KR101088197B1 - Heterogeneous metal catalyst for synthesis of furan derivatives and method of manufacturing thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매는, 하기 화학식 Ⅰ로 표현되며, 고분자 수지, 이미다졸 화합물로 이루어진 고체상의 이미다졸 리간드를 포함하고, 상기 이미다졸 리간드에 금속원소가 배위되어 이루어진다. The present invention relates to a heterogeneous metal catalyst for synthesizing a furan-based compound and a method for preparing the same, wherein the heterogeneous metal catalyst for synthesizing a furan-based compound is represented by the following general formula (I), and is composed of a polymer resin and an imidazole compound It includes an imidazole ligand, the metal element is coordinated to the imidazole ligand.

<화학식 Ⅰ><Formula I>

Figure 112011027587757-pat00001
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상기 화학식 Ⅰ에서, R은 헤테로 원자를 포함하거나, 포함하지 않는 알킬기 또는 메시틸기이며, M은 금속원소이다. In formula (I), R is an alkyl group or mesityl group with or without a hetero atom, and M is a metal element.

본 발명에 의하면, 반응 종료 후, 금속촉매물질의 분리정제가 용이하고, 이미다졸 리간드에 의한 촉매활성이 뛰어난 효과가 있다.According to the present invention, after completion of the reaction, separation and purification of the metal catalyst material is easy and the catalyst activity by the imidazole ligand is excellent.

또한, 본 발명에 의하면, 촉매의 재사용과 연속반응공정으로의 적용을 통한 경제적 이득의 효과가 있다. In addition, according to the present invention, there is an economic benefit through the reuse of the catalyst and the application to the continuous reaction process.

불균일촉매, 프룩토오스, 이미다졸, 고분자수지, 폴리스티렌, HMF, 6탄당 Heterogeneous catalyst, fructose, imidazole, polymer resin, polystyrene, HMF, hexasaccharide

Description

퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매 및 그 제조방법{HETEROGENEOUS METAL CATALYST FOR SYNTHESIS OF FURAN DERIVATIVES AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}Heterogeneous metal catalyst for synthesizing furan-based compounds, and a method for manufacturing the same {HETEROGENEOUS METAL CATALYST FOR SYNTHESIS OF FURAN DERIVATIVES AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 바이오매스 유래의 6탄당 물질을 이용하여 탈수화 촉매반응에 의하여 퓨란계 화합물을 합성할 수 있는 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a heterogeneous metal catalyst for synthesizing a furan-based compound and a method for producing the same, and more particularly, a furan-based compound capable of synthesizing a furan-based compound by dehydration catalysis using a hexasaccharide material derived from biomass. A heterogeneous metal catalyst for synthesizing a compound and a method for producing the same.

최근 원유의 제한된 매장량과 신흥 개발도상국의 출현으로 인한 수급불균형으로 향후 국제유가의 불안정성이 가중되고 글로벌 환경규약을 통한 비가역 이산화탄소 방출 비용 문제는 화석자원을 대체하여 지속사용이 가능한 재생자원에 대한 관심이 증대되고 있다.Due to the recent limited supply of crude oil and supply and demand imbalances due to the emergence of emerging developing countries, instability of international oil prices is increasing in the future, and the cost of irreversible CO2 emissions through global environmental regulations is a concern for renewable resources that can be used instead of fossil resources. It is increasing.

현재 원유는 정제과정을 통해 가솔린, 디젤 등의 연료물질로 전환하여 발전 및 운송수단에 사용되거나, 나프타 분해공정 등을 통해 다양한 화합물의 원료물질로 사용되고 있는데, 특히 전방위 화학 산업의 핵심 원료물질인 방향족 화합물의 경우 거의 대부분이 석유로부터 얻어지고 있다. Currently, crude oil is converted into fuel materials such as gasoline and diesel through refining process and used for power generation and transportation, or as raw material of various compounds through naphtha cracking process. Especially, aromatic, which is a key raw material of omnidirectional chemical industry, is used. Almost all of the compounds are obtained from petroleum.

최근 이러한 석유 기반 방향족 화합물질을 대체하기 위한 후보군 물질로서 퓨란계 화합물이 많은 관심을 받고 있다. 5-히드록시메틸푸르푸랄(HMF) 및 푸르푸랄(furfural) 등의 퓨란계 화합물(혹은 퓨란 유도체)은, 재생가능한 바이오매스 유래의 탄수화물로부터 얻어지며, 정밀화학 및 플라스틱 제품에 사용되는 석유를 기반으로 한 산업 원료를 지속적으로 대체할 많은 잠재력을 가지고 있으며, 이와 관련하여 다양한 전환반응에 대한 연구개발이 이루어지고 있다. Recently, a furan-based compound has received much attention as a candidate material for replacing such petroleum-based aromatic compounds. Furan-based compounds (or furan derivatives), such as 5-hydroxymethylfurfural (HMF) and furfural, are obtained from carbohydrates derived from renewable biomass and are based on petroleum used in fine chemical and plastic products. As a result, it has a great potential to continuously replace an industrial raw material, and research and development on various conversion reactions have been made in this regard.

특히 퓨란계 화합물 중 아래의 구조식에 나타낸 5-히드록시메틸푸르푸랄(HMF)은 6개의 탄소원자를 갖는 6탄당의 전환생성물이며, 프룩토오스(fructose), 글루코오스(glucose) 등의 6탄당 탄수화물 또는 이들을 포함하는 설탕 및 전분 등의 천연 탄수화물 또는 재생가능한 바이오매스(biomass) 유래 탄수화물로부터 수득될 수 있는 중간체 플랫폼 물질로서, 다양한 전환반응을 통해 바이오 기반 플라스틱의 단량체, 접착제, 점착제, 코팅제 등으로 널리 활용이 가능하여 이를 대량생산할 수 있는 방법에 대한 연구가 활발히 수행 중에 있다. Among the furan compounds, 5-hydroxymethylfurfural (HMF) shown in the following structural formula is a conversion product of hexasaccharides having 6 carbon atoms, hexasaccharides carbohydrates such as fructose and glucose, or Intermediate platform material that can be obtained from natural carbohydrates such as sugar and starch or renewable biomass-derived carbohydrate including them, and widely used as monomers, adhesives, adhesives, coatings, etc. of bio-based plastics through various conversion reactions. There is a lot of research on how to make it possible to mass produce it.

