は、通常、０．１～２５ｍｏｌ％またはこの範囲内の任意の値であり、より典型的には、０．５～５ｍｏｌ％またはこの範囲内の任意の値である（このモル濃度（ｍｏｌ％）は、糖（たとえばヘキソース）のモル数に対して算出した濃度である）。いくつかの実施形態において、糖を脱水するための反応混合物中の酸触媒の量は、該反応混合物のｐＨが酸性となる量である。いくつかの実施形態において、糖を脱水するための反応混合物中の酸触媒の量は、該反応混合物のｐＨが６未満となる量である。いくつかの実施形態において、糖を脱水するための反応混合物中の酸触媒の量は、該反応混合物のｐＨが５未満となる量である。いくつかの実施形態において、糖を脱水するための反応混合物中の酸触媒の量は、該反応混合物のｐＨが４未満となる量である。いくつかの実施形態において、糖を脱水するための反応混合物中の酸触媒の量は、該反応混合物のｐＨが３未満となる量である。いくつかの実施形態において、糖を脱水するための反応混合物中の酸触媒の量は、該反応混合物のｐＨが２未満となる量である。いくつかの実施形態において、糖を脱水するための反応混合物中の酸触媒の量は、該反応混合物のｐＨが１未満となる量である。
前記脱水反応混合物は、通常、１ａｔｍ～１５ａｔｍの範囲の圧力下もしくはこの範囲内の任意の値の圧力下、または２ａｔｍ～１５ａｔｍの範囲の圧力下もしくはこの範囲内の任意の値の圧力下（たとえば、１ａｔｍ、２ａｔｍ、３ａｔｍ、４ａｔｍ、５ａｔｍ、６ａｔｍ、７ａｔｍ、８ａｔｍ、９ａｔｍ、１０ａｔｍ、１１ａｔｍ、１２ａｔｍ、１３ａｔｍ、１４ａｔｍまたは１５ａｔｍの圧力下）において、５０℃～２５０℃の範囲の温度またはこの範囲内の任意の値の温度（たとえば、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、１８０℃、１９０℃、２００℃、２１０℃、２２０℃、２３０℃、２４０℃もしくは２５０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度）で維持される。より典型的には、前記脱水反応混合物は、８０℃～１８０℃の範囲の温度またはこの範囲内の任意の値の温度（たとえば、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃もしくは１８０℃、またはこれらの温度のいずれか２つによって定義される範囲内の温度）で維持される。いくつかの実施形態において、前記脱水混合物は、８０℃～１６０℃、８０℃～１５０℃、８０℃～１４０℃、８０℃～１３０℃、８０℃～１２０℃、８０℃～１１０℃もしくは８０℃～１００℃、またはこれらのいずれかの範囲内の任意の値の温度で維持される。いくつかの実施形態において、前記脱水混合物は、１１０℃未満または１００℃未満の温度で維持される。本出願人らは、驚くべきことに、本開示の脱水混合物が、１１０℃未満という比較的低い温度（たとえば１００℃未満）においてフラン系酸化基質を高収率で生成できることを発見した。
望ましくない生成物の生成を最小限に抑え、かつフラン系酸化基質の収率を最大限にするためには、WO2015/113060（この文献は引用により本明細書に援用される）に記載されているように、転化が部分的に完了した時点まで脱水反応を行うことが望ましい場合があり、これは、脱水反応を停止させ、たとえば濾過などにより未転化の糖を分離し再利用することによって行われる。フラン系酸化基質が脱水反応によって生成される場合、該フラン系酸化基質は脱水生成物溶液中に含まれる。本明細書において「脱水生成物溶液」は、フラン系酸化基質および脱水溶媒を含む溶液を指す。脱水生成物溶液は、溶解したフラン系酸化基質と、溶解していない１種以上の成分とを含む混合物であってもよく、溶解していない１種以上の成分は、腐植質および未反応の糖から選択される。フラン系酸化基質は、腐植質および未反応の糖からなる群から選択される１種以上の成分から分離してもよく、かつ／または脱水生成物溶液から単離してもよく、さらに任意で精製してもよい。このような一実施形態では、脱水生成物溶液を膜分離することによって、腐植質および未反応の糖からなる群から選択される１種以上の成分からフラン系酸化基質を分離する。このような分離での使用に適した膜としては、ナノ濾過膜、限外濾過膜およびその組み合わせが挙げられる。
前記脱水生成物溶液は、ＦＤＣＡ経路生成物またはその誘導体を製造するための供給原料として使用してもよく、フラン系酸化基質を利用した別の後工程において使用してもよい。通常、フラン系酸化基質はＨＭＦである。
前記糖質供給原料の脱水によってフラン系酸化基質を製造する場合、該フラン系酸化基質は、通常少なくとも６０％の収率（モル換算）で製造することができる。いくつかの実施形態において、前記収率は少なくとも７０％であり、別の実施形態において、前記収率は、少なくとも８０％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、少なくとも９８％または少なくとも９９％である。いくつかの実施形態において、前記収率は、６０～６５％、６２～６７％、６５～７０％、６７～７２％、７０～７５％、７２～７７％、７５～８０％、７７～８２％、８０～８５％、８２～８７％、８５～９０％、８７～９２％、９０～９５％、９２～９７％、９５～９８％もしくは９７～９９％、またはこれらの割合（％）のいずれか２つによって定義される範囲内の割合（％）である。
