KR101627607B1 - Preparation of 2,5-bis(aminomethyl)furan - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 출발물질로 2,5-디포르밀퓨란을 사용하여 아민화 반응에 의해 이민퓨란 삼량체가 다량 포함된 올리고머를 제조하는 제 1단계와, 상기 올리고머를 환원아민화 반응시켜 2,5-비스(아미노메틸)퓨란을 제조하는 제 2단계 제조과정을 포함하여 이루어지며, 특히 제 1단계에서 반응중간체로 생성되는 올리고머 내 이민퓨란 삼량체의 함량을 높임으로써 연속적으로 진행되는 환원아민화 반응의 효율을 높여 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 수율을 향상시키는 효과를 나타내는 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a process for producing 2,5-bis (aminomethyl) furan, and more particularly to a process for producing 2,5-bis (aminomethyl) furan by amidation reaction using 2,5-diformylfuran as a starting material (Aminomethyl) furan by reacting the oligomer with a reducing agent to produce 2,5-bis (aminomethyl) furan. In particular, the oligomer is reacted in the first step as a reaction intermediate Bis (aminomethyl) furan, which has an effect of increasing the yield of 2,5-bis (aminomethyl) furan by increasing the content of the imine furan trimer in the oligomer, ) Furan. ≪ / RTI >

Description

2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 제조방법 {Preparation of 2,5-bis(aminomethyl)furan}Preparation of 2,5-bis (aminomethyl) furan}

본 발명은 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 출발물질로 2,5-디포르밀퓨란을 사용하여 아민화 반응에 의해 이민퓨란 삼량체가 다량 포함된 올리고머를 제조하는 제 1단계와, 상기 올리고머를 환원아민화 반응시켜 2,5-비스(아미노메틸)퓨란을 제조하는 제 2단계 제조과정을 포함하여 이루어지며, 특히 제 1단계에서 반응중간체로 생성되는 올리고머 내 이민퓨란 삼량체의 함량을 높임으로써 연속적으로 진행되는 환원아민화 반응의 효율을 높여 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 수율을 향상시키는 효과를 나타내는 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a process for producing 2,5-bis (aminomethyl) furan, and more particularly to a process for producing 2,5-bis (aminomethyl) furan by amidation reaction using 2,5-diformylfuran as a starting material (Aminomethyl) furan by reacting the oligomer with a reducing agent to produce 2,5-bis (aminomethyl) furan. In particular, the oligomer is reacted in the first step as a reaction intermediate Bis (aminomethyl) furan, which has an effect of increasing the yield of 2,5-bis (aminomethyl) furan by increasing the content of the imine furan trimer in the oligomer, ) Furan. ≪ / RTI >

디아민 화합물(diamine compounds)은 산업적으로 매우 유용한 물질이다. 예컨대 디아민 화합물은 고분자 산업에서 중요한 위치를 차지하는 폴리아마이드 (일명, 나일론)의 원료 물질로 사용되며, 특히 방향족 고리를 포함하는 디아민 화합물은 고분자 물질의 열안정성을 제고할 수 있어서 이 분야에서 널리 활용되고 있다. 또한 디아민 화합물은 디알데히드 화합물과의 이민화 반응을 통하여 선형 폴리이민 중합체를 제조할 수 있는데, 상기 폴리이민 중합체는 다양한 구조적 특징을 가지고 있으므로 고분자 분야에서 관심 대상물질이다. 그 밖에도 디아민 화합물은 폴리우레탄의 출발물질로 사용되는 디이소시아네이트의 원료로 사용되기도 한다.Diamine compounds are industrially very useful materials. For example, diamine compounds are used as raw materials for polyamides (aka, nylons) that occupy an important position in the polymer industry. Particularly, diamine compounds containing aromatic rings can enhance the thermal stability of a polymer material, have. In addition, the diamine compound can be produced by the imidization reaction with a dialdehyde compound to produce a linear polyimine polymer. Since the polyimine polymer has various structural characteristics, it is an object of interest in the polymer field. In addition, the diamine compound may be used as a starting material for the diisocyanate used as the starting material of the polyurethane.

여러 디아민 화합물 중에서 2,5-비스(아미노메틸)퓨란은 방향족 특성을 갖는 퓨란 고리 구조에 아미노메틸 그룹이 2개 결합된 화합물로서, 이 화합물에 대한 상업적 활용에 대한 연구 개발이 한창 진행되고 있다. 특히 2,5-비스(아미노메틸)퓨란은 바이오매스 자원으로부터 확보할 수 있는 퓨란 고리를 모핵으로 가지는 화합물로서, 미래 고분자 산업의 지속성 확보 측면에서 매우 중요한 화합물로 인식되고 있다. Among various diamine compounds, 2,5-bis (aminomethyl) furan is a compound in which two aminomethyl groups are bonded to a furan ring structure having an aromatic property, and research and development on commercial use of this compound is ongoing. In particular, 2,5-bis (aminomethyl) furan is a compound having a furan ring as a parent nucleus that can be obtained from biomass resources and is recognized as a very important compound in terms of ensuring the sustainability of the future polymer industry.

2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 일반적인 제조방법으로서, 바이오매스 기반 화합물인 2,5-디포르밀퓨란 또는 5-하이드록시메틸퍼퓨랄(5-HMF)로부터 암모니아를 사용하는 아민화 반응 또는 환원아민화 반응을 통하여 제조하는 방법이 알려져 있다. 그러나 반응물질로 사용되는 디포르밀퓨란 또는 5-하이드록시메틸퍼퓨랄은 모핵이 퓨란 고리로서 반응성을 가지고 있음으로써, 아민화 반응 또는 환원아민화 반응 과정에서 반응물에 결합된 알데히드(-CHO) 그룹과 반응 진행과정에서 생성되는 아민(-NH2) 그룹이 서로 반응하여 폴리이민 골격으로 구성되는 고분자성 물질을 다량 생성시킨다. 이렇게 반응부산물로 생성된 폴리이민 고분자성 물질은 목적하는 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 선택적인 합성을 어렵게 하는 요인으로 작용한다. 따라서 퓨란 모핵을 가지는 알데하이드 화합물로부터 아민 화합물을 제조하는 과정에서의 반응부산물로 생성되는 폴리이민 고분자성 물질의 생성을 억제하는 기술의 개발이 시급히 요구된다.As a general process for the preparation of 2,5-bis (aminomethyl) furan, an amination reaction using ammonia from biomass-based compounds 2,5-diformylfuran or 5-hydroxymethylpurfural (5-HMF) Or through a reductive amination reaction is known. However, the diformylfuran or 5-hydroxymethylpurfural used as the reactant has reactivity as the furan ring of the mother nucleus, so that the aldehyde (-CHO) group bonded to the reactant during the amination reaction or the reductive amination reaction And amine (-NH 2 ) groups generated in the course of the reaction are reacted with each other to produce a large amount of polymeric material composed of polyimine skeleton. The polyimine polymer material produced from the reaction by-product is a factor that makes selective synthesis of the desired 2,5-bis (aminomethyl) furan difficult. Therefore, it is urgently required to develop a technique for inhibiting the production of polyimine polymeric substances generated as reaction by-products in the process of producing an amine compound from an aldehyde compound having a furan core.

2,5-디포르밀퓨란을 원료로 사용하여 2,5-비스(아미노메틸)퓨란을 제조하는 주요 선행기술은 하기와 같다.The main prior art for producing 2,5-bis (aminomethyl) furan using 2,5-diformylfuran as a raw material is as follows.

