KR102176738B1 - Process for Preparing Furan-2,5-diakylcarboxylate - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (i) 화학식 II의 퍼퓨랄을 촉매의 존재하에 알코올과 반응시키는 산화반응(oxidation)을 수행하여 화학식 III의 화합물을 수득하는 단계; (ii) 상기 화학식 III의 화합물을 N-브로모석신이미드(N-bromosuccinimide, NBS)로 브롬화시켜 화학식 IV의 화합물을 수득하는 단계; 및 (iii) 상기 화학식 IV의 화합물을 촉매, 리간드 및 염기의 존재하에 알코올 및 일산화탄소와 반응시켜 알콕시카르보닐화(alkoxy carbonylation)를 유도하는 단계를 포함하는 화학식 I의 2,5-퓨란디알킬카르복실레이트(FDAC)의 제조방법을 제공한다. The present invention includes the steps of: (i) performing an oxidation reaction of reacting furfural of Formula II with alcohol in the presence of a catalyst to obtain a compound of Formula III; (ii) brominating the compound of Formula III with N-bromosuccinimide (NBS) to obtain a compound of Formula IV; And (iii) reacting the compound of formula IV with alcohol and carbon monoxide in the presence of a catalyst, a ligand and a base to induce alkoxy carbonylation. It provides a method for producing a boxylate (FDAC).

Description

퓨란-2,5-디알킬카르복실레이트의 제조방법{Process for Preparing Furan-2,5-diakylcarboxylate}Method for producing furan-2,5-dialkylcarboxylate {Process for Preparing Furan-2,5-diakylcarboxylate}

본 발명은 2,5-퓨란디알킬카르복실레이트를 공급이 용이하고 저렴한 원료들로부터 고수율로 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing 2,5-furandialkylcarboxylate from easily supplied and inexpensive raw materials in high yield.

퓨란-2,5-디알킬카르복실레이트(furan-2,5-dialylcarboxylate, FDAC)는 하기 화학식(I)의 구조를 갖는 바이오매스(biomass) 유래 화합물로서, 폴리에스테르의 원료가 되는 테레프탈산과 구조적으로 유사하다. 따라서, FDAC는 테레프탈산이 원료로 사용되는 플라스틱 제품에서 테레프탈산을 대체할 수 있는 친환경적 단량체로서 평가받고 있다. Furan-2,5-dialkylcarboxylate (FDAC) is a biomass-derived compound having the structure of the following formula (I), and is structurally related to terephthalic acid, which is a raw material for polyester. Is similar to Therefore, FDAC is being evaluated as an eco-friendly monomer that can replace terephthalic acid in plastic products in which terephthalic acid is used as a raw material.

[화학식 I][Formula I]

Figure 112018067311764-pat00001
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상기 식에서, R은 C1-C6의 알킬이다.In the above formula, R is C 1 -C 6 alkyl.

상기 구조의 FDAC의 대표적인 예로는 퓨란-2,5-디알킬카르복실레이트(furan-2,5-dimethylcarboxylate, FDMC, R=CH3)가 있으며, 상기 FDMC는 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이, 바이오매스(biomass) 유래의 플랫폼(platform) 분자로 알려진 5-히드록시메틸퍼퓨랄(5-hydroxymethylfurfural, HMF)을 산소의 존재하에 산화시켜 2,5-퓨란디카르복실산(2,5-furandicarboxylic acid, FDCA)를 수득하고, 상기 FDCA를 메탄올(CH3OH)과 반응시킴으로써 제조할 수 있는 것으로 알려져 있다.A representative example of FDAC of the above structure is furan-2,5-dimethylcarboxylate (FDMC, R=CH 3 ), and the FDMC is as shown in Scheme 1 below, bio 2,5-furandicarboxylic acid by oxidizing 5-hydroxymethylfurfural (HMF), known as a platform molecule derived from biomass, in the presence of oxygen. , FDCA), and it is known that the FDCA can be prepared by reacting with methanol (CH 3 OH).