特定の一実施形態において、ＦＤＣＡ経路生成物を生成するための本開示の酸化プロセス工程（ａ）を行う前に、工程（ａｏ）を実施して、脱水生成物溶液中でフラン系酸化基質を生成させる。脱水生成物溶液は、工程（ａ）の酸化供給原料と同様に、直接使用することができ、あるいは間接的に（すなわち１つ以上の前処理工程を行ってから）使用することもできる。この前処理工程としては、分離工程（たとえば、濾過工程、膜分離工程（たとえば限外濾過またはナノ濾過など）、クロマトグラフィー、イオン交換など）；蒸留工程（全溶媒成分の除去または一部の溶媒成分の除去）；または脱水生成物溶液の組成を調整することによって、所望の組成としたり、工程（ａ）で使用される酸化供給原料を形成させたりするのに適した他の類似の工程／プロセスを挙げることができる。この実施形態において、前記脱水溶媒は、通常、酸化溶媒と共通の溶媒種を少なくとも１種含む。前処理工程中に１種以上のさらなる溶媒種を前記脱水生成物溶液に加えることによって、工程（ａ）で使用するための所望の酸化供給原料組成物を該脱水生成物溶液から調製してもよい。たとえば、前記脱水溶媒は水混和性非プロトン性有機溶媒であってもよい。工程（ａｏ）を行なった後、工程（ａ）を行う前に、前処理工程において脱水生成物溶液に水を加え、その結果得られた、フラン系酸化基質および酸化溶媒（すなわち、この例においては、水混和性非プロトン性有機溶媒および水で構成される多成分溶媒）を含む酸化供給原料を工程（ａ）で使用することができる。あるいは、脱水生成物溶液は、工程（ａ）に直接（すなわち、そのままの状態で）酸化供給原料として使用することもできる。この実施形態において、脱水生成物溶液に含まれる脱水溶媒は、通常、水と非プロトン性有機溶媒とを含む多成分溶媒（すなわち、酸化溶媒としての使用に適した多成分溶媒）である。
本開示の前記態様およびその他の態様は、以下の実施例を参照することによってより深く理解することができる。なお、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
実施例１
ＦＤＣＡの溶解度の評価
ＦＤＣＡを溶解する能力について様々な溶媒をスクリーニングした。各溶媒候補１０ｍｌを一定の温度に加熱し、ＦＤＣＡ（製品No.F0710、TCI America）を少量ずつ加え、溶解限度を超える量まで添加を継続した。次いで、溶解限度を超えて析出した固形物が完全に溶解するまで、溶媒を少量ずつ加えた。実験は各温度において２回ずつ繰り返し、その平均値をＦＤＣＡの溶解度とした。５種の溶媒、すなわち（１）脱イオン水、（２）ジグライム、（３）ジオキサン、（４）ジグライムと脱イオン水の容量比が１：１の混合物、および（５）ジオキサンと脱イオン水の容量比が４：１の混合物を試験した。温度（℃）の関数としてプロットしたＦＤＣＡの溶解度（重量％）を実験結果として図３に示す。２５℃～１００℃の温度範囲において、水、ジグライムおよびジオキサンの各溶媒に対するＦＤＣＡの溶解度は比較的低いことが実験結果から示された。これに対して、各有機溶媒を水と組み合わせて調製した共溶媒では、ＦＤＣＡを溶解する能力が相乗的に増強されたことが確認された。たとえば、１００℃において、水のみからなる溶媒に対するＦＤＣＡの溶解度は１（重量）％未満であり、ジグライムのみからなる溶媒に対するＦＤＣＡの溶解度は２（重量）％未満であったが、これらの２種の溶媒を組み合わせて、脱イオン水とジグライムの容量比が１：１の共溶媒系とした場合、ＦＤＣＡの溶解度は９（重量）％に達した。同様に、１００℃において、水のみからなる溶媒に対するＦＤＣＡの溶解度は１（重量）％未満であり、ジオキサンのみからなる溶媒に対するＦＤＣＡの溶解度は２（重量）％未満であったが、脱イオン水とジオキサンの容量比が１：４の共溶媒系とした場合、ＦＤＣＡの溶解度の傾向曲線においてＦＤＣＡの溶解度が９（重量）％に達することが示された。
実施例２
不均一系酸化触媒（３ｗｔ％Ｐｔ／シリカ）の調製
Ｐｔ（ＮＨ３）４（ＯＨ）２溶液０．１５２ｍｌ（Ｐｔを１０１．８ｍｇ／ｍｌ含む）を脱イオン水０．０４７ｍｌと混合して金属前駆体溶液を調製した。この溶液を０．５ｇのシリカ（Cariact Q-50、ＢＥＴ比表面積：８０ｍ２／ｇ、平均細孔直径：５０ｎｍ、粒径：７５～１５０μｍ、富士シリシア化学株式会社）に含浸させた。含浸後、１２０℃で２時間乾燥し、６％のＨ２を含むアルゴン気流下、３００℃で２時間還元処理を行った。冷却後、０．５％のＯ２を含む窒素気流下で１５分間不動態化処理を行った。このようにしてＰｔの担持量が３ｗｔ％の触媒を得て、この触媒にさらなる前処理を行うことなく、後述する実施例１１の触媒活性試験に使用した。
実施例３および実施例４
不均一系酸化触媒（２．５ｗｔ％Ｐｔ／シリカおよび４ｗｔ％Ｐｔ／シリカ）の調製
Ｐｔ（ＮＨ３）４（ＯＨ）２溶液０．２０４ｍｌ（Ｐｔを６２．８ｍｇ／ｍｌ含む）と脱イオン水０．５４６ｍｌとを使用したこと以外は実施例２と同様にして、白金の担持量が２．５ｗｔ％の不均一系酸化触媒（実施例３）を調製した。また、Ｐｔ（ＮＨ３）４（ＯＨ）２溶液０．２０５ｍｌ（Ｐｔを１０１．８ｍｇ／ｍｌ含む）と脱イオン水０．４２ｍｌとを使用したこと以外は実施例２と同様にして、白金の担持量が４ｗｔ％の不均一系酸化触媒（実施例４）を調製した。得られたこれらの触媒を、後述する実施例１１の触媒活性試験に使用した。
実施例５
不均一系酸化触媒（３ｗｔ％Ｐｔ／ＺｒＯ ２ ）の調製
Ｐｔ（ＮＨ３）４（ＯＨ）２溶液０．１５２ｍｌ（Ｐｔを１０１．８ｍｇ／ｍｌ含む）を脱イオン水０．０４８ｍｌと混合して金属前駆体溶液を調製した。この溶液を０．５ｇのＺｒＯ２（SZ31163、ＢＥＴ比表面積：５５ｍ２／ｇ、１６ｎｍおよび６０ｎｍに平均細孔直径のピークを有するバイモーダル細孔分布、粒径：＜１５０μｍ、サンゴバン社）に含浸させた。含浸後、１２０℃で２時間乾燥し、６％のＨ２を含むアルゴン気流下、３００℃で２時間還元処理を行った。冷却後、０．５％のＯ２を含む窒素気流下で１５分間不動態化処理を行った。このようにしてＰｔの担持量が３ｗｔ％の触媒を得て、この触媒にさらなる前処理を行うことなく、後述する実施例１１の触媒活性試験に使用した。
実施例６
不均一系酸化触媒（４ｗｔ％Ｐｔ／ＺｒＯ ２ ）の調製
実施例５と同じＰｔ（ＮＨ３）４（ＯＨ）２溶液を０．２０５ｍｌ使用したこと以外は実施例５と同様にして、白金の担持量が４ｗｔ％の不均一系酸化触媒を調製した。得られた触媒を、後述する実施例１１の触媒試験に使用した。
実施例７
不均一系酸化触媒（３ｗｔ％Ｐｔ／Ａｌ ２ Ｏ ３ ）の調製
Ｐｔ（ＮＨ３）４（ＯＨ）２溶液０．１５２ｍｌ（Ｐｔを１０１．８ｍｇ／ｍｌ含む）を脱イオン水０．２９８ｍｌと混合して金属前駆体溶液を調製した。この溶液を０．５ｇのＡｌ２Ｏ３（SA 31132、ＢＥＴ比表面積：５５ｍ２／ｇ、２５ｎｍおよび５５０ｎｍに平均細孔直径のピークを有するバイモーダル分布、粒径：＜１５０μｍ、サンゴバン社）に含浸させた。含浸後、１２０℃で２時間乾燥し、６％のＨ２を含むアルゴン気流下、３００℃で２時間還元処理を行った。冷却後、０．５％のＯ２を含む窒素気流下で１５分間不動態化処理を行った。このようにしてＰｔの担持量が３ｗｔ％の触媒を得て、この触媒にさらなる前処理を行うことなく、後述する実施例１１の触媒活性試験に使用した。