국제특허공개 WO2012-004069호에는 2,5-디포르밀퓨란을 하이드록아민 화합물과 반응시켜 2,5-디카르보옥심퓨란으로 전환한 후, 이를 수소화 반응하여 2,5-비스(아미노메틸)퓨란을 제조하는 2단계 전환방법이 개시되어 있다. 국제특허공개 WO2008-076795호에는 알데히드 화합물을 반응생성물인 디아민 화합물과 미리 반응시켜 적절한 중간체로 전환한 다음, 암모니아, 수소 존재하에서 환원아민화 반응을 수행하여 디아민 화합물을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 유럽특허공개 제1,348,688호에는 알콜 용매하에서 디알데히드 화합물을 환원아민화 반응시키는 방법이 개시되어 있다. 일본특허공개 제2002-88030호에는 무기산화물에 담지된 니켈촉매, 암모니아 및 수소를 사용하여 디알데히드 화합물의 환원아민화 반응에 의한 디아민 화합물의 제조방법이 개시되어 있다.In International Patent Publication No. WO2012-004069, 2,5-diformylfuran is reacted with a hydroxylamine compound to convert it into 2,5-dicarbooximefuran, which is hydrogenated to give 2,5-bis (aminomethyl) A two-stage conversion process for producing furans is disclosed. International Patent Publication No. WO2008-076795 discloses a method for producing a diamine compound by reacting an aldehyde compound with a diamine compound which is a reaction product in advance, converting the intermediate into an appropriate intermediate, and then performing a reductive amination reaction in the presence of ammonia and hydrogen. European Patent Laid-Open No. 1,348,688 discloses a method of reductive amination of a dialdehyde compound in an alcohol solvent. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-88030 discloses a method for producing a diamine compound by a reductive amination reaction of a dialdehyde compound using a nickel catalyst supported on an inorganic oxide, ammonia, and hydrogen.

이상에서 살펴본 바와 같이, 디알데히드 화합물을 환원아민화 반응에 의해 디아민 화합물을 제조하는 기술은 다수 발표되어 있긴 하지만, 원료물질로 사용된 2,5-디포르밀퓨란의 화학적 특성으로서 방향족 특성을 가지고 있고, 이민화 반응성이 크다는 점에 대해서는 전혀 고려치 않고 있다. 따라서 2,5-디포르밀퓨란은 고유의 화학적 특성으로 인하여 통상의 방법으로 아민화 또는 환원아민화 반응을 실시하여서는 목적하는 2,5-비스(아미노메틸)퓨란을 선택성 있게 합성하기가 어렵다.
As described above, many techniques for producing a diamine compound by a reductive amination reaction of a dialdehyde compound have been disclosed. However, as a chemical characteristic of 2,5-diformylfuran used as a starting material, And there is no consideration that immigration reactivity is great. Therefore, 2,5-diformylfuran is difficult to synthesize 2,5-bis (aminomethyl) furan in a selective manner by carrying out amination or reduction amination reaction in a usual manner due to inherent chemical properties.

국제특허공개 WO2012-004069호, "2,5-포르밀퓨란과 이의 유도체의 제조방법"International Patent Publication No. WO2012-004069, "Process for producing 2,5-formylfuran and derivatives thereof" 국제특허공개 WO2008-076795호, "알데히드 화합물과 케톤 화합물의 환원아민화 방법"International Patent Publication No. WO2008-076795, "Reductive Amination Method of Aldehyde Compound and Ketone Compound & 유럽특허공개 제1,348,688호, "환원아민화 방법과 알칸올 하에서 디알데히드 화합물과 암모니아를 반응시켜 디아민 화합물의 제조방법"European Patent Laid-Open Publication No. 1,348,688 entitled " Method for producing diamine compound by reacting dialdehyde compound with ammonia under reducing amination method and alkanol " 일본특허공개 제2002-88030호, "디아민의 제조방법"Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-88030, "

본 발명자들은 2,5-디포르밀퓨란의 아민화 또는 환원아민화 반응에 대해 연구하던 중, 2,5-디포르밀퓨란과 암모니아의 반응에 의해 이민(imine) 골격을 갖는 이민퓨란 올리고머가 중간체로 생성되고, 이러한 올리고머 중간체가 2,5-비스(아미노메틸)퓨란으로의 전환과정에서 중요한 역할을 한다는 사실을 알게 되었다. 즉, 2,5-디포르밀퓨란과 암모니아의 반응과정 중에 생성되는 이민퓨란 올리고머의 분자량 조절을 통해 연속적으로 진행되는 환원아민화 반응 과정에서 높은 전환율로 2,5-비스(아미노메틸)퓨란으로 전환시키는 기술을 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다. The present inventors investigated the amination or reduction amination reaction of 2,5-diformylfuran and found that an imine furan oligomer having an imine skeleton by the reaction of 2,5-diformylfuran with ammonia And it has been found that these oligomer intermediates play an important role in the conversion to 2,5-bis (aminomethyl) furan. That is, by controlling the molecular weight of the imine furan oligomer produced during the reaction of 2,5-diformylfuran with ammonia, 2,5-bis (aminomethyl) furan Thereby completing the present invention.

따라서, 본 발명은 2,5-디포르밀퓨란을 출발물질로 사용하여, 2,5-비스(아미노메틸)퓨란을 고수율로 제조하는 개선된 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved process for producing 2,5-bis (aminomethyl) furan in high yield using 2,5-diformylfuran as a starting material.

상기한 과제 해결을 위하여, 본 발명은 2,5-디포르밀퓨란을 암모니아와 아민화 반응시켜 이민퓨란 삼량체가 주요 구성 성분으로 포함된 올리고머를 제조하는 제 1단계; 및 환원아민화 촉매 및 수소 존재 하에서, 상기 올리고머를 암모니아와 환원아민화 반응시켜 2,5-비스(아미노메틸)퓨란을 제조하는 제 2단계; 를 포함하는 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 제조방법을 그 특징으로 한다.
In order to solve the above problems, the present invention provides a process for preparing an oligomer comprising an imine furan trimer as an essential component by amidation reaction of 2,5-diformylfuran with ammonia; And a second step of reducing amidation of the oligomer with ammonia in the presence of a reductive amination catalyst and hydrogen to produce 2,5-bis (aminomethyl) furan; Bis (aminomethyl) furan of the formula (I).

본 발명에서 출발물질로 사용되는 2,5-디포르밀퓨란은 바이오매스인 셀룰로오즈, 글로코즈, 과당 등으로부터 제조되므로, 바이오매스 유래 디아민 화합물을 고분자 산업 분야에 제공하는 것이 가능하다.Since 2,5-diformylfuran used as a starting material in the present invention is prepared from biomass cellulose, glucoside, fructose, etc., it is possible to provide a biomass-derived diamine compound to the polymer industry.

본 발명에서 제조하는 2,5-비스(아미노메틸)퓨란은 방향족 특성을 갖는 퓨란 모핵과 2개의 아미노메틸기가 결합된 디아민 화합물로서, 고분자 산업 분야에서 다양한 목적으로 사용될 수 있는 유용한 단량체 화합물이다. 상기 2,5-비스(아미노메틸)퓨란이 적용될 수 있는 고분자 산업 분야는 예를 들면, 디알데히드-디아민 조합으로 구성되는 폴리이민 중합체 제조용 원료, 디카르복실산-디아민의 조합으로 가능한 폴리아미드 중합체 제조용 원료, 우레탄의 원료인 이소시아네이트 제조용 원료 등이다.
The 2,5-bis (aminomethyl) furan produced in the present invention is a diamine compound in which two aminomethyl groups are bonded to a furan core nucleus having an aromatic character and is a useful monomer compound that can be used for various purposes in the polymer industry. The polymer industry to which 2,5-bis (aminomethyl) furan can be applied is, for example, a raw material for producing a polyimine polymer composed of a dialdehyde-diamine combination, a polyamide polymer capable of forming a dicarboxylic acid- Raw materials for production, and raw materials for producing isocyanate, which are raw materials for urethane.