[반응식 1][Scheme 1]

Figure 112018067311764-pat00002
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또한, 문헌 [ChemSusChem 2008, 1, 75-78]은 하기 반응식 2에 나타낸 바와 같이, HMF를 산소의 존재하에 메탄올과 반응시켜 연속적으로 에스테르화시킴으로써 FDMC를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 구체적으로, 상기 문헌은 오토클레이브(autoclave) 반응기에 HMF, 메탄올, 촉매로서 Au/TiO2 및 염기로서 소듐 메톡사이드를 투입한 후 실온에서 산소 압력하에 호기성 산화반응(aerobic oxidation)을 수행하면, HMF의 알데하이드기가 히드록시메틸기보다 빠르게 산화되어 5-히드록시메틸 메틸푸로에이트(5-hydroxymethyl methylfuroate, HMMF)가 생성되고, 그 후 반응기의 온도를 130℃까지 증가시키면 긴 반응시간 동안 상기 히드록시메틸기를 추가로 산화되어 메틸 5-포밀-2-푸로에이트(methyl 5-formyl-2-furoate, MFF)가 생성되고, 계속 산화반응이 진행되어 최종적으로 FDMC를 수득할 수 있다고 기재하고 있다. Also, see ChemSusChem 2008 , 1, 75-78] discloses a method of preparing FDMC by continuously esterifying HMF by reacting with methanol in the presence of oxygen, as shown in Scheme 2 below. Specifically, the document discloses that HMF, methanol, Au/TiO 2 as a catalyst and sodium methoxide as a base are added to an autoclave reactor, and then aerobic oxidation is performed under oxygen pressure at room temperature. The aldehyde group of is oxidized faster than the hydroxymethyl group to produce 5-hydroxymethyl methylfuroate (HMMF). After that, if the temperature of the reactor is increased to 130° C., the hydroxymethyl group is It is described that it is further oxidized to produce methyl 5-formyl-2-furoate (MFF), and the oxidation reaction is continued to finally obtain FDMC.

[반응식 2][Scheme 2]

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그러나, 상기 방법들은 모두 출발물질로서 6탄당인 HMF를 이용한 것으로, HMF는 식용작물에 해당되는 프럭토스(fructose, C6H12O6)를 원료로 하여 액체 상태로 생성되기 때문에 분리 정제가 어렵고, 대량 생산하기에는 한계가 있다. 또한, HMF의 산화반응이 순산소 또는 공기를 이용하므로 고온고압의 반응시에 폭발의 위험성이 크다. However, all of the above methods use HMF, which is a hexasaccharide, as a starting material, and since HMF is produced in a liquid state using fructose (C 6 H 12 O 6 ) corresponding to an edible crop, it is difficult to separate and purify it. However, there is a limit to mass production. In addition, since the oxidation reaction of HMF uses pure oxygen or air, there is a high risk of explosion during a high temperature and high pressure reaction.

특히, 반응식 2에서 HMF의 산화반응은 다소 고가의 Au/TiO2 촉매를 사용하면서 염기의 존재하에 수행되고 있어, 보다 경제적이면서 온화한 조건으로 2,5-퓨란디알킬카르복실레이트를 제조하는 방법이 요구되고 있다.In particular, the oxidation reaction of HMF in Reaction Scheme 2 is carried out in the presence of a base while using a somewhat expensive Au/TiO 2 catalyst, so the method of preparing 2,5-furandialkylcarboxylate under more economical and mild conditions is Is required.

따라서, 본 발명은 2,5-퓨란디알킬카르복실레이트(FDAC)의 제조에 있어서 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 한 목적은 보다 경제적으로 고수율의 FDAC를 제조할 수 있는 새로운 방법을 제공하는 것이다.Therefore, the present invention is to solve the above problems in the production of 2,5-furandialkylcarboxylate (FDAC), one object of the present invention is a novel method that can more economically produce a high yield of FDAC To provide a way.

본 발명은 하기 화학식 I의 2,5-퓨란디알킬카르복실레이트(FDAC)의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 제조방법은 The present invention relates to a method for preparing 2,5-furandialkylcarboxylate (FDAC) of the following formula (I), wherein the method of the present invention is

(i) 화학식 II의 퍼퓨랄을 촉매의 존재하에 알코올과 반응시키는 산화반응(oxidation)을 수행하여 화학식 III의 화합물을 수득하는 단계;(i) performing an oxidation reaction of reacting furfural of Formula II with alcohol in the presence of a catalyst to obtain a compound of Formula III;

(ii) 상기 화학식 III의 화합물을 N-브로모석신이미드(N-bromosuccinimide, NBS)로 브롬화시켜 화학식 IV의 화합물을 수득하는 단계; 및(ii) brominating the compound of Formula III with N-bromosuccinimide (NBS) to obtain a compound of Formula IV; And

(iii) 상기 화학식 IV의 화합물을 촉매, 리간드 및 염기의 존재하에 알코올 및 일산화탄소와 반응시켜 알콕시카르보닐화(alkoxycarbonylation)를 유도하는 단계를 포함한다.(iii) reacting the compound of Formula IV with alcohol and carbon monoxide in the presence of a catalyst, a ligand, and a base to induce alkoxycarbonylation.