[HMF의 구조식] Structural Formula of HMF

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또는
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or
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탄수화물계 바이오매스로부터 전처리과정과 단당화 발효공정을 통해 얻어지는 6탄당 물질을 5-히드록시메틸푸르푸랄로 전환하기 위해서는, 예를 들어 D-프룩 토오스(1)로부터 HMF(2)를 얻는 아래의 반응식에서 나타낸 바와 같이, 탈수화반응(dehydration)을 통해 1당량의 6탄당 분자로부터 3당량의 물분자가 선택적으로 제거되어야 하고, 이를 위해 산 촉매의 사용이 요구된다. In order to convert the hexasaccharides obtained from the carbohydrate-based biomass through pretreatment and monosaccharide fermentation into 5-hydroxymethylfurfural, for example, HMF (2) from D-fructose (1) is obtained. As shown in the reaction scheme, three equivalents of water molecules must be selectively removed from one equivalent of hexavalent sugar molecules by dehydration, which requires the use of an acid catalyst.

[D-프룩토오스의 탈수화반응의 반응식][Scheme of Dehydration of D-Fructose]

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산 촉매로서 황산, 염산과 같은 전통적인 무기산 촉매를 사용하는 것이 가장 일반적이고, 활성과 선택성 증대를 목적으로 금속에 다양한 리간드가 배위된 Lewis산 촉매를 사용하기도 한다. 그러나, 모두 균일계 촉매로서 반응 종결 시점에서 폐산 또는 유해금속물질을 제거해야 하는 문제가 있다. 따라서, 이러한 분리정제의 문제를 해결하고 재사용과 연속공정에서의 활용이 용이한 불균일 고체 산 촉매가 사용되기도 한다. 하지만, 고체 산 촉매는 불균일계 반응으로 반응속도가 늦고, 반응물과 촉매 지지체 사이의 상용성이 떨어지는 경우 효율적인 반응에 지장을 주기 때문에 활성도를 최대한 증대시키기 위한 노력이 필요하다.It is most common to use traditional inorganic acid catalysts such as sulfuric acid and hydrochloric acid as acid catalysts, and Lewis acid catalysts in which various ligands are coordinated with metals for the purpose of increasing activity and selectivity. However, there is a problem in that as a homogeneous catalyst, waste acid or hazardous metal substance should be removed at the end of the reaction. Therefore, heterogeneous solid acid catalysts are often used to solve the problem of separation and purification, and to facilitate reuse and use in continuous processes. However, since the solid acid catalyst has a low reaction rate due to a heterogeneous reaction and the compatibility between the reactant and the catalyst support is poor, it is necessary to make an effort to increase the activity as much as possible.

이에 대표적인 것으로서 Dumesic 그룹은 이상(二相, biphasic) 조건에서 생성물을 반응혼합물과 분리시켜 수율과 선택성을 높이는 연구를 수행하여 프룩토오스로부터 90%의 전환율로 5-히드로시메틸푸르푸랄을 얻는 기술을 개발하였고 (Yuriy Roman-Leshkov, Juben N. Chheda, James A. Dumeic, Science, 2006, 312, 1933-1937), PNNL의 Zhang 그룹은 이온성 액체 상에서 크롬 촉매를 사용하여 글루코오스로부터 83%의 전환율로 5-히드로시메틸푸르푸랄을 얻은 바 있다(Haibo Zhao, Johnathan E. Holladay, Heather Brown, Z. Conrad Zhang, Science, 2007, 316, 1597-1600). 아울러, H. E. van Dam 등은, p-톨루엔술폰산(p-Toluenesulfonic acid)을 촉매로 이용하여 프룩토오스로부터 5-히드로시메틸푸르푸랄을 얻는 방법을 제시하였다(H. E. van Dam, Dr. A. P. G. Kieboom, Prof. H. van Bekkum, Delft University of Technology, Laboratory of Organic Chemistry, Starch, 2006, Volume 38 Issue 3, Pages 95 - 101).As a representative example, the Dumesic group is a technique for obtaining 5-hydromethylmethylfurfural at a conversion rate of 90% from fructose by conducting a study to separate the product from the reaction mixture in a biphasic condition to increase the yield and selectivity. (Yuriy Roman-Leshkov, Juben N. Chheda, James A. Dumeic, Science , 2006 , 312 , 1933-1937), Zhang group of PNNL used 83% conversion from glucose using chromium catalysts in ionic liquids. 5-hydromethylmethylfurfural has been obtained (Haibo Zhao, Johnathan E. Holladay, Heather Brown, Z. Conrad Zhang, Science , 2007 , 316 , 1597-1600). In addition, HE van Dam et al. Proposed a method of obtaining 5-hydromethylmethylfurfural from fructose using p-Toluenesulfonic acid as a catalyst (HE van Dam, Dr. APG Kieboom, Prof. H. van Bekkum, Delft University of Technology, Laboratory of Organic Chemistry, Starch , 2006 , Volume 38 Issue 3, Pages 95-101).

그러나, 상기의 결과들은 모두 크로마토그래프 상에서 관측된 전환율 결과로서 균일 촉매 사용에 따른 최종생성물의 분리정제 과정이 배제되어 있거나, 이온성 액체와 같은 고가의 물질을 사용함에 따라 스케일업을 위해서는 경제적인 측면에 문제점을 안고 있다.  However, all of the above results are the conversion rate observed on the chromatograph, which excludes the purification process of the final product by the use of homogeneous catalysts or is an economical aspect for scale-up due to the use of expensive materials such as ionic liquids. I am having a problem.

따라서, 최종 생성물의 분리정제가 용이하고 고가의 물질을 사용하지 않으면서도 효율적으로 5-히드록시메틸푸르푸랄을 산업적 규모로 생성할 수 있는 새로운 전환반응의 개발이 절실히 요구된다. Therefore, there is an urgent need to develop a new conversion reaction that can easily separate and purify the final product and efficiently produce 5-hydroxymethylfurfural on an industrial scale without using expensive materials.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 바이오매스 유래의 6탄당 탄수화물로부터 퓨란계 화합물을 얻는 반응 과정에서 사용되는 금속촉매를 반응 종결 후 필터로 손쉽게 제거함으로써 분리정제 과정의 어려움을 최소화하고, 이온성 액체 물질을 고체상으로 전환하여, 활성을 최대화시킨 불균일 금속촉매를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is the difficulty of the separation and purification process by easily removing the metal catalyst used in the reaction process to obtain a furan-based compound from the hexasaccharide carbohydrate derived from biomass with a filter after the reaction termination And to convert the ionic liquid material into a solid phase, thereby providing a heterogeneous metal catalyst with maximized activity.