도 1은 MALDI-MS 분석하여 얻은 이민퓨란 올리고머의 분자량 분포도이다.
도 2는 이민퓨란 올리고머의 적외선 분광스펙트럼이다.
도 3은 이민퓨란 올리고머를 환원아민화 반응하여 얻은 생성물에 대한 가스크로마토그래피 분석 스펙트럼이다.
1 is a molecular weight distribution diagram of an imine furan oligomer obtained by MALDI-MS analysis.
2 is an infrared spectral spectrum of an imine furan oligomer.
3 is a gas chromatographic analysis spectrum of a product obtained by the reductive amination reaction of an imine furan oligomer.

본 발명은 2,5-디포르밀퓨란을 출발물질로 사용하여 2,5-비스(아미노메틸)퓨란을 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a process for preparing 2,5-bis (aminomethyl) furan using 2,5-diformylfuran as a starting material.

통상의 제조방법에서는 알데히드 화합물을 아민화 또는 환원아민화 반응시켜 아민 화합물을 제조하고 있으나, 알데히드 화합물로서 2,5-디포르밀퓨란은 방향족성 퓨란 모핵을 가지고 있고 이민화(imination) 반응성이 커서 반응중간체로서 폴리이민 폴리머성 화합물이 다량 생성되어, 결국엔 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 제조수율을 낮추는 원인으로 작용하고 있다. 이에 본 발명에서는 2,5-디포르밀퓨란의 화학구조적 특성을 감안하여, 2,5-디포르밀퓨란을 암모니아와 반응시켜 평균분자량이 350∼360 범위인 삼량체(trimer)가 주로 포함된 올리고머를 제조한 후에, 상기 올리고머를 환원아민화 촉매와 수소 존재 하에서 암모니아와 다시 반응시키는 공정을 개발함으로써 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 제조수율을 크게 향상시킬 수 있었다.In an ordinary production method, an aldehyde compound is aminated or reduced amination to produce an amine compound. However, 2,5-diformylfuran as an aldehyde compound has an aromatic furan core and is highly reactive with imination, A large amount of a polyimine polymer compound is produced as an intermediate, which ultimately serves as a cause of lowering the production yield of 2,5-bis (aminomethyl) furan. Accordingly, in view of the chemical structural characteristics of 2,5-diformylfuran, 2,5-diformylfuran is reacted with ammonia to mainly contain trimer having an average molecular weight in the range of 350 to 360 The production yield of 2,5-bis (aminomethyl) furan was greatly improved by preparing a oligomer and then reacting the oligomer with a reducing amination catalyst and ammonia in the presence of hydrogen.

본 발명의 제조방법은 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이 두 단계 공정으로 구성되어 있는데, 구체적으로 2,5-디포르밀퓨란을 아민화 반응시켜 이민퓨란 삼량체가 주성분으로 포함된 올리고머를 제조하는 제 1단계와, 상기 올리고머를 환원아민화 반응시켜 2,5-비스(아미노메틸)퓨란을 제조하는 제 2단계 제조과정을 포함한다.The preparation method of the present invention is a two step process as shown in Reaction Scheme 1 below. Specifically, 2,5-diformylfuran is aminated to produce an oligomer having an imine furan trimer as a main component, And a second step of producing 2,5-bis (aminomethyl) furan by reducing amination of the oligomer.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112014089199331-pat00001
(상기 반응식 1에서, n은 이민퓨란의 반복단위 개수로서 2 내지 10의 정수이다)
Figure 112014089199331-pat00001
(Wherein n is an integer of 2 to 10 as the number of repeating units of imine furan)

또한, 본 발명에 따른 제조방법은 상기한 제 1단계의 아민화 반응에서 생성된 올리고머의 분리 정제 없어, 곧바로 제 2단계의 환원아민화 반응을 실시하는 연속 공정으로 진행할 수도 있다.
Also, the production process according to the present invention may proceed to a continuous process for performing the reductive amination reaction in the second step without the separation and purification of the oligomer produced in the amination reaction in the first step.

본 발명에 따른 제조방법을 각 과정별로 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.The manufacturing method according to the present invention will be described in more detail with respect to each process.

제 1단계 과정은, 2,5-디포르밀퓨란을 암모니아와 아민화 반응시키는 단계이다. 제 1단계는 본 발명이 목적하는 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 수율을 결정하는 중요한 단계로서, 반응중간체로 생성되는 이민퓨란 올리고머의 분자량을 제어하는 단계이다. 상기 제 1단계의 아민화 반응을 통해 제조된 올리고머는 이민퓨란 삼량체(상기 반응식에서 n=3)가 40 중량% 이상 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 60 중량% 이상 포함될 수 있다.The first step is the step of amidation of 2,5-diformylfuran with ammonia. The first step is an important step for determining the yield of 2,5-bis (aminomethyl) furan of the present invention, and is a step of controlling the molecular weight of the imine furan oligomer produced as a reaction intermediate. The oligomer prepared through the amination reaction in the first step may contain 40 wt% or more of imine furan trimer (n = 3 in the above reaction formula), and more preferably 60 wt% or more.

즉, 분자량이 상대적으로 큰 이민퓨란 올리고머는 용매에 대한 용해도가 낮을 뿐만 아니라 구조적 요인으로 후속 공정으로 수행하게 되는 제 2단계의 환원아민화 반응을 저지하는 요인이 될 수 있으므로, 안정한 형태의 저분자량 올리고머로 전환하는 것이 요구된다. 본 발명자들의 오랜 연구 결과에 의하면, 2,5-디포르밀퓨란은 촉매 및/또는 수소가스가 존재하지 않은 조건하에서 암모니아와 반응시킬 때 저분자량의 이민퓨란이 다량 생성될 수 있음을 확인하였다. 따라서, 본 발명의 제 1단계로 수행하는 아민화 반응에서는 2,5-디포르밀퓨란과 암모니아를 반응물로 사용한다. 이때, 암모니아는 다양한 암모니아 공급원이 사용될 수 있으나, 반응의 편리성 또는 신속성을 유지하기 위하여 액체암모니아 형태로 반응기에 직접 공급하여 사용하는 것이 좋다. That is, the imine furan oligomer having a relatively large molecular weight may not only be low in solubility in a solvent, but may also be a factor that inhibits the reductive amination reaction in the second step, which is carried out in a subsequent process due to structural factors. Therefore, It is required to convert to an oligomer. According to a long study by the present inventors, it has been confirmed that 2,5-diformylfuran can produce a large amount of low molecular weight imine furan when it is reacted with ammonia under the condition that catalyst and / or hydrogen gas are not present. Accordingly, in the amination reaction performed in the first step of the present invention, 2,5-diformylfuran and ammonia are used as reactants. In this case, various ammonia sources may be used for ammonia, but it is preferable to supply the ammonia directly to the reactor in the form of liquid ammonia in order to maintain the convenience or promptness of the reaction.

또한, 상기 제 1단계의 아민화 반응을 수행함에 있어, 반응용매, 반응온도, 반응물인 암모니아의 사용량, 반응시간 등을 적정 범위로 유지함으로써 이민퓨란 올리고머의 분자량 분포를 제어하는 것이 용이하다. Also, it is easy to control the molecular weight distribution of the imine furan oligomer by controlling the reaction solvent, the reaction temperature, the amount of the ammonia used as the reactant, and the reaction time in the appropriate range in the first step of the amination reaction.