[화학식 II][Formula II]

Figure 112018067311764-pat00004
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[화학식 III][Formula III]

Figure 112018067311764-pat00005
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[화학식 IV][Formula IV]

Figure 112018067311764-pat00006
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[화학식 I][Formula I]

Figure 112018067311764-pat00007
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상기 식에서, R은 C1-C6의 알킬이다.In the above formula, R is C 1 -C 6 alkyl.

또한, 본 발명의 제조방법은 상기 단계(ii)에서, 상기 화학식 IV의 화합물의 추출 과정을 추가로 포함할 수 있다. In addition, the manufacturing method of the present invention may further include an extraction process of the compound of Formula IV in step (ii).

본 발명의 제조방법에 따르면, 출발물질로서 입수가 용이하고 대량 생산이 가능한 화학식 II의 퍼퓨랄을 사용하고 이를 산화시켜 수득한 화학식 III의 알킬 2-푸로에이트를 값싼 NBS로 브롬화시킨 후 알콕시카르보닐화를 수행하는 일련의 공정을 통해, 보다 경제적으로 고수율의 2,5-퓨란디알킬카르복실레이트(FDAC)를 제조할 수 있다.According to the production method of the present invention, an alkyl 2-furoate of formula III obtained by using perfural of formula II, which is easy to obtain and can be mass produced as a starting material, is oxidized and then brominated with cheap NBS, Through a series of processes for performing the nilation, it is possible to more economically produce a high yield of 2,5-furandialkylcarboxylate (FDAC).

이하, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor appropriately defines the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be done.

본 발명은 화학식 I의 2,5-퓨란디알킬카르복실레이트(furan-2,5-dialkylcarboxylate, FDAC)의 제조방법에 관한 것이며, 본 발명의 제조방법을 하기 반응식 3을 참조로 하여 단계별로 상세하게 설명한다.The present invention relates to a method for preparing 2,5-furandialkylcarboxylate (FDAC) of Formula I, and the method for preparing the present invention is detailed step by step with reference to Scheme 3 below. Explain clearly.

[반응식 3][Scheme 3]

Figure 112018067311764-pat00008
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상기 식에서, R은 C1-C6의 알킬이다.In the above formula, R is C 1 -C 6 alkyl.

본 명세서에서 사용되는 C1-C6의 알킬은 탄소수가 1 내지 6개로 구성된 직쇄형 또는 분지형의 1가 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, n-펜틸, n-헥실 등이 포함될 수 있다.As used herein, C 1 -C 6 alkyl refers to a straight-chain or branched monovalent hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms, for example methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n- Butyl, i-butyl, t-butyl, n-pentyl, n-hexyl, and the like may be included.

제1 단계First step : 산화반응에 의한 화학식 III의 화합물의 생성: Generation of compound of formula III by oxidation reaction

본 발명의 제조방법의 제1 단계에서는 출발물질로서 화학식 II의 퍼퓨랄(furfural)을 사용하고, 이를 촉매의 존재하에 알코올(ROH)과 반응시키는 산화반응(oxidation)을 수행하여 화학식 III의 알킬 2-푸로에이트(alkyl 2-furoate)를 수득한다. In the first step of the preparation method of the present invention, furfural of formula II is used as a starting material, and an oxidation reaction in which it reacts with alcohol (ROH) in the presence of a catalyst is carried out to obtain alkyl 2 of formula III. -To obtain the furoate (alkyl 2-furoate).

상기 출발물질로 사용된 화학식 II의 퍼퓨랄은 비식용작물의 목질계 바이오매스(biomass)를 처리하여 단일 분자로 분해하여 얻은 자일로스(xylose, C5H10O5)를 원료로 하여, 이를 산성 조건하에서 탈수반응시켜 제조되는 대표적인 바이오매스(biomass) 유래의 5탄당 화합물이다. The furfural of Formula II used as the starting material is made from xylose (C 5 H 10 O 5 ) obtained by decomposing it into a single molecule by treating the lignocellulosic biomass of non-edible crops. It is a typical biomass-derived pentose compound prepared by dehydrating under acidic conditions.