또한, 본 발명은 재사용이 가능하고, 연속반응공정에서도 용이하게 사용할 수 있는 불균일 금속촉매를 이용함으로써, 경제성을 극대화한 촉매를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a catalyst that maximizes the economy by using a heterogeneous metal catalyst that can be reused and can be easily used in a continuous reaction process.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명에 의한 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매는, 하기 화학식 Ⅰ로 표현되며, 고분자 수지, 이미다졸 화합물로 이루어진 고체상의 이미다졸 리간드를 포함하고, 상기 이미다졸 리간드에 금속원소가 배위되어 이루어진다.The present invention is to solve the above problems, the heterogeneous metal catalyst for synthesizing the furan-based compound according to the present invention is represented by the following formula (I), and comprises a solid imidazole ligand consisting of a polymer resin, an imidazole compound, The metal element is coordinated with the imidazole ligand.

<화학식 Ⅰ><Formula I>

Figure 112009027924603-pat00005
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상기 화학식 Ⅰ에서, R은 헤테로 원자를 포함하거나, 포함하지 않는 알킬기 또는 메시틸기이며, M은 금속원소이다. In formula (I), R is an alkyl group or mesityl group with or without a hetero atom, and M is a metal element.

이러한 구조를 가진 본 발명에 의한 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매는, 고분자 수지로 이루어진 비드에 금속원소의 리간드로서 촉매의 활성을 증대시킬 수 있는 것으로 알려진 N-메틸이미다졸 등의 이미다졸 화합물을 고체상 유기합성 반응으로 공유결합을 통해 도입한 후, 금속원소를 상기 이미다졸 리간드에 배위시킴으로써, 종래 이온성 액체 물질인 이미다졸 화합물을 고체상으로 전환하여, 반응 종료 후 분리정제가 용이한 불균일 촉매 형태로 이루어지며, 아울러 촉매 활성이 향상된다. The heterogeneous metal catalyst for synthesizing furan compound according to the present invention having such a structure is an imidazole compound such as N-methylimidazole, which is known to be able to increase the activity of the catalyst as a ligand of a metal element in a bead made of a polymer resin. Is introduced through a covalent bond in a solid phase organic synthesis reaction, and then the metal element is coordinated with the imidazole ligand, thereby converting the imidazole compound, which is a conventional ionic liquid substance, into a solid phase, and is a heterogeneous catalyst that is easily separated and purified after completion of the reaction. In the form of a catalyst, and also improves catalytic activity.

구체적으로, 상기 고분자 수지로서는, 특별히 제한되지는 않지만, 바람직하게는 폴리스티렌을 적용하고, 이에 연결된 이미다졸 화합물로서, 메틸 이미다졸을 적용한 경우의 상기 불균일 촉매의 구조는, 화학식 Ⅱ에 나타낸 바와 같다. Specifically, the polymer resin is not particularly limited, but preferably, the structure of the heterogeneous catalyst when methyl imidazole is applied as the imidazole compound to which polystyrene is applied and connected thereto is as shown in the general formula (II).

<화학식 Ⅱ><Formula II>

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또한, 상기 금속원소는, 전이금속, 알칼리금속, 란탄계 금속, 및 수은(Hg)으로 이루어진 군에서 선택된다. 바람직하게는, 상기 전이금속은 Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Au, Ru, Rh, 및 Pt 중 어느 하나이며, 알칼리금속은 Li 또는 Rb이고, 란탄계 금속은 La, Ce, Nd 중 어느 하나이다. 아울러, 상기 금속원소 이외에도, AlCl3 등의 루이스산 또는 황산(H2SO4) 등이 바람직하게 적용될 수 있다. In addition, the metal element is selected from the group consisting of transition metal, alkali metal, lanthanum metal, and mercury (Hg). Preferably, the transition metal is any one of Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Au, Ru, Rh, and Pt, the alkali metal is Li or Rb, and the lanthanum metal is La, Ce , Nd. In addition, in addition to the metal element, Lewis acids such as AlCl 3 or sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and the like may be preferably applied.

상술한 구성을 갖는 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매를 프룩토오스(fructose)의 탈수화 반응의 촉매로 사용하여, 5-히드로시메틸푸르푸랄을 합성하면, 후술하는 실시예에 나타낸 바와 같이, 90% 이상의 수율로 목적물질인 5-히드로시메틸푸르푸랄을 얻을 수 있다. When 5-hydromethylmethylfurfural is synthesized by using a heterogeneous metal catalyst for synthesizing a furan-based compound having the above-described structure as a catalyst for the dehydration reaction of fructose, as shown in the following examples, In the yield of 90% or more, the desired substance, 5-hydromethylmethylfurfural, can be obtained.

다음으로, 본 발명에 의한 상기 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매의 제조방법에 대하여 살펴보기로 한다. Next, a method for preparing a heterogeneous metal catalyst for synthesizing the furan-based compound according to the present invention will be described.

본 발명에 의한 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매의 제조방법은, 하기 반응식 Ⅰ에 나타낸 바와 같이, 말단에 할로겐기를 포함하는 고분자 수지와 이미다졸 화합물을 반응시켜, 상기 할로겐기를 이미다졸 화합물로 치환하여 공유결합으로 연결된 고분자 수지-이미다졸 화합물 촉매 전구체을 제조하는 전구체 제조단계; 및 하기 반응식 Ⅱ에 나타낸 바와 같이, 상기 고분자 수지-알킬이미다졸 화합물을 리간드로 하여, 금속원소를 배위시켜 상기 화학식 Ⅰ의 금속촉매를 제조하는 촉매 제조단계를 포함하여 이루어진다. In the method for producing a heterogeneous metal catalyst for synthesizing a furan-based compound according to the present invention, a polymer resin containing a halogen group at a terminal is reacted with an imidazole compound, and the halogen group is substituted with an imidazole compound as shown in Scheme I below. A precursor preparing step of preparing a polymer resin-imidazole compound catalyst precursor covalently linked; And a catalyst preparing step of preparing a metal catalyst of Chemical Formula I by coordinating a metal element using the polymer resin-alkylimidazole compound as a ligand as shown in Scheme II.