본 발명에서는 아민화 반응용매로서 극성용매를 선택 사용하는 바, 용매의 선택에 의해 반응물의 용해도가 결정되고 또한 생성된 올리고머의 용해도에 큰 영향을 미치게 되므로 적절한 용매를 선택 사용하도록 한다. 본 발명에서는 반응물에 대한 용해도가 우수하면서, 동시에 생성된 저분자량의 올리고머에 대한 용해도가 낮은 용매를 사용한다. 즉, 아민화 반응으로 생성된 저분자량의 올리고머를 고체상으로 분리시킴으로써 더 이상의 올리고머화가 진행되지 않도록 방지하여 분자량이 매우 큰 고분자성 이민퓨란의 생성을 제어할 수 있었다. 본 발명에서 사용될 수 있는 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 테트라하이드로퓨란, 아세토니트릴, 디메틸설폭사이드, N,N-디메틸포름아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, 설포란, 에틸렌글리콜디메틸에테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 상기 용매는 반응물로 사용된 2,5-디포르밀퓨란의 중량대비 1: 10 ∼ 100 중량비 범위로 사용할 수 있는데, 적절한 용매의 선택과 사용량 조절에 의해 반응물과 생성물의 용해도를 조절하여 삼량체 이민퓨란 올리고머를 고체상으로 안정하게 분리 생성시킬 수 있다.In the present invention, a polar solvent is selectively used as an amination reaction solvent. Since the solubility of the reaction product is determined by the selection of the solvent and the solubility of the resulting oligomer is greatly influenced, an appropriate solvent is selected. In the present invention, a solvent having a high solubility in a reactant and a low solubility in a low molecular weight oligomer produced at the same time is used. That is, by separating a low molecular weight oligomer produced by an amination reaction into a solid phase, it is possible to prevent the oligomerization from progressing further, and the production of a polymeric immune furan having a very high molecular weight can be controlled. The solvent which can be used in the present invention includes water, methanol, ethanol, propanol, tetrahydrofuran, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N- Dimethyl ether, and mixtures thereof. The solvent may be used in a weight ratio of 1: 10-100 by weight to the weight of 2,5-diformylfuran used as a reactant. By adjusting the solubility of the reaction product and the product by appropriately selecting the solvent and controlling the amount of the solvent, The furan oligomer can be stably separated and produced in a solid phase.

상기 암모니아는 제 1단계의 아민화 반응에서 반응물로 사용되며, 암모니아의 사용량 조절에 의해 반응속도와 이민퓨란 올리고머의 분자량 분포를 제어할 수 있다. 암모니아는 2,5-디포르밀퓨란의 중량대비 1 : 1 ∼ 10 중량비 범위로 사용할 수 있다.The ammonia is used as a reactant in the first amination reaction, and the reaction rate and the molecular weight distribution of the imine furan oligomer can be controlled by controlling the amount of ammonia used. Ammonia can be used in a weight ratio of 1: 1 to 10: 1 by weight of 2,5-diformylfuran.

상기 암모니아에 의한 아민화 반응은 반응온도 20℃ ∼ 80℃의 조건으로 1 ∼ 6시간 반응시키는 것이 좋다. 반응온도는 올리고머의 생성속도, 이민퓨란 올리고머의 용해도 등에 지대한 영향을 미칠 수 있는 바 20℃ ∼ 80℃ 범위에서 적절하게 조절될 수 있고, 바람직하기로는 30℃ ∼ 60℃의 온도를 유지하도록 한다. 또한, 암모니아의 사용으로 인하여 반응압력이 증가될 수 있는데, 반응압력은 1 ∼ 10 기압 범위 내에서 적절히 조절하는 것이 좋다.The amination with ammonia is preferably carried out at a reaction temperature of 20 ° C to 80 ° C for 1 to 6 hours. The reaction temperature can be appropriately controlled within a range of 20 ° C to 80 ° C and preferably maintained at a temperature of 30 ° C to 60 ° C, which can greatly affect the production rate of the oligomer and the solubility of the imine furan oligomer. In addition, the reaction pressure can be increased by the use of ammonia. The reaction pressure is suitably adjusted within the range of 1 to 10 atm.

이상의 반응조건으로 2,5-디포르밀퓨란을 아민화 반응시켜 얻은 이민퓨란 올리고머의 분자량 분포를 확인하기 위하여 MALDI-MS 분석법을 적용하였다. MALDI-MS 분석을 근거로 산출된 올리고머의 분자량 분포도를 도 1에 첨부하였다. 도 1에 의하여 본 발명의 아민화 반응 결과로 생성된 이민퓨란 올리고머의 조성을 살펴보면, 이량체 0 중량%, 삼량체 76 중량%, 사량체 9 중량%, 오량체 15 중량%범위로 생성됨을 알 수 있다. 즉, 분자량이 크지 않은 삼량체(Trimer)가 주성분으로 이루고 있고, 육량체 이상의 고분자성 이민퓨란 올리고머는 생성되지 않았음을 확인할 수 있다.
In order to confirm the molecular weight distribution of the imine furan oligomer obtained by aminating the 2,5-diformylfuran under the above reaction conditions, MALDI-MS analysis was applied. Molecular weight distribution of oligomers calculated based on MALDI-MS analysis is shown in Fig. 1, the composition of the imine furan oligomer produced as a result of the amination reaction of the present invention is shown to be composed of 0% by weight of a dimer, 76% by weight of a trimer, 9% by weight of a tetramer, and 15% have. That is, it is confirmed that a trimer having a small molecular weight is a main component, and a polymeric immune furan oligomer having a mass or more is not produced.

제 2단계 과정은, 제 1단계 반응에서 생성된 이민퓨란 올리고머를 환원아민화 반응시키는 단계이다.The second step is a step of reductive amination of the imine furan oligomer produced in the first step reaction.

상기 2단계 반응은 환원아민화 촉매와 수소가스 존재 하에서 이민퓨란 올리고머와 암모니아를 반응시켜 2,5-비스(아미노메틸)퓨란을 제조한다.The 2-step reaction is carried out by reacting an imine furan oligomer with ammonia in the presence of a reducing amination catalyst and hydrogen gas to produce 2,5-bis (aminomethyl) furan.

상기 제 1단계의 아민화 반응으로부터 생성된 올리고머는 분리 정제한 후에 환원아민화 반응에 적용할 수 있겠으나, 별도의 분리 정제과정 없이 상기 제 1단계에서 사용된 용매 하에서 환원아민화 반응을 수행할 수 있다. 본 발명의 환원아민화 반응 단계에서는 아민화 촉매를 충진하게 되는데, 촉매를 투입할 수 있는 부가 장치를 통하여 반응기에 촉매를 직접 추가 투입할 수 있기 때문에 제 1단계 반응을 완료한 후. 동일 반응기에 촉매를 투입하는 단계에서 추가적인 암모니아와 수소만 충진하여 환원아민화 단계로 연계 전환할 수 있는 장점이 있다. 따라서 본 발명에서는 발명을 보다 구체적으로 제어하고 과정을 확인하기 위하여 제 1단계 및 제 2단계로 구분하여 설명하고 있지만, 상업적으로 보다 유리하기로는 일용기 반응(One pot reaction)으로 연속적으로 진행하는 것이다. The oligomer produced from the amination reaction in the first step may be subjected to a reductive amination reaction after separation and purification but may be carried out in a solvent used in the first step without separate separation and purification . In the reductive amination step of the present invention, the amination catalyst is charged. Since the catalyst can be directly added to the reactor through the addition device capable of introducing the catalyst, the first step reaction is completed. In the step of introducing the catalyst into the same reactor, there is an advantage that only ammonia and hydrogen are filled and converted to the reduced amination step. Accordingly, although the present invention has been described in terms of the first step and the second step in order to more specifically control the invention and to confirm the process thereof, it is more advantageous to proceed continuously by one pot reaction .