이러한 퍼퓨랄은 흰색 고체의 형태로 제조되어 분리정제가 용이함에 따라, 상품화되어 중국에서 대량 생산되고 있다. 따라서, 퍼퓨랄을 FDAC 제조를 위한 출발물질로 사용하는 경우 식용작물을 원료로 하여 제조되는 HMF에 비해 입수가 용이하고 분리정제의 면에서도 유리하여, FDAC를 경제적으로 제조하는데 기여할 수 있다.These furfurals are manufactured in the form of white solids and are commercialized and mass-produced in China as they are easily separated and purified. Therefore, when furfural is used as a starting material for FDAC manufacturing, it is easier to obtain than HMF manufactured using edible crops as a raw material, and is advantageous in terms of separation and purification, thus contributing to economically manufacturing FDAC.

상기 화학식 II의 퍼퓨랄의 산화를 위해 알코올이 사용되며, 상기 알코올은 메탄올, 에탄올, 이소 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올 또는 이들의 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 이러한 알코올은 화학식 II의 퍼퓨랄 1몰을 기준으로 1 내지 50 L, 상세하게는 5 내지 20 L의 양으로 사용될 수 있다.An alcohol is used for the oxidation of the furfural of Formula II, and the alcohol may be methanol, ethanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, or a mixture of two or more thereof. These alcohols may be used in an amount of 1 to 50 L, specifically 5 to 20 L, based on 1 mole of furfural of Formula II.

상기 산화반응의 촉매로는 Au-HAP(hydroxyapatite)가 사용될 수 있다. 상기 Au-HAP는 지지체 물질인 HAP가 저렴하여, 상기 반응식 2의 기존 방법에 따른 HMC의 산화반응에 사용된 Au-TiO2 등의 촉매 보다 경제적 측면에서 유리하다. 상기 촉매의 양은 반응을 촉진시킬 수 있는 수준이면 특별히 제한되지 않는다.As a catalyst for the oxidation reaction, Au-HAP (hydroxyapatite) may be used. The Au-HAP is cheaper in HAP, which is a support material, and is more economical than a catalyst such as Au-TiO 2 used in the oxidation reaction of HMC according to the conventional method of Scheme 2. The amount of the catalyst is not particularly limited as long as it is a level capable of accelerating the reaction.

상기 산화반응은 고압 반응기에서 공기 압력 100 내지 400 psi, 상세하게는 200 내지 400 psi, 보다 상세하게는 200 내지 300 psi의 조건하에 수행되며, 이러한 압력 조건에서는 폭발반응 없이 산화반응을 수행할 수 있다.The oxidation reaction is carried out in a high-pressure reactor under conditions of air pressure of 100 to 400 psi, specifically 200 to 400 psi, and more specifically 200 to 300 psi, and under such pressure conditions, the oxidation reaction can be performed without an explosion reaction. .

또한, 상기 산화반응은 80 내지 120℃, 상세하게는 90 내지 100℃의 온도에서 0.5 내지 12 시간, 상세하게는 0.5 내지 10 시간, 보다 상세하게는 0.5 내지 5 시간 동안 수행될 수 있다. Further, the oxidation reaction may be performed at a temperature of 80 to 120°C, specifically 90 to 100°C for 0.5 to 12 hours, specifically 0.5 to 10 hours, and more specifically 0.5 to 5 hours.

이와 같이, 본 발명에 따른 산화반응은 상기 반응식 2의 기존 방법에 따른 HMC의 산화반응에 비해 비교적 온화한 조건에서도 고수율 및 고선택도로 화학식 III의 알킬 2-푸로에이트를 수득할 수 있다.As described above, the oxidation reaction according to the present invention can obtain the alkyl 2-furoate of Formula III with high yield and high selectivity even under relatively mild conditions compared to the oxidation reaction of HMC according to the conventional method of Scheme 2.