実施例８
不均一系酸化触媒（４ｗｔ％Ｐｔ／Ａｌ ２ Ｏ ３ ）の調製
本実施例では、実施例７と同じＰｔ（ＮＨ３）４（ＯＨ）２溶液０．２０５ｍｌと脱イオン水０．２４５ｍｌとを使用して調製した金属前駆体溶液を使用したこと以外は実施例７と同様にして、白金の担持量が４ｗｔ％の不均一系酸化触媒を調製した。得られた触媒を、後述する実施例１１の触媒活性試験に使用した。
実施例９および実施例１０
不均一系酸化触媒の調製
（２ｗｔ％Ｐｔ、１ｗｔ％Ａｕ／シリカ；１ｗｔ％Ｐｔ、２ｗｔ％Ａｕ／シリカ）
ＰｔＯＮＯ３溶液０．０１８ｍｌ（Ｐｔを１００ｍｇ／ｍｌ含む）、（ＮＨ４）２ＡｕＯ２溶液０．００９ｍｌ（Ａｕを１００ｍｇ／ｍｌ含む）および脱イオン水０．０９ｍｌを混合して金属前駆体溶液を調製した（実施例９）。同様に、ＰｔＯＮＯ３溶液０．００９ｍｌ（Ｐｔを１００ｍｇ／ｍｌ含む）、（ＮＨ４）２ＡｕＯ２溶液０．０１８ｍｌ（Ａｕを１００ｍｇ／ｍｌ含む）および脱イオン水０．０９ｍｌを混合して金属前駆体溶液を調製した（実施例１０）。各溶液を０．１ｇのシリカ（Cariact Q-50、粒径：７５～１５０μｍ、比表面積：８０ｍ２／ｇ、平均細孔直径：５０ｎｍ、富士シリシア化学株式会社）に含浸させた。含浸後、６％のＨ２を含むアルゴン気流下、３５０℃で３時間還元処理を行った。冷却後、０．５％のＯ２を含む窒素気流下で１５分間不動態化処理を行った。このようにして、Ｐｔの担持量が２ｗｔ％であり、Ａｕの担持量が１ｗｔ％の触媒（実施例９）と、Ｐｔの担持量が１ｗｔ％であり、Ａｕの担持量が２ｗｔ％の触媒（実施例１０）とを得て、これらの触媒にさらなる前処理を行うことなく、後述する実施例１１の触媒活性試験に使用した。
実施例１１
触媒性能アッセイおよびＦＤＣＡ経路生成物の生成
ハイスループット高圧反応器に収容した９６ウェルインサート内に入れた１ｍｌガラスバイアル中で触媒試験を実施した。Diamond, G. M., Murphy, V., Boussie, T. R., in Modern Applications of High Throughput R&D in Heterogeneous Catalysis, (eds, Hagemeyer, A. and Volpe, A. Jr. Bentham Science Publishers 2014, Chapter 8, 299-309)；および米国特許第8,669,397号を参照されたい（これらの文献はいずれも引用により本明細書に援用される）。ジオキサンとＨ２Ｏの４：１（ｖ／ｖ）混合物中に調製した０．５Ｍ ＨＭＦ溶液（６ｗｔ％のＨＭＦに相当）０．８ｍｌとともに各触媒２０ｍｇを前記反応器に仕込んだ。ガスの流入を可能にするピンホールを備えた、テフロンシート、シリコーンマットおよび鋼鉄製ガス拡散プレートでインサート内の各１ｍｌ反応バイアルを覆った。窒素圧下でリークチェックを行った圧力容器内にインサートを入れた。次いで反応器内の雰囲気を酸素で置換し、反応器を９０℃に加熱し、２００ｐｓｉｇの酸素圧下において５００ｒｐｍで２０時間振盪した。反応終了後、振盪を止め、反応器を室温まで戻した。各反応器から試料を採取し、ジオキサンとＨ２Ｏの４：１混合物で試料を２００倍に希釈して、ＨＰＬＣ分析用試料を調製した。反応生成物として、ヒドロキシメチルフランカルボン酸（ＨＭＦＣＡ）、ホルミルフランカルボン酸（ＦＦＣＡ）、ジホルミルフラン（ＤＦＦ）およびＦＤＣＡが得られた。結果を表１に示す。
Figure 0007458147000011
上記表に示したように、金属の担持量が比較的少なかったため、調製された不均一系酸化触媒において固体担体材料のＢＥＴ比表面積は変化しなかったと考えられる。
実施例１２
炭素に担持させた触媒の調製および試験
Ｍｅ４ＮＡｕＯ２の形態で添加された１０ｍｇ／ｍｌのＡｕと、ＰｔＯ（ＮＯ３）の形態で添加された２０ｍｇ／ｍｌのＰｔとを含む水溶液（０．１０ｍｌ）を、キャボット社製のカーボンブラック粉末Monarch 570（１００ｍｇ）に加えた。この混合物を振盪してカーボンブラック担体に含浸させ、ドライエアーパージ下、７０℃のオーブンで一晩乾燥させた。次いで、フォーミングガス（５％Ｈ２および９５％Ｎ２）雰囲気下、５℃／分の速度で温度を上げ、３５０℃で２時間還元処理を行った。得られた触媒の組成は、約１．０ｗｔ％のＡｕと約２．０ｗｔ％のＰｔからなっていた。他の様々なカーボンブラックを使用し、溶液中のＡｕ量およびＰｔ量を調整することによって、様々な市販のカーボンブラック粉末または押出物から調製した粒子に様々な担持量でＡｕおよびＰｔを担持させた様々な触媒を同様の方法で調製した。このようにして得た触媒の組成を以下の表２に示す。
以下の試験プロトコルを使用して、ヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ）の酸化についてこれらの触媒を試験した。触媒（１０ｍｇ）をガラスバイアルインサートに量り取り、ＨＭＦ水溶液（１，４－ジオキサンと水（４：１（ｖ／ｖ））の混合溶媒中の０．５０Ｍ（６．０ｗｔ％）溶液２５０μｌ）を加えた。ガラスバイアルインサートを反応器に入れ、反応器の蓋を閉じた。反応器内の雰囲気を酸素で置換し、室温において２００ｐｓｉｇに加圧した。バイアルを振盪しながら、反応器を１１０℃に加熱して、この温度で４時間維持するか、あるいは９０℃に加熱して、この温度で２０時間維持した。反応終了後、振盪を止め、反応器を４０℃まで冷却した。次いで反応器内の圧力を徐々に常圧に戻した。ガラスバイアルインサートを反応器から取り出し、遠心分離した。分離された溶液を１，４－ジオキサンと水の（４：１（ｖ／ｖ））混合溶媒で希釈し、ＵＶ検出器を備えたＨＰＬＣで分析して２，５－フランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）の収率を測定した。結果を表２に示す。
Figure 0007458147000012
実施例１３
水と非プロトン性有機溶媒を含む多成分溶媒からのＦＤＣＡの結晶化