상기 환원아민화 반응에 투입되는 촉매는 통상적으로 사용되고 있는 균일계 또는 불균일계 환원아민화 촉매를 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 아민화 반응을 진행할 수 있다면 촉매의 선택에 특별한 제한을 두지 않는다. 상기 환원아민화 촉매로서 통상의 고체 촉매를 선택 사용할 경우, 촉매의 분리 및 재사용 과정에서 보다 유리할 수 있다. 본 발명에 적용될 수 있는 촉매를 구체적으로 예시하면, 라니니켈, Mo-라니니켈, 라니코발트, Ni/SiO2, Cu/SiO2, Ru/Al2O3, Pd/Al2O3, Cu-Ni/CaCO3, Ru/C, 및 Pd/C로 이루어진 군으로부터 선택된 단일촉매 또는 혼합촉매를 사용할 수 있으며, 이들의 변형된 형태의 촉매를 사용할 수도 있다. 환원아민화 촉매물질의 사용량은 2,5-디포르밀퓨란의 중량대비 1: 0.01 ∼ 1.0 중량비 범위에서 적용하여 수행할 수 있다. 환원아민화 촉매로서 고체 촉매를 사용한 경우에는 반응 종료 후에 간단한 여과 과정을 거쳐 촉매물질을 회수하고 적절한 세척과정과 환원 등의 재활성화 과정을 거쳐 재사용할 수도 있다. The catalyst to be added to the reductive amination reaction may be a conventionally used homogeneous or heterogeneous reductive amination catalyst. In the present invention, there is no particular restriction on the choice of catalyst if it can proceed with the amination reaction. If a conventional solid catalyst is used as the reducing amination catalyst, it may be more advantageous in the process of separating and reusing the catalyst. Examples of the catalyst applicable to the present invention include Raney nickel, Mo-Raney nickel, Raney cobalt, Ni / SiO 2 , Cu / SiO 2 , Ru / Al 2 O 3 , Pd / Al 2 O 3 , Ni / CaCO 3, Ru / C, and Pd / C, or a catalyst of a modified form thereof may be used. The amount of the reducing amination catalyst material may be applied in the range of 1: 0.01 ~ 1.0 weight ratio with respect to the weight of 2,5-diformylfuran. When a solid catalyst is used as the reductive amination catalyst, the catalyst material may be recovered through a simple filtration process after the completion of the reaction and may be reused through an appropriate washing process and a reactivation process such as reduction.

상기 환원아민화 반응에서 사용되는 암모니아 역시 반응의 편리성 또는 신속성을 유지하기 위하여 액체암모니아를 직접 충진할 수 있다. 제 2단계로 수행하게 되는 환원아민화 반응에서 사용되는 암모니아의 사용량은 2,5-디포르밀퓨란의 중량대비 1 : 5 ∼ 20 중량비 범위로 사용할 수 있다. 암모니아의 사용량이 많으면, 반응기 압력의 증가로 인한 운전의 어려움과 암모니아 과다 사용과 회수에 따르는 추가 비용 발생이 발생될 수 있으므로, 암모니아는 상기 범위 내에서 적절히 조절하여 사용하도록 한다.Ammonia used in the reductive amination reaction may also be directly charged with liquid ammonia to maintain the convenience or promptness of the reaction. The amount of ammonia used in the reductive amination reaction to be performed in the second step may be in the range of 1: 5 to 20 weight ratio with respect to the weight of 2,5-diformylfuran. If the amount of ammonia used is large, the operation may be difficult due to an increase in the pressure of the reactor, and additional costs may be incurred due to excessive use and recovery of ammonia. Therefore, ammonia should be appropriately adjusted within the above range.

상기 환원아민화 반응에서는 촉매의 아민화 안정도를 향상시키고, 아민 생성물의 생성을 증진시키기 위하여 수소가스를 주입한다. 수소가스의 주입량은 반응기내 부분 압력으로 0.1 ∼ 5 기압 범위에서 적용 가능하다. 수소의 분압이 너무 클 경우 촉매의 종류에 따라서는 생성물의 퓨란고리가 수소화되어 테트라하이드로퓨란 고리를 갖는 아민 부산물로 전환될 수 있다. In the reductive amination reaction, hydrogen gas is injected to improve the amination stability of the catalyst and to promote the production of amine products. The amount of hydrogen gas injected can be applied in the range of 0.1 to 5 atmospheric pressure in the reactor. If the partial pressure of hydrogen is too high, depending on the type of catalyst, the furan ring of the product may be hydrogenated and converted to an amine by-product having a tetrahydrofuran ring.

상기 환원아민화 반응은 반응온도 100℃ ∼ 200℃, 바람직하기로는 100℃ ∼ 150℃의 조건으로 2 ∼ 12시간 반응시키는 것이 좋다. 환원아민화 반응온도가 지나치게 높으면 생성물 내의 퓨란 고리가 열리거나, 수소화 반응이 추가로 진행하여 부산물이 과량 생성되어, 결국엔 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 제조수율을 감소시키는 원인이 될 수 있다. 또한, 환원아민화 반응온도가 너무 낮으면 반응속도가 매우 낮아 경제성이 저하될 수 있다. 상기 환원아민화 반응시간은 반응온도 변수와 촉매종류, 촉매사용량, 반응 용매 등과 연동되어 제어될 수 있다. The reductive amination reaction may be carried out at a reaction temperature of 100 ° C to 200 ° C, preferably 100 ° C to 150 ° C for 2 to 12 hours. If the reductive amination reaction temperature is too high, the furan ring in the product may be opened, or the hydrogenation reaction may proceed further, resulting in an excessive amount of by-products, which may ultimately cause a decrease in the production yield of 2,5-bis (aminomethyl) furan . If the temperature of the reductive amination reaction is too low, the reaction rate is very low and the economical efficiency may be lowered. The reductive amination reaction time can be controlled by interlocking with the reaction temperature variable, the catalyst type, the amount of catalyst used, the reaction solvent, and the like.

상기한 환원아민화 반응이 종료되면, 반응기 온도를 실온으로 냉각한 후, 반응기내 가스를 배출하고, 고체 촉매 물질을 여과 등의 방법으로 분리하여, 본 발명이 목적하는 2,5-비스(아미노메틸)퓨란 생성물을 수득한다. 생성된 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 구조 및 수율은 가스크로마토그래피, 질량분석 등을 확인하였다.After completion of the reductive amination reaction, the reactor is cooled to room temperature, the gas in the reactor is discharged, and the solid catalyst material is separated by filtration or the like to obtain the intended 2,5-bis (amino Methyl) furan product. The structure and yield of the resulting 2,5-bis (aminomethyl) furan were confirmed by gas chromatography and mass spectrometry.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 하기의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
The present invention will now be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.

[실시예]
[Example]

실시예 1. 2,5-디포르밀퓨란의 아민화 반응 Example 1. Amination of 2,5-diformylfuran

교반기와 반응온도 승온 및 냉각 제어 장치, 고압가스 충진장치, 고체 촉매 투입구, 가스 배출 장치가 부착된 50 mL 용량 스테인레스 고압 반응기를 사용하였다. 상기 반응기에 2,5-디포르밀퓨란 0.3 g, 테트라하이드로퓨란(THF) 용매 30 g, 액체암모니아 1.0 g를 충진하고, 40 ℃에서 300 rpm으로 강하게 교반하면서 2시간 동안 아민화 반응을 진행하였다. A 50 mL capacity stainless steel high pressure reactor equipped with a stirrer and a reaction temperature elevation and cooling control device, a high pressure gas filling device, a solid catalyst inlet, and a gas discharge device was used. 0.3 g of 2,5-diformylfuran, 30 g of a tetrahydrofuran (THF) solvent and 1.0 g of liquid ammonia were charged into the reactor, and amination reaction was carried out for 2 hours while stirring at 40 rpm at 300 rpm .