제2 단계Second stage : 브롬화에 의한 화학식 IV의 화합물의 생성: Generation of compound of formula IV by bromination

본 발명의 제조방법의 제2 단계에서는 상기 화학식 III의 화합물을 N-브로모석신이미드(N-bromosuccinimide, NBS)로 브롬화시켜 화학식 IV의 알킬 5-브로모-2-푸로에이트(알킬 5-bromo-2-furoate)를 수득한다.In the second step of the preparation method of the present invention, the compound of Formula III is brominated with N-bromosuccinimide (NBS) to obtain an alkyl 5-bromo-2-furoate (alkyl 5- bromo-2-furoate) is obtained.

상기 브롬화에 사용된 NBS는 값싸게 구입할 수 있는 브롬화제로서, 위험하고 다루기 힘든 브롬을 직접 사용하는 것보다 안전하게 브롬화 과정을 수행할 수 있으며, 추후 다시 재생하여 사용할 수 있는 점에서 유리하다.The NBS used for bromination is an inexpensive brominating agent, and is advantageous in that it can safely perform the bromination process than directly using dangerous and intractable bromine, and can be recycled and used later.

상기 NBS는 화학식 III의 화합물 1몰을 기준으로 0.5 내지 2몰, 상세하게는 0.5 내지 1.6몰로 사용될 수 있다. The NBS may be used in an amount of 0.5 to 2 moles, specifically 0.5 to 1.6 moles, based on 1 mole of the compound of Formula III.

상기 브롬화 반응은 용매를 사용하여 수행되며, 상기 용매로는 아세토니트릴, N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 등이 사용될 수 있다.The bromination reaction is carried out using a solvent, and acetonitrile, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and the like may be used as the solvent.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 단계 반응은, 화학식 III의 화합물 및 NBS를 각각 용매에 용해하여 용액을 준비하고, 화학식 III의 화합물의 용액을 반응기에 투입하고, 이어서 NBS의 용액을 적가하는 방식으로 진행될 수 있고, 이때, NBS의 용액을 한번에 첨가하거나, 여러 번에 걸쳐서 순차적으로 첨가할 수 있다. 또는 상기 제2 단계 반응은, 화학식 III의 화합물 및 NBS를 한 번에 용매에 용해시켜서 반응을 진행시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the second step reaction, the compound of Formula III and NBS are dissolved in a solvent to prepare a solution, and a solution of the compound of Formula III is added to the reactor, and then the solution of NBS is It may proceed in a dropwise manner, and at this time, the solution of NBS may be added at once, or may be added sequentially over several times. Alternatively, the second step reaction may proceed by dissolving the compound of Formula III and NBS in a solvent at once.

상기 브롬화 반응의 반응 온도는 20 내지 70 ℃, 상세하게는 30 내지 60 ℃일 수 있고, 반응 시간은 2 내지 6 시간, 상세하게는 3 내지 5 시간일 수 있다.The reaction temperature of the bromination reaction may be 20 to 70°C, specifically 30 to 60°C, and the reaction time may be 2 to 6 hours, specifically 3 to 5 hours.

본 발명의 제조방법은 상기 브롬화로부터 수득된 화학식 IV의 화합물의 순도를 높이기 위한 추출과정을 포함할 수 있다. 상기 추출과정은 에테르를 이용한 추출 방식으로 수행될 수 있다. The manufacturing method of the present invention may include an extraction process to increase the purity of the compound of formula IV obtained from the bromination. The extraction process may be performed in an extraction method using ether.

제3 단계Step 3 : 알콕시카르보닐화에 의한 화학식 I의 화합물의 생성: Generation of compounds of formula I by alkoxycarbonylation

본 발명의 제조방법의 제3 단계에서는 고압 반응기에서 상기 화학식 IV의 화합물을 팔라듐 아세테이트(Pd(OAc)2)와 같은 촉매의 존재하에 알코올(ROH) 및 일산화탄소(CO)와 반응시켜 알콕시카르보닐화(alkoxycarbonylation)를 유도하여, 목적 화합물인 화학식 I의 2,5-퓨란디알킬카르복실레이트(FDAC)를 수득한다.In the third step of the manufacturing method of the present invention, the compound of Formula IV is reacted with alcohol (ROH) and carbon monoxide (CO) in the presence of a catalyst such as palladium acetate (Pd(OAc) 2 ) in a high-pressure reactor to alkoxycarbonylation. (alkoxycarbonylation) was induced to obtain the target compound, 2,5-furandialkylcarboxylate (FDAC) of formula (I).

상기 알코올은 메탄올, 에탄올, 이소 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올 또는 이들의 2종 이상의 혼합물일 수 있다.The alcohol may be methanol, ethanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, or a mixture of two or more thereof.