<반응식 Ⅰ><Scheme I>

Figure 112009027924603-pat00007
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<반응식 Ⅱ><Scheme II>

Figure 112009027924603-pat00008
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상기 반응식 Ⅰ 및 반응식 Ⅱ에서, R은 헤테로 원자를 포함하거나, 포함하지 않는 알킬기 또는 메시틸기이며, X, X1, 및 X2는 각각 독립적으로 F, Cl, Br 또는 I로 이루어진 군에서 선택되는 할로겐 기이다. In Schemes I and II, R is an alkyl group or mesityl group containing or not containing a hetero atom, and X, X 1 , and X 2 are each independently selected from the group consisting of F, Cl, Br or I Halogen group.

이에 대한 구체적인 예로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매의 제조방법에 따르면, 상기 고분자 수지로서의 클로로메틸 폴리스티렌 레진 비드 위에, 이미다졸 화합물로서 금속원소의 리간드로 작용하여 촉매의 활성을 증대시킬 수 있는 것으로 알려진 N-메틸이미다졸을 고체상 유기합성 반응으로 공유결합을 통해 도입하여 촉매 전구체를 제조한 후, 유기용매 내에서 상기 촉매 전구체를 리간드로 하여 금속촉매를 배위시켜, 다양한 불균일 금속촉매를 제조하는 방법을 사용하였다. As a specific example of this, according to the method for producing a heterogeneous metal catalyst for synthesizing a furan compound according to an embodiment of the present invention, on the chloromethyl polystyrene resin beads as the polymer resin, it acts as a ligand of a metal element as an imidazole compound N-methylimidazole, which is known to increase the activity of the catalyst, is introduced through a covalent bond in a solid phase organic synthesis reaction to prepare a catalyst precursor, and then the metal catalyst is coordinated using the catalyst precursor as a ligand in an organic solvent. To prepare various heterogeneous metal catalysts.

더욱 구체적으로, 상기 전구체 제조단계는, 상기 고분자 수지를 유기용매에 팽윤시킨 후, 상기 이미다졸 화합물을 첨가하여 교반하고, 세척한 후, 건조하는 단계로 이루어지며, 촉매 제조단계는, 상기 고분자 수지-이미다졸 화합물을 유기용매에 팽윤시킨 후, 상기 금속원소가 할로겐화되어 이루어진 할로겐화 금속 및 소듐 화합물, 포타슘 화합물, 리튬 화합물, 마그네슘 화합물 중 어느 하나의 금속화합물을 첨가하여 교반하고, 세척한 후, 건조하는 단계로 이루어질 수 있다. More specifically, the precursor manufacturing step, after swelling the polymer resin in an organic solvent, the imidazole compound is added by stirring, washing, drying and the step of preparing a catalyst, the polymer resin step, After swelling the imidazole compound in an organic solvent, any one of metal compounds of halogenated metals and sodium compounds, potassium compounds, lithium compounds, and magnesium compounds formed by halogenation of the metal elements is added, stirred, washed, and dried. It can be made to the step.

여기서, 상기 전구체 제조단계 및 촉매 제조단계에서 사용되는 유기용매는, 바람직하게는 N-메틸피롤리돈(NMP), 디메틸술폭시드(DMSO), 디메틸포름아미드(DMF), 테트라히드로푸란(THF), 에테르, 디메톡시에탄, 니트로메탄, 헥산, 톨루엔, 디클로로메탄, 클로로포름, 다이옥산, 아세토니트릴, 물, 에탄올, 메탄올 등의 소수성 또는 친수성 용매를 단독 또는 혼합하여 사용하며, 특히, 각각 전구체 제조단계에서는 N-메틸피롤리돈(NMP)를, 촉매 제조단계에서는 디메틸술폭시드(DMSO)를 사용하는 것이 가장 우수한 촉매 수율을 나타내었다. Here, the organic solvent used in the precursor preparation step and the catalyst preparation step, preferably N-methylpyrrolidone (NMP), dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), tetrahydrofuran (THF) , Hydrophobic or hydrophilic solvents such as ether, dimethoxyethane, nitromethane, hexane, toluene, dichloromethane, chloroform, dioxane, acetonitrile, water, ethanol, methanol, and the like, in particular, each precursor preparation step The use of N-methylpyrrolidone (NMP) and dimethyl sulfoxide (DMSO) in the catalyst preparation stage showed the best catalyst yield.

또한, 상기 촉매 제조단계에서 사용되는 금속 화합물은, 전구체 제조단계에서 할로겐 치환반응을 통해 생성된 촉매 전구체, 즉 이미다졸 리간드를 2차 반응시켜, 극성을 향상시킴으로써, 촉매 전구체를 리간드로 하여 배위되는 금속원소와의 강한 결합을 부여하기 위하여 적용되며, 이러한 금속화합물은, 촉매 전구체의 극성을 조절함으로써, 결과적으로 금속원소와의 강한 결합을 생성할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용할 수 있다. In addition, the metal compound used in the catalyst preparation step is secondary to the catalyst precursor, ie, imidazole ligand, generated through the halogen substitution reaction in the precursor preparation step, thereby improving the polarity, thereby coordinating the catalyst precursor as a ligand. It is applied to give a strong bond with a metal element, and such a metal compound can be used without particular limitation, as long as it can produce a strong bond with a metal element by adjusting the polarity of the catalyst precursor.

본 발명에서는 이러한 금속 화합물로서, 원소 주기율표 1A족 금속 또는 2A족 금속이 함유된 금속 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로, 상술한 바와 같이, 소듐 화합물, 포타슘 화합물, 리튬 화합물, 마그네슘 화합물 중 어느 하나를 사용할 수 있다. In the present invention, as such a metal compound, a metal compound containing an element periodic metal of Group 1A or a Group 2A metal can be used. Specifically, as described above, any one of a sodium compound, potassium compound, lithium compound, and magnesium compound can be used.