반응이 완료되면, 반응기를 실온으로 냉각한 후 암모니아 가스를 방출하고, 반응생성물로부터 고체성 물질을 분리하였다. 분리한 고체성 물질을 50 mL 메탄올로 3회 세척하여, 50℃ 공기 순환 건조기에서 건조 후 고체 생성물을 얻었으며, 생성된 고체 생성물의 중량을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.Upon completion of the reaction, the reactor was cooled to room temperature and ammonia gas was evolved, and the solid material was separated from the reaction product. The separated solid material was washed three times with 50 mL of methanol and dried in an air circulation drier at 50 ° C to obtain a solid product. The weight of the solid product was measured and the results are shown in Table 1 below.

또한, 생성된 고체 생성물에 대한 MALDI-MS 분석에 의한 올리고머 구성분포 측정 결과는 도 1에 나타내었고, 적외선 분광 분석한 결과는 도 2에 나타내었다. MALDI-MS 분석 및 적외선 분광 분석한 결과, 고체 생성물은 이민퓨란 형태의 삼량체, 사량체, 오량체를 포함하는 올리고머 물질로 구성되어 있으며, -C=N-, -C-N- 결합 구조를 포함하는 이민퓨란 화합물 구조를 갖는 것으로 확인되었다.
The results of measurement of oligomer composition distribution by MALDI-MS analysis of the solid product produced are shown in FIG. 1, and the result of infrared spectroscopic analysis is shown in FIG. As a result of MALDI-MS analysis and infrared spectroscopic analysis, the solid product was composed of an oligomer material including an imine furan-type trimer, a tetramer, and a pentamer, and contained a -C═N-, -CN- It has been confirmed that it has an imine furan compound structure.

실시예 2∼11. 2,5-디포르밀퓨란의 아민화 반응 Examples 2-11. Amination of 2,5-diformylfuran

상기 실시예 1의 방법으로 2,5-디포르밀퓨란을 암모니아와 반응시켜 이민퓨란 올리고머를 제조하였다. 다만 반응변수로 작용하는 2,5-디포르밀퓨란 사용량, 암모니아 사용량, 용매 종류, 반응온도, 반응시간 등을 변화시키면서 이민퓨란의 생성량 및 삼량체의 함량을 분석하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.The imine furan oligomer was prepared by reacting 2,5-diformylfuran with ammonia by the method of Example 1 above. However, the amount of imine furan and the content of trimer were analyzed while changing the amount of 2,5-diformylfuran used as a reaction variable, the amount of ammonia used, the type of solvent, reaction temperature, reaction time and the like. Respectively.


실시예

Example
아민화 반응조건Amination reaction conditions 생성물product
2,5-디포르밀퓨란 (g)2,5-diformylfuran (g) 액체암모니아(g)Liquid ammonia (g) 용매, 사용량(g)Solvent, usage (g) 반응온도
(℃)
Reaction temperature
(° C)
반응시간
(hr)
Reaction time
(hr)
고체 생성물 (g) The solid product (g) 삼량체 함량 (중량%)Trimer content (wt%)
1One 0.300.30 1.0 1.0 THF, 30THF, 30 4040 22 0.290.29 7676 22 0.300.30 1.0 1.0 THF, 30THF, 30 6060 22 0.290.29 7171 33 0.300.30 1.0 1.0 THF, 30THF, 30 8080 22 0.250.25 5252 44 0.300.30 0.5 0.5 THF, 30THF, 30 4040 66 0.220.22 5757 55 0.600.60 2.0 2.0 THF, 30THF, 30 4040 22 0.570.57 7878 66 0.300.30 2.0 2.0 THF, 30THF, 30 4040 22 0.210.21 5555 77 0.300.30 1.0 1.0 THF, 30THF, 30 4040 22 0.010.01 -- 88 0.300.30 1.0 1.0 THF, 27
물, 3
THF, 27
Water, 3
4040 22 0.290.29 7070
99 0.300.30 1.0 1.0 설포란, 30 Sulfolane, 30 4040 22 0.100.10 4646 1010 0.300.30 1.0 1.0 에탄올, 30Ethanol, 30 4040 22 0.040.04 -- 1111 0.300.30 1.0 1.0 아세토니트릴, 30Acetonitrile, 30 4040 22 0.030.03 --

실시예 12. 이민퓨란 올리고머의 환원아민화 반응Example 12. Redamination of imine furan oligomers

상기 실시예 1에서 2,5-디포르밀퓨란 0.3 g을 사용하여 2시간 동안 아민화 반응을 완료한 후, 반응기를 실온으로 냉각하고, 반응기에 부착된 촉매 투입구를 개방하여, 반응기내 미반응 암모니아 가스를 방출하였다. 그레이스 사(社) 상업용 라니니켈 고체 촉매 0.06 g을 반응기에 충진한 후, 액체암모니아 3.0 g을 추가로 투입하고 이어서 수소가스를 수소 분압으로 3 기압을 충진하였다. 반응기 온도를 1시간에 걸쳐 120℃까지 승온하고, 이 온도에서 교반하면서 6시간 동안 환원아민화 반응을 진행하였다. After completion of the amination reaction using 0.3 g of 2,5-diformylfuran in Example 1 for 2 hours, the reactor was cooled to room temperature, and the catalyst inlet adhered to the reactor was opened to remove unreacted Ammonia gas was released. 0.06 g of a commercial Raney nickel solid catalyst of Grace Co. was charged into the reactor, and then 3.0 g of liquid ammonia was further charged, and hydrogen gas was then charged to a hydrogen partial pressure of 3 atm. The reactor temperature was raised to 120 캜 over 1 hour, and the reductive amination reaction proceeded at this temperature with stirring for 6 hours.

반응 종료 후, 반응기를 실온으로 냉각하고, 반응기내 미반응 가스를 충분히 방출하고, 여과 방법으로 고체 촉매와 반응생성물이 포함된 용액을 분리하였다. 분리된 액체 생성물을 표준물질 첨가 분석 방법으로 표준화된 가스크로마토그래피 분석을 수행하여 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 생성량을 정량하였으며, 가스크로마토그래피 분석한 반응물과 생성물 확인 결과는 도 3에 나타내었다.
After completion of the reaction, the reactor was cooled to room temperature to sufficiently release the unreacted gas in the reactor, and a solution containing the solid catalyst and the reaction product was separated by filtration. The amount of 2,5-bis (aminomethyl) furan was quantitatively determined by performing standardized gas chromatography analysis on the separated liquid product by the standard substance addition analysis method. The results of the reaction and the product identification by gas chromatography were shown in FIG. 3 Respectively.

실시예 13∼21. 이민퓨란 올리고머의 환원아민화 반응Examples 13-21. Redamination of imine furan oligomers

상기 실시예 12의 방법으로 환원아민화 반응을 진행하여 2,5-비스(아미노메틸)퓨란을 제조하였다. 다만 반응변수로 작용하는 암모니아 사용량, 수소가스 사용량, 촉매의 종류 및 사용량, 반응온도, 반응시간 등을 변화시키면서 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 생성량을 정량하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.The reductive amination reaction was carried out by the method of Example 12 to prepare 2,5-bis (aminomethyl) furan. The amount of 2,5-bis (aminomethyl) furan was determined by varying the amount of ammonia used as a reaction variable, the amount of hydrogen gas used, the type and amount of catalyst used, the reaction temperature, and the reaction time. Respectively.