マグネチックスターラーを備えた２つのバイアルにＦＤＣＡを０．５ｇずつ量り取った。バイアル１にはＨ２Ｏ ３ｍｌとグライム類２ｍｌを加えた。バイアル２にはＨ２Ｏ ２ｍｌとグライム類３ｍｌを加えた。室温において乳白色の不溶性懸濁液が形成された。油浴中でバイアルを攪拌しながら１４０℃に加熱した。バイアル１の懸濁液は約１３０℃においてＦＤＣＡが見かけ上完全に溶解し、透明な溶液へと変化した。バイアル２の懸濁液は約１１０℃においてＦＤＣＡが見かけ上完全に溶解し、透明な溶液へと変化した。これらの透明な溶液の温度を室温まで徐々に下げるに従ってＦＤＣＡが結晶化し、精製されたＦＤＣＡが得られた。
分析法
以下の実施例では、分析機器として、Thermo Scientific Hypercarb ３μｍ ３×５０ｍｍ分析カラムおよび3000 RS可変波長UV/Vis検出器を備えたThermo Scientific Dionex Ultimateシステムを使用した。
実施例１４
不均一系酸化触媒（３．０ｗｔ％Ｐｔ／炭素）４０ｇの調製
硝酸白金溶液５．６４ｍｌ（ヘレウスグループ社から入手、Ｐｔを２１９ｍｇ／ｍｌ含む）を脱イオン水９４．４ｍｌと混合して金属前駆体溶液を調製した。この溶液を４０．０ｇの炭素粉末（Continental社製N234カーボンブラック粉末、ＢＥＴ表面積：１１７ｍ２／ｇ、平均細孔直径：１４ｎｍ）に含浸させた。含浸後、１００℃で３時間乾燥し、５％のＨ２を含む窒素気流下、５℃／分の速度で温度を上げ、３５０℃で３時間還元処理を行った。冷却後、０．５％のＯ２を含む窒素気流下で１５分間不動態化処理を行った。このようにしてＰｔの担持量が３．０ｗｔ％の触媒を得て、この触媒にさらなる前処理を行うことなく、後述する実施例１５の触媒活性試験に使用した。
実施例１５
Parr社製圧力反応器における、炭素に担持させた触媒の試験
Parr社製の３００ｍｌステンレス鋼製オートクレーブ圧力反応器内で触媒の試験を行った。触媒を量り取り（たとえば３．０ｗｔ％Ｐｔ／Continental社製N234カーボンブラック粉末８．００ｇ）、基質としてのＨＭＦ（５－（ヒドロキシメチル）フルフラール）溶液（６５ｗｔ％ＤＭＥ／３５ｗｔ％Ｈ２Ｏ混合溶媒中または６０ｗｔ％１，４－ジオキサン／４０ｗｔ％Ｈ２Ｏ混合溶媒中で調製した６．０ｗｔ％溶液１００ｇ）とともに反応器に仕込んだ。反応器を組み立て、マグネチックスターラーを取り付けた。
環境温度で攪拌（１０００ｒｐｍ）しながらプロセスガス（Ｏ２）で反応器を所望の圧力まで加圧した後、目標温度まで加熱し、その温度で所定の反応時間にわたって維持した。所定の反応時間が経過した後、攪拌速度を約２００ｒｐｍに下げて反応器の温度を低下させ、３０℃で徐々に排気した。
ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を反応器に加えて第１の希釈を行った。約３０分間攪拌後、得られた生成物溶液を遠心分離し、脱イオン水でさらに希釈してＨＰＬＣ分析を行った。
反応生成物として、５－ヒドロキシメチル－フラン－２－カルボン酸（ＨＭＦＣＡ）、２，５－フランジカルボキシアルデヒド（ＤＦＦ）、５－ホルミルフラン－３－カルボン酸（ＦＦＣＡ）および２，５－フランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）が得られた。検量線用標準試料の相対濃度に対して検出器の相対的な応答をプロットした各分析種の検量線を使用して、各反応生成物および残ったＨＭＦを定量し、放物線で近似した。結果を表３にまとめる。
Figure 0007458147000013
物質収支は、ＨＭＦ、ＨＭＦＣＡ、ＤＦＦ、ＦＦＣＡおよびＦＤＣＡの収率（ｍｏｌ％）の合計を表す。
実施例１６
炭素に担持させた様々な触媒の調製および試験
１０ｍｇ／ｍｌのＰｔを硝酸白金の形態で含む水溶液（０．６０ｍｌ）をカーボンブラック粉末（２００ｍｇ）に加え、得られた混合物を振盪して該担体に含浸させた。次いで、７０℃のオーブンで一晩乾燥し、フォーミングガス（５％Ｈ２および９５％Ｎ２）雰囲気下、５℃／分の速度で温度を上げ、３５０℃で３時間還元処理を行い、Ｐｔを３．０ｗｔ％含む触媒を得た。他の様々なカーボンブラック担体およびＰｔ前駆体を使用し、溶液中のＰｔ量を調整することによって、様々な市販のカーボンブラック粉末、押出物から調製した粒子または押出物に様々な担持量でＰｔを担持させた様々な触媒を同様の方法で調製した。
以下の試験プロトコルを使用して、５－（ヒドロキシメチル）フルフラール（ＨＭＦ）の酸化についてこれらの触媒を試験した。触媒（１０ｍｇ）を１ｍｌガラスバイアルインサートに量り取り、ＨＭＦ溶液（２３ｗｔ％ジグライム／７７ｗｔ％Ｈ２Ｏ混合溶媒中の６．０ｗｔ％（０．５０Ｍ）溶液２５０μｌ）を加えた。ガラスバイアルインサートを反応器に入れ、反応器の蓋を閉じた。反応器内の雰囲気を酸素で置換し、環境温度において２００ｐｓｉｇに加圧した。バイアルを振盪しながら、反応器を１１０℃に加熱し、この温度で３時間維持した。反応終了後、振盪を止め、反応器を４０℃まで冷却した。次いで反応器内の圧力を徐々に常圧に戻した。ガラスバイアルインサートを反応器から取り出し、遠心分離した。分離された溶液をジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）で希釈し、１，４－ジオキサンと水の（２：１（ｖ／ｖ））混合溶媒でさらに希釈し、ＵＶ検出器を備えたＨＰＬＣで分析して２，５－フランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）の収率を測定した。結果を表４に示す。
Figure 0007458147000014
Figure 0007458147000015
実施例１７
様々な溶媒組成物中における、炭素に担持させた粉末触媒の試験