상기 소듐 화합물의 일 예로서, 소듐 아세테이트, 소듐 아크릴레이트, 소듐 아마이드, 소듐 벤조에이트, 소듐 테트라부톡사이드, 소듐 클로레이트, 소듐 클로로아세테이트, 소듐 시아네이트, 소듐 시안나이드, 소듐 사이클로헥산부틸레이트, 소듐 디클로로아세테이트, 소듐 에톡사이드, 소듐 에탄에실오레이트, 소듐 포메이트, 소듐 하이드로클로라이드, 소듐 메타아크릴레이트, 소듐 옥타노에이트, 소듐 페리오데이트, 소듐 프로피오네이트 소듐 아이오데이트, 소듐 아이오도아세테이트, 소듐 3-클로로디플루오로아세테이트 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.As an example of the sodium compound, sodium acetate, sodium acrylate, sodium amide, sodium benzoate, sodium tetrabutoxide, sodium chlorate, sodium chloroacetate, sodium cyanate, sodium cyanide, sodium cyclohexane butyrate, sodium Dichloroacetate, sodium ethoxide, sodium ethane acrylate, sodium formate, sodium hydrochloride, sodium methacrylate, sodium octanoate, sodium periodate, sodium propionate sodium iodate, sodium iodoacetate, sodium 3 Any one selected from -chlorodifluoroacetate can be used.

상기 포타슘 화합물의 일 예로서 포타슘 아세테이트, 포타슘 아크릴레이트, 포타슘 아마이드, 포타슘 벤조에이트, 포타슘 테트라부톡사이드, 포타슘 클로레이트, 포타슘 클로로아세테이트, 포타슘 시아네이트, 포타슘 시안나이드, 포타슘 사이클로헥산부틸레이트, 포타슘 디클로로아세테이트, 포타슘 에톡사이드, 포타슘 에탄에실오레이트, 포타슘 포메이트, 포타슘 하이드로클로라이드, 포타슘 메타아크릴레이트, 포타슘 옥타노에이트, 포타슘 페리오데이트, 포타슘 프로피오네이트, 포타슘 아이오데이트, 포타슘 아이오도아세테이트, 포타슘 3-클로로디플루오로아세테이트 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.Examples of the potassium compound include potassium acetate, potassium acrylate, potassium amide, potassium benzoate, potassium tetrabutoxide, potassium chlorate, potassium chloroacetate, potassium cyanate, potassium cyanide, potassium cyclohexanebutylate, potassium dichloro Acetate, Potassium Ethoxide, Potassium Ethane Eylate, Potassium Formate, Potassium Hydrochloride, Potassium Methacrylate, Potassium Octanoate, Potassium Periodate, Potassium Propionate, Potassium Iodide, Potassium Iodoacetate, Potassium 3 Any one selected from -chlorodifluoroacetate can be used.

상기 리튬 화합물의 일 예로서 리튬 아세테이트, 리튬 아크릴레이트, 리튬 아마이드, 리튬 벤조에이트, 리튬 테트라부톡사이드, 리튬 클로레이트, 리튬 클로 로아세테이트, 리튬 시아네이트, 리튬 시안나이드, 리튬사이클로헥산부틸레이트, 리튬 디클로로아세테이트, 리튬 에톡사이드, 리튬 에탄에실오레이트, 리튬 포메이트, 리튬 하이드로클로라이드, 리튬 메타아크릴레이트, 리튬 옥타노에이트, 리튬 페리오데이트, 리튬 프로피오네이트, 리튬 아이오데이트, 리튬아이오도아세테이트, 리튬 3-클로로디플루오로아세테이트 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.Examples of the lithium compound include lithium acetate, lithium acrylate, lithium amide, lithium benzoate, lithium tetrabutoxide, lithium chlorate, lithium chloracetate, lithium cyanate, lithium cyanide, lithium cyclohexanebutyrate, lithium Dichloroacetate, lithium ethoxide, lithium ethane acrylate, lithium formate, lithium hydrochloride, lithium methacrylate, lithium octanoate, lithium periodate, lithium propionate, lithium iodate, lithium iodoacetate, lithium Any one selected from 3-chlorodifluoroacetate can be used.

상기 마그네슘 화합물의 일예로서 마그네슘 아세테이트, 마그네슘아크릴레이트, 마그네슘 아마이드, 마그네슘 벤조에이트, 마그네슘 테트라부톡사이드, 마그네슘 클로레이트, 마그네슘 클로로아세테이트, 마그네슘 시아네이트, 마그네슘 시안나이드, 마그네슘 사이클로헥산부틸레이트, 마그네슘 디클로로아세테이트, 마그네슘 에톡사이드, 마그네슘 에탄에실오레이트, 마그네슘 포메이트, 마그네슘 하이드로클로라이드, 마그네슘 메타아크릴레이트, 마그네슘 옥타노에이트, 마그네슘 페리오데이트, 마그네슘 프로피오네이트, 마그네슘 아이오데이트, 마그네슘 아이오도아세테이트, 마그네슘 3-클로로디플루오로아세테이트 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 여기서, 상기 금속 화합물은, 촉매 전구체 당량 대비 0.01 내지 1당량의 소량을 첨가하는 것이 바람직하다. As an example of the magnesium compound, magnesium acetate, magnesium acrylate, magnesium amide, magnesium benzoate, magnesium tetrabutoxide, magnesium chlorate, magnesium chloroacetate, magnesium cyanate, magnesium cyanide, magnesium cyclohexanebutyrate, magnesium dichloroacetate , Magnesium ethoxide, magnesium ethane acrylate, magnesium formate, magnesium hydrochloride, magnesium methacrylate, magnesium octanoate, magnesium periodate, magnesium propionate, magnesium iodate, magnesium iodoacetate, magnesium 3- Any one selected from chlorodifluoroacetate can be used. Here, the metal compound is preferably added in a small amount of 0.01 to 1 equivalent relative to the catalyst precursor equivalent.

상기 제조방법에 의하여 얻어진 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매를 이용하여, 바이오매스로부터 유래된 6탄당 탄수화물을 반응시켜, 5-히드록시메틸푸르푸랄(HMF)를 얻을 수 있다. 예를 들어, 상기 6탄당으로서 프룩토오스(fructose)를 HMF로 전환하는 과정은 하기 반응식 Ⅲ에 나타낸 바와 같다.5-hydroxymethylfurfural (HMF) can be obtained by reacting hexasaccharide carbohydrates derived from biomass using a heterogeneous metal catalyst for synthesizing furan compounds obtained by the above production method. For example, the process of converting fructose to HMF as the hexasaccharide is as shown in Scheme III.