실시예

Example
환원아민화 반응조건Reductive amination reaction conditions 2,5-비스
(아미노메틸)퓨란 (g)
2,5-bis
(Aminomethyl) furan (g)
액체암모니아
(g)
Liquid ammonia
(g)
수소분압
(기압)
Hydrogen partial pressure
(atmospheric pressure)
용매, 사용량(g)Solvent, usage (g) 촉매, 사용량(g)Catalyst, usage (g) 반응 온도
(℃)
Reaction temperature
(° C)
반응
시간
(hr)
reaction
time
(hr)
1212 3.03.0 33 THF, 30THF, 30 라니니켈,
0.06
Raney nickel,
0.06
120 120 66 0.250.25
1313 5.05.0 88 THF, 30THF, 30 라니니켈,
0.06
Raney nickel,
0.06
120 120 66 0.270.27
1414 3.03.0 33 THF, 30THF, 30 라니니켈,
0.06
Raney nickel,
0.06
100 100 66 0.210.21
1515 3.03.0 33 THF, 30THF, 30 라니니켈,
0.06
Raney nickel,
0.06
140 140 66 0.170.17
1616 3.03.0 33 THF, 30THF, 30 라니니켈,
0.12
Raney nickel,
0.12
120 120 44 0.250.25
1717 3.03.0 33 THF, 30THF, 30 Mo-라니니켈,
0.06
Mo-Raney nickel,
0.06
120 120 44 0.200.20
1818 3.03.0 33 THF, 30THF, 30 라니코발트,
0.06
Raney Cobalt,
0.06
120 120 66 0.180.18
1919 3.03.0 33 THF, 30THF, 30 Cu/실리카
0.06
Cu / silica
0.06
120 120 66 0.130.13
2020 3.03.0 33 THF, 30THF, 30 Cu-Ni/
CaCO3
0.06
Cu-Ni /
CaCO 3
0.06
120 120 66 0.160.16
2121 3.03.0 33 THF, 30THF, 30 Ru/카본
0.06
Ru / carbon
0.06
120 120 66 0.150.15
[촉매]
라니니켈: 그레이스사 상업용 제품,
Mo-라니니켈: Mo 수식 라니니켈, 데구사사 상업용 제품
라니코발트: 그레이스사 상업용 제품,
Cu/실리카: 나노실리카 담체에 Cu 5중량% 담지된 촉매
Cu-Ni/CaCO3: 탄산칼슘 담체에 Cu 20 중량% 및 Ni 5 중량% 담지된 촉매
Ru/카본: 활성탄소 담체에 Ru 5 중량% 담지된 촉매
[catalyst]
Raney nickel: Grace's commercial product,
Mo-Raney Nickel: Mo Formula Raney Nickel, Degussa Commercial Products
Raney Cobalt: Grace's commercial product,
Cu / silica: a catalyst supported on a nano-silica carrier by 5 wt% of Cu
Cu-Ni / CaCO 3 : A catalyst carrying 20% by weight of Cu and 5% by weight of Ni on a calcium carbonate carrier
Ru / carbon: A catalyst carrying 5 wt% Ru on an activated carbon carrier


[참고예]
[Reference Example]

참고예 1. 이민퓨란 올리고머에 따른 환원아민화 반응 비교 Reference Example 1. Reduction Amination Reaction According to Immune Furan Oligomer

본 참고예는 퓨란이민 올리고머의 환원아민화 반응을 수행하여 2,5-비스(아미노메틸)퓨란을 제조함에 있어, 올리고머의 분자량 분포에 따른 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 수율 변화를 확인하기 위한 것이다.In this reference example, in the production of 2,5-bis (aminomethyl) furan by performing a reductive amination reaction of a furan imine oligomer, the yield change of 2,5-bis (aminomethyl) furan according to the molecular weight distribution of the oligomer To confirm.

상기 실시예 1, 3 및 9에 따른 아민화 반응에 의해 생성된 이민퓨란 올리고머의 분자량 분포를 분석한 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 또한, 각각의 올리고머 분포를 갖는 이민퓨란 시료를 사용하여 상기 실시예 12의 방법으로 환원아민화 반응을 실시하여 제조된 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 생성량을 정량하여 하기 표 3에 나타내었다.The molecular weight distributions of the imine furan oligomers produced by the amination reaction according to Examples 1, 3 and 9 were analyzed. The amount of 2,5-bis (aminomethyl) furan produced by the reduction amination reaction in the method of Example 12 was measured using an imine furan sample having an oligomer distribution, .

구 분division 올리고머의 분자량 분석(중량%)Molecular weight analysis of oligomers (% by weight) 2,5-비스
(아미노메틸)퓨란 (g)
2,5-bis
(Aminomethyl) furan (g)
240∼250
(이량체)
240-250
(Dimer)
350∼360
(삼량체)
350-360
(Trimer)
480∼490
(사량체)
480-490
(Tetramer)
600∼610
(오량체)
600-610
(Pentamer)
610 이상
(육량체)
610 or more
(Blood sugar)
참고예 1-1
(실시예 1)
Reference Example 1-1
(Example 1)
00 7676 99 1515 00 0.250.25
참고예 1-2
(실시예 3)
Reference Example 1-2
(Example 3)
00 4545 1515 2727 1313 0.100.10
참고예 1-3
(실시예 9)
Reference Example 1-3
(Example 9)
00 3838 1919 2626 1717 0.070.07

상기 표 3의 결과에 의하면, 올리고머 내의 삼량체 함량과 분포에 의해 최종적으로 생성되는 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 생성량을 좌우한다는 것을 알 수 있다.
The results in Table 3 indicate that the amount of 2,5-bis (aminomethyl) furan finally produced by the trimer content and distribution in the oligomer is determined.

참고예 2. 2,5-디포르밀퓨란의 직접 환원아민화 반응Reference Example 2 Direct Reduction Amination of 2,5-diformylfuran

본 참고예는 2,5-디포르밀퓨란으로부터 2,5-비스(아미노메틸)퓨란을 제조함에 있어, 중간체로 생성되는 퓨란이민 올리고머의 분자량을 제어하기 위한 아민화 과정이 중요함을 확인하기 위한 것이다.This Reference Example confirms that the amination process for controlling the molecular weight of the furan imine oligomer produced as an intermediate in the preparation of 2,5-bis (aminomethyl) furan from 2,5-diformylfuran is important .

본 참고예에서는 2,5-디포르밀퓨란을 촉매와 수소가스 없이 암모니아와 아민화 반응시키는 과정을 생략하고, 통상적인 환원아민화 방법대로 2,5-디포르밀퓨란, 암모니아, 수소가스로 구성된 반응물을 환원아민화 촉매 존재하에서 직접 환원아민화 반응을 실시하였다. 즉, 상기 실시예 1에서 사용된 스테인레스 고압 반응기에 2,5-디포르밀퓨란 0.3 g, THF 용매 30 g, 라니니켈 촉매 0.06 g, 액체암모니아 3.0 g을 투입하고, 이어서 수소가스를 반응기 내부 압력이 10 기압될 때까지 충진하여 수소분압이 3기압이 되도록 하고, 40 ℃에서 2시간 동안 350 rpm으로 강하게 교반한 후, 120 ℃로 승온하여 6시간 동안 교반하면서 환원아민화 반응을 진행하였다. In this Reference Example, the process of amidation reaction of 2,5-diformylfuran with ammonia without using a catalyst and hydrogen gas is omitted, and 2,5-diformylfuran, ammonia, hydrogen gas The formed reactants were subjected to a direct reduction amination reaction in the presence of a reductive amination catalyst. That is, 0.3 g of 2,5-diformylfuran, 30 g of THF solvent, 0.06 g of Raney nickel catalyst and 3.0 g of liquid ammonia were fed into the stainless steel high-pressure reactor used in Example 1, The mixture was stirred at 350 rpm for 2 hours at 40 ° C, and the mixture was heated to 120 ° C and stirred for 6 hours to carry out a reductive amination reaction.