前述の実験と非常によく似た試験プロトコルを使用して、５－（ヒドロキシメチル）フルフラール（ＨＭＦ）の酸化について前述の様々な触媒を試験した。具体的には、ＨＭＦ溶液（ＤＭＥ、１，４－ジオキサン、ジグライムのいずれかを水と組み合わせた様々な混合溶媒中の６．０ｗｔ％（０．５０Ｍ）溶液２５０μｌ）に、前記カーボンブラック粉末担持３．０ｗｔ％Ｐｔ触媒（硝酸白金から調製したもの）１０ｍｇを加えた。ガラスバイアルインサートを反応器に入れ、反応器の蓋を閉じた。反応器内の雰囲気を酸素で置換し、環境温度において２００ｐｓｉｇに加圧した。バイアルを振盪しながら、反応器を１１０℃に加熱し、この温度で３時間維持した。反応終了後、振盪を止め、反応器を４０℃まで冷却した。次いで反応器内の圧力を徐々に常圧に戻した。ガラスバイアルインサートを反応器から取り出し、遠心分離した。分離された溶液をジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）で希釈し、１，４－ジオキサンと水の（２：１（ｖ／ｖ））混合溶媒でさらに希釈し、ＵＶ検出器を備えたＨＰＬＣで分析して２，５－フランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）の収率を測定した。結果を表５に示す。
Figure 0007458147000016
Figure 0007458147000017
実施例１８
炭素系押出物触媒の調製および様々な混合溶媒中における試験
６０ｍｇ／ｍｌのＰｔを硝酸白金の形態で含む水溶液（０．２５ｍｌ）を、炭素系押出物（WO2015/168327（この文献は引用により本明細書に援用される）の記載に従って調製した平均長３ｍｍ、平均直径０．７５ｍｍの炭素系押出物５００ｍｇ）に加え、得られた混合物を振盪して該担体に含浸させた。次いで、１００℃のオーブンで３時間乾燥し、フォーミングガス（５％Ｈ２および９５％Ｎ２）雰囲気下、５℃／分の速度で温度を上げ、３５０℃で３時間還元処理を行い、Ｐｔを３．０ｗｔ％含む触媒を得た。他の様々な炭素系押出物担体およびＰｔ前駆体を使用し、溶液中のＰｔ量を調整することによって、様々な炭素系押出物担体に様々な担持量でＰｔを担持させた様々な触媒を同様の方法で調製した。
前述の実験と非常によく似た試験プロトコルを使用して、５－（ヒドロキシメチル）フルフラール（ＨＭＦ）の酸化について前述の様々な触媒を試験した。具体的には、平均長３ｍｍ、平均直径０．７５ｍｍの押出物に担持させた前記３．０ｗｔ％Ｐｔ触媒１５ｍｇを、ＨＭＦ溶液（ＤＭＥ、１，４－ジオキサン、ジグライム、トリグライム、テトラグライム、ハイグライムのいずれかを水と組み合わせた様々な混合溶媒中の６．０ｗｔ％（０．５０Ｍ）溶液２５０μｌ）に加えた。ガラスバイアルインサートを反応器に入れ、反応器の蓋を閉じた。反応器内の雰囲気を酸素で置換し、環境温度において２００ｐｓｉｇに加圧した。バイアルを振盪しながら、反応器を１２０℃に加熱し、この温度で２時間維持した。反応終了後、振盪を止め、反応器を４０℃まで冷却した。次いで反応器内の圧力を徐々に常圧に戻した。ガラスバイアルインサートを反応器から取り出し、遠心分離した。分離された溶液をジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）で希釈し、１，４－ジオキサンと水の（２：１（ｖ／ｖ））混合溶媒でさらに希釈し、ＵＶ検出器を備えたＨＰＬＣで分析して２，５－フランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）の収率を測定した。結果を表６に示す。
Figure 0007458147000018
実施例１９
様々な混合溶媒中における、炭素に担持させた粉末触媒の試験
実施例５と非常によく似た試験プロトコルを使用して、５－（ヒドロキシメチル）フルフラール（ＨＭＦ）の酸化について様々なＰｔ触媒を試験した。具体的には、Continental社製N234カーボンブラック粉末に担持させた３．０ｗｔ％Ｐｔ触媒（硝酸白金から調製したもの）５ｍｇ、１０ｍｇ、１５ｍｇまたは２０ｍｇを、ＨＭＦ溶液（水と１，４－ジオキサンを様々な比率で含む様々な混合溶媒中の６．０ｗｔ％（０．５０Ｍ）溶液２５０μｌ）に加えた。ガラスバイアルインサートを反応器に入れ、反応器の蓋を閉じた。反応器内の雰囲気を酸素で置換し、環境温度において２００ｐｓｉｇに加圧した。バイアルを振盪しながら、反応器を１１０℃に加熱し、この温度で３時間維持した。反応終了後、振盪を止め、反応器を４０℃まで冷却した。次いで反応器内の圧力を徐々に常圧に戻した。ガラスバイアルインサートを反応器から取り出し、遠心分離した。分離された溶液をジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）で希釈し、１，４－ジオキサンと水の（２：１（ｖ／ｖ））混合溶媒でさらに希釈し、ＵＶ検出器を備えたＨＰＬＣで分析して２，５－フランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）の収率を測定した。結果を表７に示す。
Figure 0007458147000019
実施例２０
炭素に担持させた押出物触媒の試験
前述の実験と非常によく似た試験プロトコルを使用して、５－（ヒドロキシメチル）フルフラール（ＨＭＦ）の酸化について様々なＰｔ触媒を試験した。具体的には、Continental社製N234カーボンブラックの押出物に担持させた２．０ｗｔ％Ｐｔ触媒（平均長３ｍｍ、平均直径１．５ｍｍまたは０．７５ｍｍ、ＰｔＯ（ＮＯ３）から調製したもの）１０ｍｇまたは２０ｍｇを、ＨＭＦ溶液（５０ｗｔ％ジオキサン／５０ｗｔ％Ｈ２Ｏ中の６．０ｗｔ％（０．５０Ｍ）溶液２５０μｌ）に加えた。ガラスバイアルインサートを反応器に入れ、反応器の蓋を閉じた。反応器内の雰囲気を酸素で置換し、環境温度において１００ｐｓｉｇ、２００ｐｓｉｇまたは４００ｐｓｉｇに加圧した。バイアルを振盪しながら、反応器を１２０℃に加熱し、この温度で２時間維持した。反応終了後、振盪を止め、反応器を４０℃まで冷却した。次いで反応器内の圧力を徐々に常圧に戻した。ガラスバイアルインサートを反応器から取り出し、遠心分離した。分離された溶液をジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）で希釈し、１，４－ジオキサンと水の（２：１（ｖ／ｖ））混合溶媒でさらに希釈し、ＵＶ検出器を備えたＨＰＬＣで分析して２，５－フランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）の収率を測定した。結果を表８に示す。