<반응식 Ⅲ><Scheme III>

Figure 112009027924603-pat00009
Figure 112009027924603-pat00009

본 발명에 의하면, 반응 종료 후, 금속촉매물질의 분리정제가 용이하고, 이미다졸 리간드에 의한 촉매활성이 뛰어난 효과가 있다.According to the present invention, after completion of the reaction, separation and purification of the metal catalyst material is easy and the catalyst activity by the imidazole ligand is excellent.

또한, 본 발명에 의하면, 촉매의 재사용과 연속반응공정으로의 적용을 통한 경제적 이득의 효과가 있다. In addition, according to the present invention, there is an economic benefit through the reuse of the catalyst and the application to the continuous reaction process.

이하에서는 실시예를 들어, 본 발명에 의한 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매 및 그 제조방법에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, the heterogeneous metal catalyst for synthesizing furan compound according to the present invention and a method for producing the same will be described.

제조예Manufacturing example 1 One

폴리스티렌에 고정화된 Immobilized on polystyrene 이미다졸리움Imidazolium 클로라이드의 제조 Preparation of Chloride

하기 반응식 Ⅰ-1에 나타낸 바와 같이, 1 g 클로로메틸 폴리스티렌 레진 (CMPS, 메리필드 레진(Merrifield resin) 1% 가교, 100-200 mesh, 4.2 mmol/g)을 N-메틸피롤리돈에 팽윤시킨 후 N-메틸이미다졸을 2당량을 넣어주고 약 24 시간 동 안 80℃에서 교반하였고, 반응액을 여과하여 얻은 레진을 순차적으로 N,N-디메틸포름아미드, 물, 아세톤, 메탄올 등으로 세척하고 진공 하에서 건조하여 메틸 이미다졸이 결합된 레진을 얻었다 (3.2 mmol/g).As shown in Scheme I-1, 1 g chloromethyl polystyrene resin (CMPS, Merrifield resin 1% crosslinking, 100-200 mesh, 4.2 mmol / g) was swollen to N-methylpyrrolidone. After 2 equivalents of N-methylimidazole was added and stirred at 80 ° C. for about 24 hours, the resin obtained by filtration was washed sequentially with N, N-dimethylformamide, water, acetone, methanol, and the like. And dried under vacuum to obtain a methyl imidazole bound resin (3.2 mmol / g).

<반응식 Ⅰ-1><Scheme I-1>

Figure 112009027924603-pat00010
Figure 112009027924603-pat00010

제조예Manufacturing example 2 2

폴리스티렌에 고정화된 금속촉매의 제조Preparation of Metal Catalysts Immobilized on Polystyrene

하기 반응식 Ⅱ-1에 나타낸 바와 같이, 제조예 1에서 얻어진 레진을 디메틸설폭시드(DMSO)에 팽윤시키고 60℃에서 8시간 동안 반응시킨 후, 금속 화합물로서 포타슘테트라부톡사이드를 0.1 당량 첨가하고, 전이금속, 알칼리 금속, 란탄계 금속 등의 염화금속 또는 염소이온이 결합된 루이스산 또는 미네랄 산 등의 금속촉매를 각각 첨가하여, 80℃에서 30분 동안 반응시킨 후, 상기 반응물을 여과하고, N,N-디메틸포름아미드, 물, 아세톤, 메탄올 등으로 세척하고 건조하여 금속촉매가 결합된 폴리스티렌 지지체를 얻었다.As shown in Scheme II-1, the resin obtained in Preparation Example 1 was swelled in dimethyl sulfoxide (DMSO) and reacted at 60 ° C. for 8 hours, and then 0.1 equivalent of potassium tetrabutoxide was added as a metal compound, followed by transition After adding a metal catalyst such as Lewis acid or mineral acid to which metal chlorides such as metals, alkali metals and lanthanide metals or chlorine ions are bound, and reacting at 80 ° C. for 30 minutes, the reaction product is filtered, and N, It was washed with N-dimethylformamide, water, acetone, methanol and the like and dried to obtain a polystyrene support bonded with a metal catalyst.

<반응식 Ⅱ-1><Scheme II-1>

Figure 112009027924603-pat00011
Figure 112009027924603-pat00011

제조예Manufacturing example 3 3

금속촉매가 고정된 폴리스티렌 지지체를 이용한 Using polystyrene support fixed with metal catalyst Fructose 의Of fructose 탈수화Dehydration 반응 reaction

전술된 방법으로 제조된 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매는 바이오매스 유래 프룩토오스를 5-히드록시메틸푸르푸랄로 전환하는 탈수화반응의 촉매로 사용하였다. 반응식 Ⅲ-1에 나타낸 바와 같이, 제조예 2에서 얻어진 금속촉매가 결합된 폴리스티렌 지지체 (5 mol%)를 불균일 금속촉매로 하여, 프룩토오스 (0.5 mmol)를 넣어준 후 디메틸설폭사이드(DMSO) 2mL를 용매로 하여 100℃에서 1시간 동안 교반하였다. The heterogeneous metal catalyst for synthesizing the furan-based compound prepared by the above-described method was used as a catalyst for dehydration to convert biomass-derived fructose into 5-hydroxymethylfurfural. As shown in Scheme III-1, dimethyl sulfoxide (DMSO) was added after adding fructose (0.5 mmol) using the polystyrene support (5 mol%) to which the metal catalyst obtained in Preparation Example 2 was bonded as a heterogeneous metal catalyst. 2 mL of the solvent was stirred at 100 ° C. for 1 hour.

<반응식 Ⅲ-1><Scheme III-1>

Figure 112009027924603-pat00012
Figure 112009027924603-pat00012

실험예Experimental Example 1 One

각 제조예에 따른 반응단계는 FT-IR을 통해 화학결합의 생성과 소멸을 확인함으로써 반응의 진행상황을 판단할 수 있었다. 이를 도 1에 나타내었다. 도 1의 가로축은 파장(nm)이며, 세로축은 투과강도를 나타내며, 도 1에 나타낸 바와 같이, [A] 클로로메틸 폴리스티렌 레진 (CMPS)으로부터, 치환반응을 통해 [B] CMPS와 이미다졸의 결합(CMPS-IM)으로, 그리고 여기에 금속촉매가 결합한 [C] CMPS-IM-M으로 반응이 진행되면서 결합이 전이되는 과정을 확인할 수 있다. The reaction step according to each preparation was able to determine the progress of the reaction by confirming the formation and disappearance of chemical bonds through FT-IR. This is shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 1 is the wavelength (nm), the vertical axis represents the transmission intensity, and as shown in FIG. 1, the binding of [B] CMPS and imidazole through [substitution] reaction from [A] chloromethyl polystyrene resin (CMPS) As the reaction proceeds to (CMPS-IM) and to the [C] CMPS-IM-M to which the metal catalyst is bound, the process of transferring the bond can be confirmed.