이번 단계에서 이용되는 일산화탄소(CO)는 σ-도너(donor) 및 π-어셉터(accepter)로 작용할 수 있어 반응성이 우수한 화합물이다. Carbon monoxide (CO) used in this step is a highly reactive compound because it can act as a σ-donor and a π-acceptor.

예컨대, 본 단계에서 알코올로서 메탄올이 사용되는 경우, 화학식 IV의 화합물(MBF)이 촉매와 반응하여 산화적 첨가(oxidative addition)에 의해 PdII(Br)(MF)이 생성된 후, CO에 의해 생성된 PdII(Br)(MF)(CO) 복합체가 생성되고, 이어서 CO의 이동삽입반응(migratory insertion)을 통해 PdII(Br)(CO-MF)가 생성된다. 염기성 조건에서 메탄올 양성자가 해리되면서 생성된 PdII(OMe)(CO-MF) 복합체 내에서 OMe와 CO-MF 리간드가 환원성 제거반응(reductive elimination)을 통해 화학식 I 화합물 및 부산물로 HBr이 생성된다.For example, when methanol is used as the alcohol in this step, the compound of formula IV (MBF) reacts with the catalyst to produce Pd II (Br) (MF) by oxidative addition, and then by CO The resulting Pd II (Br)(MF)(CO) complex is produced, and then Pd II (Br)(CO-MF) is produced through migration of CO. In the Pd II (OMe) (CO-MF) complex produced by dissociation of methanol protons under basic conditions, HBr is produced as a compound of Formula I and a by-product through reductive elimination of OMe and CO-MF ligands.

이때, 상기 화학식 IV의 화합물의 알콕시카르보닐화를 위해, 상기 알코올은 화학식 IV의 화합물 1몰을 기준으로 3 내지 15 L, 상세하게는 5 내지 10 L의 양으로 사용될 수 있다. At this time, for the alkoxycarbonylation of the compound of Formula IV, the alcohol may be used in an amount of 3 to 15 L, specifically 5 to 10 L, based on 1 mole of the compound of Formula IV.

또한, CO는 반응기내 압력이 800 내지 1200 psi, 또는 900 내지 1000 psi, 특히 1000 psi의 압력을 유지하는 양으로 사용될 수 있다.In addition, CO may be used in an amount that maintains a pressure in the reactor of 800 to 1200 psi, or 900 to 1000 psi, particularly 1000 psi.

상기 알콕시카르보닐화에 사용되는 촉매인 팔라듐 아세테이트(Pd(OAc)2)는 화학식 IV의 화합물 및 촉매의 몰비는 50:1 내지 500:1, 상세하게는 100:1 내지 300:1가 되도록 사용될 수 있다.Palladium acetate (Pd(OAc) 2 ), the catalyst used for the alkoxycarbonylation, is used so that the molar ratio of the compound of Formula IV and the catalyst is 50:1 to 500:1, specifically 100:1 to 300:1. I can.

상기 촉매는 리간드와 함께 사용될 수 있으며, 상기 리간드의 예로는 잔포스(Xantphos), 디(1-아다만트릴)-n-부틸포스핀(Di(1-adamantyl)-n-butylphosphine, cataCXium® A), 등이 있으며, 특히 잔포스(Xantphos)가 리간드로서 사용될 때 알콕시카르보닐화 반응을 보다 효율적으로 촉진할 수 있다. The catalyst may be used with a ligand, examples of the ligand include Xantphos, di(1-adamantyl)-n-butylphosphine (Di(1-adamantyl)-n-butylphosphine, cataCXium ® A ), and the like, in particular, when Xantphos is used as a ligand, the alkoxycarbonylation reaction can be more efficiently promoted.

상기 촉매 및 리간드는 1:1 내지 1:3의 몰비, 상세하게는 1:2 내지 1:3의 몰비로 사용될 수 있으며, 특히 1:3의 몰비가 목적 화합물의 선택도 및 수율 측면에서 유리하다.The catalyst and the ligand may be used in a molar ratio of 1:1 to 1:3, specifically 1:2 to 1:3, and in particular, a molar ratio of 1:3 is advantageous in terms of selectivity and yield of the target compound. .