Figure 0007458147000020
実施例２１
炭素に担持させた押出物触媒の試験
前述の実験と非常によく似た試験プロトコルを使用して、５－（ヒドロキシメチル）フルフラール（ＨＭＦ）の酸化について様々なＰｔ触媒を試験した。具体的には、カーボンブラックの押出物に担持させた２．０ｗｔ％または３．０ｗｔ％Ｐｔ触媒（平均長３ｍｍ、平均直径１．５ｍｍまたは０．７５ｍｍ、ＰｔＯ（ＮＯ３）から調製したもの）２０ｍｇを、ＨＭＦ溶液（５０ｗｔ％ジオキサン／５０ｗｔ％Ｈ２Ｏ中の６．０ｗｔ％（０．５０Ｍ）溶液２５０μｌ）に加えた。ガラスバイアルインサートを反応器に入れ、反応器の蓋を閉じた。反応器内の雰囲気を酸素で置換し、環境温度において２００ｐｓｉｇに加圧した。バイアルを振盪しながら、反応器を１２０℃に加熱し、この温度で２時間維持した。反応終了後、振盪を止め、反応器を４０℃まで冷却した。次いで反応器内の圧力を徐々に常圧に戻した。ガラスバイアルインサートを反応器から取り出し、遠心分離した。分離された溶液をジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）で希釈し、１，４－ジオキサンと水の（２：１（ｖ／ｖ））混合溶媒でさらに希釈し、ＵＶ検出器を備えたＨＰＬＣで分析して２，５－フランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）の収率を測定した。結果を表９に示す。
Figure 0007458147000021
実施例２２
Ｎ－メチル－２－ピロリドン／Ｈ ２ Ｏ溶媒組成物中における、炭素に担持させた粉末触媒および押出物触媒の試験
前述の実験と非常によく似た試験プロトコルを使用して、５－（ヒドロキシメチル）フルフラール（ＨＭＦ）の酸化について様々なＰｔ触媒を試験した。具体的には、Continental社製N234カーボンブラック粉末に担持させた３．０ｗｔ％Ｐｔ触媒（硝酸白金から調製したもの）または同じカーボンブラックの押出物に担持させた３．０ｗｔ％Ｐｔ触媒（平均長３ｍｍ、平均直径１．５ｍｍまたは０．７５ｍｍ、ＰｔＯ（ＮＯ３）から調製したもの）１０ｍｇまたは２０ｍｇを、ＨＭＦ溶液（Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）とＨ２Ｏの混合溶媒中の６．０ｗｔ％（０．５０Ｍ）溶液２５０μｌ）に加えた。ガラスバイアルインサートを反応器に入れ、反応器の蓋を閉じた。反応器内の雰囲気を酸素で置換し、環境温度において２００ｐｓｉｇに加圧した。バイアルを振盪しながら、反応器を１１０℃に加熱し、この温度で３時間維持した。反応終了後、振盪を止め、反応器を４０℃まで冷却した。次いで反応器内の圧力を徐々に常圧に戻した。ガラスバイアルインサートを反応器から取り出し、遠心分離した。分離された溶液をジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）で希釈し、１，４－ジオキサンと水の（２：１（ｖ／ｖ））混合溶媒でさらに希釈し、ＵＶ検出器を備えたＨＰＬＣで分析して２，５－フランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）の収率を測定した。結果を表１０に示す。
Figure 0007458147000022
実施例２３
様々な溶媒組成物中におけるＦＤＣＡの溶解度の評価
密封した圧力アンプル内で、様々な量のＦＤＣＡと混合溶媒組成物とを含む一連の試料を調製した（概して２～５ｇの材料（ＦＤＣＡと溶媒組成物）を含んでいた）。たとえば、攪拌棒を入れた８ｍＬのガラスバイアルに、ＦＤＣＡ２００ｍｇ、ＮＭＰ９００ｍｇおよび脱イオン水９００ｍｇを加えて、１０ｗｔ％のＦＤＣＡを含む混合物を得た。これと同様にして、様々な混合溶媒組成物中に様々な量（ｗｔ％）でＦＤＣＡ試料を含む様々な試料を調製した。これらのバイアルを密封し、攪拌しながら所望の温度で約６０分間加熱し、ＦＤＣＡが完全に溶解したかどうかを目視で確認した（透明な溶液であればＦＤＣＡが溶解していることが示され、濁った溶液であれば溶解が不完全であることが示唆された）。この試験方法を使用して、選択した溶媒組成物中に溶解可能なＦＤＣＡの最大量（ｗｔ％）を求め、ＦＤＣＡの溶解度として表１１に示した。
Figure 0007458147000023
実施例２４
様々な温度における様々なジオキサン／Ｈ ２ Ｏ溶媒組成物またはＤＭＥ／Ｈ ２ Ｏ溶媒組成物に対するＦＤＣＡの溶解度
実施例２３と同様のプロトコルを使用して、様々なジオキサン／Ｈ２Ｏ溶媒組成物またはＤＭＥ／Ｈ２Ｏ溶媒組成物に対するＦＤＣＡの溶解度データを得た。ジオキサン／Ｈ２Ｏ溶媒組成物に対する溶解度を図１２に示す。ＤＭＥ／Ｈ２Ｏ溶媒組成物に対する溶解度を図１３に示す。
実施例２５
ＮＭＰ中においてＨＢｒを使用したフルクトースからＨＭＦへの転化
分析条件
残ったフルクトースは、Rezex RCU-USPカラム（Ｃａ＋２型、４×２５０ｍｍ、８μｍ）および示差屈折率検出器（ＲＩＤ）を使用したＨＰＬＣで定量した。移動相としてＨ２Ｏを使用して、フルクトースをイソクラティック溶出した。
異性体混合物形態のジフルクトース無水物（これらをまとめて中間体と呼ぶ）は、サーモサイエンティフィック社製Hypercarbカラム（３×５０ｍｍ、３μｍ）および荷電化粒子検出器（ＣＡＤ）を使用したＨＰＬＣで定量した。０．１％ＴＦＡ含有Ｈ２Ｏ中のＣＨ３ＣＮの濃度を最大で１５％まで上昇させた移動相グラジエントを使用して、これらの中間体を溶出した。
５－ヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ）は、サーモサイエンティフィック社製Hypercarbカラム（３×５０ｍｍ、３μｍ）を使用して、２５４ｎｍでＵＶ検出を行ったＨＰＬＣで定量した。０．１％ＴＦＡ含有Ｈ２Ｏ中のＣＨ３ＣＮの濃度を最大で１５％まで上昇させた移動相グラジエントを使用してＨＭＦを溶出した。
フルクトースおよびＨＭＦは、純粋な標準品から作製した検量線に当てはめて定量した。前記中間体は、ジ－Ｄ－フルクトフラノース－１，２’：２，３’－二無水物（ＤＦＡ－III）から作製した検量線に当てはめて定量した。ＤＦＡ－IIIは和光純薬株式会社から購入した。