반응 종료 후, 반응기를 실온으로 냉각하고, 반응기내 미반응 가스를 충분히 방출하고, 여과 방법으로 고체 촉매와 반응생성물이 포함된 용액을 분리하였다. 분리된 액체 생성물을 표준물질 첨가 분석 방법으로 표준화된 가스크로마토그래피 분석을 수행하여 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 생성량을 정량하였으며, 그 결과는 하기 표 4에 나타내었다. After completion of the reaction, the reactor was cooled to room temperature to sufficiently release the unreacted gas in the reactor, and a solution containing the solid catalyst and the reaction product was separated by filtration. The amount of 2,5-bis (aminomethyl) furan was quantified by performing standardized gas chromatography analysis on the separated liquid product by a standard substance addition analysis method. The results are shown in Table 4 below.

참고예Reference example 환원아민화 반응조건Reductive amination reaction conditions 2,5-비스
(아미노메틸)퓨란 생성량 (g)
2,5-bis
(Aminomethyl) furan Production (g)
2,5-디포르밀퓨란 (g)2,5-diformylfuran (g) 액체암모니아
(g)
Liquid ammonia
(g)
수소분압
(기압)
Hydrogen partial pressure
(atmospheric pressure)
촉매, 사용량(g)Catalyst, usage (g) 1/2단계의 반응 온도
(℃)
1/2 reaction temperature
(° C)
1/2단계의 반응
시간
(hr)
1/2 step reaction
time
(hr)
2-12-1 0.30.3 3.03.0 33 라니니켈,
0.06
Raney nickel,
0.06
40/12040/120 2/6 2/6 0.01 이하0.01 or less
2-22-2 0.30.3 5.05.0 33 라니니켈,
0.06
Raney nickel,
0.06
40/12040/120 2/6 2/6 0.01 이하0.01 or less
2-32-3 0.30.3 3.03.0 1313 라니니켈,
0.06
Raney nickel,
0.06
40/12040/120 2/6 2/6 0.01 이하0.01 or less
2-42-4 0.30.3 3.03.0 33 Mo-
라니니켈,
0.06
Mo-
Raney nickel,
0.06
40/12040/120 2/6 2/6 0.01 이하0.01 or less
2-52-5 0.30.3 3.03.0 33 Ru/카본
0.06
Ru / carbon
0.06
40/12040/120 2/6 2/6 0.01 이하0.01 or less
[촉매]
라니니켈: 그레이스사 상업용 제품,
Mo-라니니켈: Mo 수식 라니니켈, 데구사사 상업용 제품
Ru/카본: 활성탄소 담체에 Ru 5 중량% 담지된 촉매
[catalyst]
Raney nickel: Grace's commercial product,
Mo-Raney Nickel: Mo Formula Raney Nickel, Degussa Commercial Products
Ru / carbon: A catalyst carrying 5 wt% Ru on an activated carbon carrier

상기 표 4의 결과에 의하면, 2,5-디포르밀퓨란을 촉매 및 수소가스 존재 하에서 암모니아와 직접 환원아민화 반응을 수행한 결과, 2,5-비스(아미노메틸)퓨란이 매우 소량 생성됨을 확인하였다. 이로써 2,5-디포르밀퓨란 아민화 반응에 대하여 본 발명이 제안하는 제 1단계의 아민화 반응과 제 2단계의 환원아민화 반응을 순차적으로 수행하였을 때만이 목적하는 2,5-비스(아미노메틸)퓨란을 고수율로 수득할 수 있음을 알 수 있다. According to the results shown in Table 4, 2,5-diformylfuran was subjected to direct reduction amination with ammonia in the presence of a catalyst and hydrogen gas. As a result, very small amounts of 2,5-bis (aminomethyl) Respectively. Thus, when the amination reaction of the first step and the reductive amination reaction of the second step proposed in the present invention for the 2,5-diformylfuranamination reaction are sequentially carried out, the intended 2,5-bis Aminomethyl) furan can be obtained in high yield.

Claims (9)

반응온도 20℃ ∼ 80℃, 반응압력 1 ∼ 10 기압, 반응시간 1 ∼ 6시간의 반응조건에서, 2,5-디포르밀퓨란을 암모니아와 아민화 반응시켜 이민퓨란 삼량체가 40 중량% 이상 포함된 올리고머를 제조하는 제 1단계; 및
반응온도 100℃ ∼ 200℃, 수소분압 0.1 ∼ 5 기압, 반응시간 2 ∼ 12시간의 반응조건에서, 그리고 환원아민화 촉매 및 수소 존재 하에서, 상기 올리고머를 암모니아와 환원아민화 반응시켜 2,5-비스(아미노메틸)퓨란을 제조하는 제 2단계;
를 포함하는 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 제조방법.
The amination reaction of 2,5-diformylfuran with ammonia at a reaction temperature of 20 ° C to 80 ° C, a reaction pressure of 1 to 10 atm, and a reaction time of 1 to 6 hours to obtain an imine furan trimer at 40 wt% A first step of preparing an oligomer; And
The oligomer is subjected to a reductive amination reaction with ammonia at a reaction temperature of 100 ° C to 200 ° C, a hydrogen partial pressure of 0.1 to 5 atm, a reaction time of 2 to 12 hours, and in the presence of a reductive amination catalyst and hydrogen, A second step of producing bis (aminomethyl) furan;
Bis (aminomethyl) furan. ≪ / RTI >
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 1단계의 아민화 반응에 사용된 암모니아는 2,5-디포르밀퓨란의 중량대비 1 : 1 ∼ 10 중량비로 범위로 사용하는 것을 특징으로 하는 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the ammonia used in the first step of the amination reaction is used in a range of 1: 1 to 10: 1 by weight, based on the weight of 2,5-diformylfuran, of 2,5-bis (aminomethyl) furan Gt;
제 1 항에 있어서,
상기 제 1단계의 아민화 반응은 테트라하이드로퓨란, 디메틸설폭사이드, N,N-디메틸포름아마이드, N-메틸-2-피롤리돈, 설포란, 에틸렌글리콜디메틸에테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 극성 유기용매를 사용하는 조건에서 진행되는 것을 특징으로 하는 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 제조방법.
The method according to claim 1,
The amination reaction in the first step may be carried out in the presence of a base such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium carbonate, potassium carbonate, potassium carbonate, potassium carbonate, potassium carbonate, potassium carbonate, potassium carbonate, (Aminomethyl) furan of the formula (1) is carried out under the condition of using a polar organic solvent selected.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제 2단계의 환원아민화 반응에 사용된 암모니아는 2,5-디포르밀퓨란의 중량대비 1 : 5 ∼ 20 중량비로 범위로 사용하는 것을 특징으로 하는 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the ammonia used in the second step of the reductive amination reaction is used in the range of 1: 5 to 20: 1 by weight, based on the weight of 2,5-diformylfuran, of 2,5-bis (aminomethyl) ≪ / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 제 2단계의 환원아민화 반응에 사용된 촉매는 라니니켈, Mo-라니니켈, 라니코발트, Cu/실리카, Cu-Ni/CaCO3, Ru/카본 및 Ru/알루미나로 이루어진 군으로부터 선택된 1종의 단일촉매 또는 2종 이상의 혼합촉매를 사용하는 것을 특징으로 하는 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 제조방법.
The method according to claim 1,
The catalyst used for the reductive amination in the second step may be one selected from the group consisting of Raney nickel, Mo-Raney nickel, Raney cobalt, Cu / silica, Cu-Ni / CaCO 3, Ru / (Aminomethyl) furan of the formula (I) is used as a catalyst for the production of 2,5-bis (aminomethyl) furan.
삭제delete 제 1 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 6 항 및 제 7 항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서,
제 1단계의 아민화 반응으로 생성된 올리고머의 분리정제 공정없이 제 2단계의 환원아민화 반응을 연속적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 2,5-비스(아미노메틸)퓨란의 제조방법.
The method of any one of claims 1, 3, 4, 6, and 7,
(Aminomethyl) furan of the second step is continuously carried out without separation and purification of the oligomer produced by the amination reaction of the first step.
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