실험예Experimental Example 2 2

제조된 불균일 금속촉매의 개별 금속함량은 ICP-AES를 통해 원소분석을 수행하여 지지체 전체 무게당 금속함량을 구하였다. 이를 표 1에 나타내었다. The individual metal content of the prepared heterogeneous metal catalyst was subjected to elemental analysis through ICP-AES to determine the metal content per weight of the support. This is shown in Table 1.

[표 1][Table 1]

고체상 이미다졸 리간드에
배위된 금속 (원소기호)
Solid phase imidazole ligands
Coordinated Metals (Elemental Symbols)
레진 1 그램 당
함유된 금속의 양 (μmol/g)
Per gram of resin
Amount of metal contained (μmol / g)
수은 (Hg)Mercury (Hg) 735735 구리 (Cu)Copper (Cu) 619619 루테늄 (Ru)Ruthenium (Ru) 182182 백금 (Pt)Platinum (Pt) 9696 금 (Au)Gold (Au) 3333 로듐 (Rh)Rhodium (Rh) 279279 네오디늄 (Nd)Neodymium (Nd) 163163 철 (Fe)Iron (Fe) 106106 니켈 (Ni)Nickel (Ni) 357357 란타넘 (La)Lanthanum (La) 497497 팔라듐 (Pd)Palladium (Pd) 452452 크롬 (Cr)Chromium (Cr) 283283 코발트 (Co)Cobalt (Co) 491491 인듐 (In)Indium (In) 7878

실험예Experimental Example 3 3

FE-SEM 전자현미경과 EDX를 통해 불균일 금속촉매의 표면형태와 금속이 존재하는 부분을 확인하였다. 이를 도 2에 도시하였다.The FE-SEM electron microscope and EDX confirmed the surface morphology of the heterogeneous metal catalyst and the metal presence. This is shown in FIG.

실험예Experimental Example 4 4

제조된 불균일 금속촉매를 각각 헥산, 톨루엔, 에테르, 디클로로메탄, THF, 클로로포름, 다이옥산, 아세토니트릴, DMF, NMP, DMSO, 물, 메탄올, 에탄올의 소수성, 친수성의 용매에 담지시켜 부피팽창률을 측정함으로써 용매에 대한 팽윤성을 조사하였다. 이를 도 3에 도시하였다.(클로로메틸 폴리스티렌 레진(CMPS) 단독으로 담지된 경우 및 CMPS-이미다졸 화합물(CMPS-IM)을 담지한 경우 각각에 대한 팽윤성 실험임)The heterogeneous metal catalyst prepared was immersed in a hydrophobic and hydrophilic solvent of hexane, toluene, ether, dichloromethane, THF, chloroform, dioxane, acetonitrile, DMF, NMP, DMSO, water, methanol, and ethanol, respectively, to measure volume expansion coefficient. Swelling was investigated for the solvent. This is shown in FIG. 3 (swelling test for each when supported by chloromethyl polystyrene resin (CMPS) alone and when supported by CMPS-imidazole compound (CMPS-IM)).

실험예Experimental Example 5 5

반응 후 반응혼합물의 HPLC 분석을 통해 생성물의 비율을 측정하였다. 원하는 대상물질인 5-히드록시메틸푸르푸랄과 함께 2,5-퓨란디카르보알데히드(화학식 Ⅲ-1)와 2,5-비스히드록시메틸퓨란(화학식 Ⅲ-2)이 부산물로 생성되는 것을 확인하였다. 각각의 금속원소를 포함한 불균일 금속촉매에 대한 생성물의 비율은 표 2에 나타내었다.After the reaction, the proportion of the product was measured by HPLC analysis of the reaction mixture. It was confirmed that 2,5-furandicarboaldehyde (III-1) and 2,5-bishydroxymethylfuran (III-3) were produced as by-products with 5-hydroxymethylfurfural as a target substance. It was. The ratio of the product to the heterogeneous metal catalyst containing each metal element is shown in Table 2.

<화학식 Ⅲ-1><Formula III-1>

Figure 112009027924603-pat00013
Figure 112009027924603-pat00013

<화학식 Ⅲ-2><Formula III-2>

Figure 112009027924603-pat00014
Figure 112009027924603-pat00014

생성물 분석을 통해 수은, 구리, 망간을 포함한 불균일 금속촉매를 이용한 경우, 가장 높은 수율로 5-히드록시메틸푸르푸랄이 생성된다는 것을 확인할 수 있다. 특히, 목적물질인 5-하이드록시메틸퓨퓨랄 (5-hydroxymethylfurfural)이 90% 이상의 전환수율로 얻어지는 것을 확인할 수 있었다. Product analysis shows that when heterogeneous metal catalysts including mercury, copper and manganese are used, 5-hydroxymethylfurfural is produced in the highest yield. In particular, it was confirmed that the target substance, 5-hydroxymethylfurfural (5-hydroxymethylfurfural) is obtained with a conversion yield of 90% or more.

[표 2]TABLE 2

불균일 금속촉매Heterogeneous metal catalyst 생성물의 비율 (%)% Of product 5-히드록시메틸푸르푸랄5-hydroxymethylfurfural 2,5-퓨란디카르보알데히드2,5-furandicarboaldehyde 2,5-비스히드록시메틸퓨란2,5-bishydroxymethylfuran ControlControl 7474 1111 1515 MnMn 9393 77 -- AuAu 9191 33 66 HgHg 9999 -- -- CuCu 9494 66 -- CeCe 9191 99 -- RuRu 7575 2525 -- PtPt 9191 99 -- AlAl 9191 99 -- PdPd 9292 88 --

이상, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형 가능 범위까지 본 발명의 청구범위의 권리범위 내에 있는 것으로 본다. It has been described in detail above with reference to preferred embodiments of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the above embodiments, but may be embodied in various forms of embodiments within the appended claims. Without departing from the gist of the invention as claimed in the claims, any person skilled in the art to which the invention pertains is considered to be within the scope of the claims of the invention to the various possible modifications possible.