スクリーニング条件
基本手順Ａ マイクロウェーブによる加熱を利用した反応のための手順
反応原液を以下のようにして調製した。まず、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）とＨ２Ｏの混合溶媒中にフルクトースを溶解した。次いで、ＨＢｒの濃縮水溶液（４８ｗｔ％）または濃Ｈ２ＳＯ４（９７ｗｔ％）を酸触媒として加えた。各反応原液の最終組成は、０．６Ｍのフルクトース、０．１Ｍの酸および２．０ＭのＨ２Ｏであった。
バイオタージ社製Initiatorマイクロウェーブ反応装置を使用して反応を行った。反応装置の出力ワット数をこの装置上で様々に変えて目標温度を維持した。マグネチックスターラーバーを備えたマイクロウェーブ用バイアルに反応原液を３ｇ仕込み、密封した。
基本手順Ｂ 従来の加熱方法を利用した反応のための手順
反応原液を以下のようにして調製した。まず、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）とＨ２Ｏの混合溶媒中にフルクトースを溶解した。次いで、ＨＢｒの濃縮水溶液（４８ｗｔ％）または濃ＨＣｌ（３７ｗｔ％）を酸触媒として加えた。調製した各反応原液は０．６Ｍのフルクトースを含んでいた。この実験における酸およびＨ２Ｏの濃度は様々に変えた。試験した濃度を以下の表１３および表１４に示す。
従来の加熱方法を利用して、マグネチックスターラーで攪拌しながら８ｍＬのガラスバイアル中で反応を行った。マグネチックスターラーバーを備えた反応バイアルに反応原液を３ｇ仕込み、密封した。所望の温度にあらかじめ加熱したアルミニウムブロック恒温槽中にバイアルを置いた。
実施例２５．１：基本手順Ａを使用して実施したＨＢｒおよびＨ２ＳＯ４の触媒としての比較
試験条件と結果を表１２に示し、図１４に図示した。実験結果から、ＨＢｒを触媒として使用した場合、Ｈ２ＳＯ４を触媒として使用した場合よりも高い収率でＨＭＦを得ることができることが示された。ＨＭＦの収率は、１２０～１６０℃の範囲で反応温度を変化させても変動は見られなかった。
Figure 0007458147000024
実施例２５．２：基本手順Ｂを使用して１２０℃で実施したＨＢｒおよびＨＣｌの触媒としての比較
試験条件と結果を表１３に示し、図１５に図示した。実験結果から、ＨＢｒを触媒として使用した場合、ＨＣｌを触媒として使用した場合よりも高い収率でＨＭＦを得ることができることが示された。
Figure 0007458147000025
実施例２５．３：基本手順Ｂを使用して実施した反応温度１００℃と反応温度１２０℃の比較
試験条件と結果を表１４に示し、図１６に図示した。実験結果から、反応温度を１２０℃から１００℃に下げるとＨＭＦの収率が上昇することが示された。
Figure 0007458147000026
本開示の好ましい実施形態を例示し述べてきたが、本開示の要旨や範囲から逸脱することなく、様々な変更を加えることができることは明らかであろう。

Claims (24)

  1. 下記式の第１のフラン系酸化基質から第１の２，５－フランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）経路生成物を製造する方法であって、
    （ａ）第１のフラン系酸化基質を酸化させて第１のＦＤＣＡ経路生成物を得るための反応混合物を形成させるのに十分な条件下において、第１のフラン系酸化基質と第１の酸化溶媒とを含む第１の酸化供給原料を、第１の不均一系酸化触媒の存在下で酸素と接触させて、第１のＦＤＣＡ経路生成物を生成させることを含み、
    前記第１の酸化溶媒が、水および水混和性非プロトン性有機溶媒を含む多成分溶媒であり、水混和性非プロトン性有機溶媒：水の質量比が８０：２０～２０：８０の範囲内であること、
    工程（ａ）において前記反応混合物に塩基が添加されていないこと、
    前記第１の不均一系酸化触媒が第１の固体担体および第１の貴金属を含むこと、
    前記第１の貴金属が、白金、金、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されること、
    前記第１の不均一系酸化触媒中の前記貴金属の担持量が、０．５重量％～４重量％の範囲内であること、
    前記第１の不均一系酸化触媒の量が、第１の酸化供給原料１ｍＬに対して、少なくとも４０ｍｇ以上であること、
    前記第１のフラン系酸化基質が、５－ヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ）またはＨＭＦとＦＤＣＡ経路中間体化合物との混合物であり、前記第１のフラン系酸化基質の主成分が、ＨＭＦであること、
    ＦＤＣＡ経路中間体化合物が、ジホルミルフラン（ＤＦＦ）、ヒドロキシメチルフランカルボン酸（ＨＭＦＣＡ）、ホルミルフランカルボン酸（ＦＦＣＡ）またはこれらのいずれか２種以上の混合物であること、
    前記第１のＦＤＣＡ経路生成物が、ＦＤＣＡであるか、またはＦＤＣＡとＦＤＣＡ経路中間体化合物とを含み、前記第１のＦＤＣＡ経路生成物の主成分が、ＦＤＣＡであること、
    前記不均一系酸化触媒が複数の細孔を含み、２０ｍ２／ｇ～１２０ｍ２／ｇの範囲の比表面積の範囲内の比表面積を有すること、
    固体担体が、金属酸化物、炭素質材料、ポリマー、金属ケイ酸塩、金属炭化物およびこれらの２種以上の組み合わせからなる群から選択される材料を含み、金属酸化物が、シリカ、ジルコニア、アルミナおよびこれらの２種以上の組み合わせからなる群から選択されること、
    前記第１の酸化供給原料に含まれる前記第１のフラン系酸化基質の濃度が少なくとも５重量％であること、
    前記第１の固体担体が、複数の細孔を含み、細孔容積の少なくとも５０％が、５ｎｍ～１００ｎｍの範囲内の細孔直径を有する細孔によって占められていること、及び
    前記酸素の圧力（ｐＯ２）が、５０ｐｓｉｇ（３．４ａｔｍ）～１０００ｐｓｉｇ（６８．０４ａｔｍ）の範囲内であることを特徴とする方法。
  2. 前記水混和性非プロトン性有機溶媒が、テトラヒドロフラン、グライム類、ジオキサン、ジオキソラン類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、アセトン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）およびγ－バレロラクトンからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
  3. 前記酸素の圧力（ｐＯ２）が、５０ｐｓｉｇ（３．４ａｔｍ）～２００ｐｓｉｇ（１３．６ａｔｍ）の範囲内である請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記第１の不均一系酸化触媒中の前記第１の貴金属の担持量が、該第１の不均一系酸化触媒の重量の２％～４％の範囲内である、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記第１の固体担体が、金属酸化物、ポリマー、金属ケイ酸塩、金属炭化物およびこれらの２種以上の組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記固体担体の比表面積が、２５ｍ２／ｇ～１００ｍ２／ｇの範囲内、２５ｍ２／ｇ～３０ｍ２／ｇの範囲内、２０ｍ２／ｇ～３０ｍ２／ｇの範囲内、２５ｍ２／ｇ、または２０ｍ２／ｇである、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記第１の固体担体が、複数の細孔を含み、細孔容積の少なくとも５０％が、１０ｎｍ～１００ｎｍの範囲内の細孔直径を有する細孔によって占められている、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記酸素と前記第１のフラン系酸化基質のモル比が、２：１～１０：１の範囲内である、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記接触工程（ａ）が、５０℃～２００℃の温度の範囲内、８０℃～１８０℃の温度の範囲内、または１００℃～１６０℃の温度の範囲内で実施される、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記第１のＦＤＣＡ経路生成物がＦＤＣＡである、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 反応混合物のｐＨが６未満である請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 前記第１の酸化供給原料が、前記第１のフラン系酸化基質、前記第１の酸化溶媒及び１以上の追加成分を含む粗酸化供給原料であること、
    前記１以上の追加成分が、多糖類、オリゴ糖、単糖類、二糖類、フラン系基質、腐植質由来のオリゴマー副生成物及びポリマー副生成物（腐植質）並びに残留鉱酸からなる群から選択されること、及び
    さらに、粗酸化供給原料から１以上の追加成分を分離し、第１のフラン系酸化基質及び第１の酸化溶媒を含む第１の酸化供給原料を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. １以上の追加成分の分離が、濾過、クロマトグラフィー、イオン交換及びそれらの組み合わせからなる群から選択される工程によって行われる請求項１２に記載の方法。
  14. 濾過が、ナノ濾過、限外濾過及びそれらの組み合わせからなる群から選択される請求項１３に記載の方法。
  15. １以上の追加成分が、腐植質、未反応の糖及びそれらの組み合わせから選択される請求項１２～１４のいずれか一項に記載の方法。
  16. 第２の酸化工程（ｂ）をさらに含み、該第２の酸化工程（ｂ）が、
    第２のフラン系酸化基質を酸化させて第２のＦＤＣＡ経路生成物を得るための第２の反応混合物を形成させるのに十分な条件下において、第２のフラン系酸化基質と第２の酸化溶媒とを含む第２の酸化供給原料を、第２の不均一系酸化触媒の存在下で酸素と接触させて、第２のＦＤＣＡ経路生成物を生成させることであり、
    第２のフラン系酸化基質が第１のＦＤＣＡ経路生成物であること、及び
    第２の不均一系酸化触媒が、前記第１の貴金属と同じまたは異なる第２の貴金属と第２の固体担体とを含むことを特徴とする、請求項１～１５のいずれか一項に記載の方法。
  17. （ａｏ）第１の接触工程（ａ）の前に、糖を脱水して前記第１のフラン系酸化基質を生成させるための脱水反応混合物を形成させるのに十分な条件下において、糖および脱水溶媒を含む糖質供給原料を脱水触媒と接触させることをさらに含み、
    生成された第１のフラン系酸化基質が、該第１のフラン系酸化基質および前記脱水溶媒を含む脱水生成物溶液中に含まれていることを特徴とする、請求項１～１６のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記脱水触媒が酸触媒であることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
  19. 前記酸触媒が、ＨＢｒ、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、ＨＣｌ、ＨＩ、Ｈ３ＰＯ４、トリフルオロメタンスルホン酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸及びｐ－トルエンスルホン酸からなる群から選択される酸である、請求項１７に記載の方法。
  20. 前記酸触媒が、ＨＣｌである、請求項１７に記載の方法。
  21. 脱水溶媒がジオキサン及び水を含む請求項１７～２０のいずれか一項に記載の方法。
  22. 糖がフルクトースであり、第１のフラン系酸化基質がＨＭＦである請求項１７～２１のいずれか一項に記載の方法。
  23. 工程（ａｏ）が１５０～１８０℃で行われる請求項１７～２２のいずれか一項に記載の方法。
  24. 工程（ａｏ）が１６０～１８０℃で行われる請求項１７～２２のいずれか一項に記載の方法。
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