도 1은, 본 발명의 제조예에 의한 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매의 제조방법의 단계별 FT-IR 측정 그래프1 is a step FT-IR measurement graph of the method for producing a heterogeneous metal catalyst for synthesizing a furan-based compound according to a production example of the present invention

도 2는, 본 발명의 제조예에 의한 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매의 FE-SEM 전자현미경 및 EDX 분석사진2 is an FE-SEM electron microscope and EDX analysis photograph of the heterogeneous metal catalyst for synthesizing furan compound according to the preparation example of the present invention

도 3은, 본 발명의 제조예에 의한 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매의 용매에 대한 팽윤성을 나타낸 그래프Figure 3 is a graph showing the swelling of the heterogeneous metal catalyst for synthesizing furan-based compounds according to the preparation of the present invention with respect to the solvent

Claims (9)

하기 화학식 Ⅰ로 표현되며, 고분자 수지, 이미다졸 화합물로 이루어진 고체상의 이미다졸 리간드를 포함하고, 상기 이미다졸 리간드에 금속원소가 배위되어 이루어지는 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매.A heterogeneous metal catalyst for synthesizing a furan-based compound represented by the following formula (I), comprising a solid imidazole ligand composed of a polymer resin and an imidazole compound, wherein a metal element is coordinated with the imidazole ligand. <화학식 Ⅰ><Formula I>
Figure 112011027587757-pat00015
Figure 112011027587757-pat00015
상기 화학식 Ⅰ에서, R은 헤테로 원자를 포함하거나, 포함하지 않는 알킬기 또는 메시틸기이며, M은 금속원소이다. In formula (I), R is an alkyl group or mesityl group with or without a hetero atom, and M is a metal element.
제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고분자 수지는, 폴리스티렌 수지인 것을 특징으로 하는 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매.The polymer resin is a polystyrene resin, heterogeneous metal catalyst for synthesizing furan compounds. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속원소는, 전이금속, 알칼리금속, 란탄계 금속, 수은(Hg)으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매.The metal element is a heterogeneous metal catalyst for synthesizing a furan-based compound, characterized in that selected from the group consisting of transition metal, alkali metal, lanthanum metal, mercury (Hg). 말단에 할로겐기를 포함하는 고분자 수지와 이미다졸 화합물을 반응시켜, 상기 할로겐기를 이미다졸 화합물로 치환하여 공유결합으로 연결된 고분자 수지-이미다졸 화합물 촉매 전구체을 제조하는 전구체 제조단계;A precursor preparation step of preparing a polymer resin-imidazole compound catalyst precursor covalently linked by reacting a polymer resin including a halogen group at a terminal with an imidazole compound and replacing the halogen group with an imidazole compound; 상기 고분자 수지-이미다졸 화합물을 리간드로 하여, 금속원소를 배위시켜 하기 화학식 Ⅰ의 금속촉매를 제조하는 촉매 제조단계를 포함하는 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매의 제조방법.A method for producing a heterogeneous metal catalyst for synthesizing a furan-based compound comprising the step of preparing a metal catalyst of the formula (I) by coordinating a metal element using the polymer resin-imidazole compound as a ligand. <화학식 Ⅰ><Formula I>
Figure 112011027587757-pat00016
Figure 112011027587757-pat00016
상기 화학식 Ⅰ에서, R은 헤테로 원자를 포함하거나, 포함하지 않는 알킬기 또는 메시틸기이며, M은 금속원소이다. In formula (I), R is an alkyl group or mesityl group with or without a hetero atom, and M is a metal element.
제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 고분자 수지는 클로로메틸 폴리스티렌 수지이며, 상기 할로겐기는 염소기인 것을 특징으로 하는 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매의 제조방법.The polymer resin is a chloromethyl polystyrene resin, the halogen group is a method for producing a heterogeneous metal catalyst for synthesizing furan-based compound, characterized in that the chlorine group. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 금속원소는, 전이금속, 알칼리금속, 란탄계 금속, 수은(Hg)으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매의 제조방법.The metal element is a method for producing a heterogeneous metal catalyst for synthesizing a furan-based compound, characterized in that selected from the group consisting of transition metal, alkali metal, lanthanum metal, mercury (Hg). 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 전구체 제조단계는, 상기 고분자 수지를 유기용매에 팽윤시킨 후, 상기 이미다졸 화합물을 첨가하여 교반하고, 세척한 후, 건조하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매의 제조방법.The precursor preparation step, after the swelling of the polymer resin in an organic solvent, the addition of the imidazole compound, stirring, washing, and drying the preparation of the heterogeneous metal catalyst for synthesis of furan-based compound, characterized in that consisting of Way. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 촉매 제조단계는, 상기 고분자 수지-이미다졸 화합물을 유기용매에 팽윤시킨 후, 상기 금속원소가 할로겐화되어 이루어진 할로겐화 금속 및 소듐 화합물, 포타슘 화합물, 리튬 화합물, 마그네슘 화합물 중 어느 하나의 금속화합물을 첨가하여 교반하고, 세척한 후, 건조하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매의 제조방법.The catalyst preparing step includes swelling the polymer resin-imidazole compound in an organic solvent, and then adding a metal compound of any one of a metal halide, a sodium compound, a potassium compound, a lithium compound, and a magnesium compound in which the metal element is halogenated. After stirring, washing, and drying, the method for producing a heterogeneous metal catalyst for synthesizing a furan-based compound, characterized in that consisting of. 제7항 또는 제8항에 있어서,9. The method according to claim 7 or 8, 상기 유기용매는, N-메틸피롤리돈(NMP), 디메틸술폭시드(DMSO), 디메틸포름아미드(DMF), 테트라히드로푸란(THF), 에테르, 디메톡시에탄, 니트로메탄, 헥산, 톨루엔, 디클로로메탄, 클로로포름, 다이옥산, 아세토니트릴, 물, 에탄올 및 메탄올 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 퓨란계 화합물 합성용 불균일 금속촉매의 제조방법.The organic solvent is N-methylpyrrolidone (NMP), dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), tetrahydrofuran (THF), ether, dimethoxyethane, nitromethane, hexane, toluene, dichloro A method for producing a heterogeneous metal catalyst for synthesizing furan-based compounds, characterized in that at least one of methane, chloroform, dioxane, acetonitrile, water, ethanol and methanol.
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