또한, 상기 알콕시카르보닐화는 염기의 존재하에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 염기로는 1-메틸 이미다졸(1-methyl imidazole)와 같은 알킬 이미다졸, 시클로헥실아민(cyclohexylamine), 헥실아민(hexylamine)과 같은 알킬아민(akylamine), 소듐 메톡사이드와 같은 금속 메톡사이드, 또는 KOH가 사용될 수 있으며, 특히 1-메틸 이미다졸(1-methyl imidazole)이 바람직하다. 이들 염기는 반응물인 화학식 IV의 화합물 및 염기의 몰비가 1:1 내지 1:2가 되도록 사용될 수 있다. In addition, the alkoxycarbonylation is preferably carried out in the presence of a base. Examples of the base include alkyl imidazole such as 1-methyl imidazole, alkyl amine such as cyclohexylamine, hexylamine, metal methoxide such as sodium methoxide, Alternatively, KOH may be used, and in particular, 1-methyl imidazole is preferred. These bases may be used such that the molar ratio of the compound of formula IV as a reactant and the base is 1:1 to 1:2.

상기 촉매와 리간드는 상기한 바와 같이 단순 혼합의 형태로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 이들을 복합화하여 금속 화합물의 형태로도 사용될 수 있다. 즉, 촉매와 리간드를 염기의 존재하에 메탄올, 아세톤 등과 같은 용매에 첨가하고 상온에서 일정 시간 동안 교반하에 반응시킨 후 건조하여 금속 화합물을 수득한 후, 이를 알콕시카르보닐화 반응에 사용할 수 있다. 이러한 촉매 및 리간드를 복합화하여 사용하는 경우 단순 혼합의 경우에 비해 리간드의 사용 비율을 줄이는 면에서 유리하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 촉매 및 리간드의 복합화시에 촉매, 리간드 및 염기를 1:2:2의 몰비로 사용할 수 있다. As described above, the catalyst and ligand may be used not only in the form of simple mixing, but also may be used in the form of a metal compound by combining them. That is, a catalyst and a ligand are added to a solvent such as methanol or acetone in the presence of a base, reacted at room temperature for a certain period of time under stirring, and then dried to obtain a metal compound, which can be used for an alkoxycarbonylation reaction. When using such a catalyst and a ligand in combination, it is advantageous in terms of reducing the ratio of the ligand used compared to the case of simple mixing. According to an embodiment of the present invention, when the catalyst and the ligand are complexed, the catalyst, the ligand, and the base may be used in a molar ratio of 1:2:2.

한편, 상기 알콕시카르보닐화는 고압 반응기에서 90 내지 110℃, 상세하게는 100 내지 110℃의 온도에서 4 내지 15시간, 또는 5 내지 7시간 동안 수행될 수 있다. Meanwhile, the alkoxycarbonylation may be carried out in a high-pressure reactor at a temperature of 90 to 110°C, specifically 100 to 110°C for 4 to 15 hours, or 5 to 7 hours.

상기한 바와 같이, 입수가 용이한 화학식 II의 퍼퓨랄을 산화시켜 수득한 화학식 III의 알킬 2-푸로에이트를 NBS로 브롬화시킨 후, 반응성이 우수한 CO를 이용하여 알콕시카르보닐화를 수행하는 일련의 공정을 수행하는 본 발명의 제조방법에 따르면, 고수율의 FDAC를 보다 경제적으로 제조할 수 있다.As described above, after bromination of alkyl 2-furoate of formula III obtained by oxidizing perfural of formula II, which is readily available, with NBS, a series of alkoxycarbonylation is performed using CO having excellent reactivity. According to the manufacturing method of the present invention performing the process, it is possible to more economically manufacture the FDAC of high yield.

이와 같이 제조된 FDAC는 중합체, 정밀 화학제품, 의약 및 농약 분야에서 테레프탈산을 대체할 수 있는 친환경적인 단량체로서 사용될 수 있으며, 예컨대 폴리에틸렌 푸라노에이트(polyethyle.ne furanoate, PEF)와 같은 생분해성 고분자를 제조하는데 유용하게 사용될 수 있다.FDAC thus prepared can be used as an eco-friendly monomer that can replace terephthalic acid in the fields of polymers, fine chemicals, pharmaceuticals and agrochemicals. For example, biodegradable polymers such as polyethylene furanoate (PEF) can be used. It can be usefully used in manufacturing.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, examples will be described in detail to aid understanding of the present invention. However, the embodiments according to the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following examples. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.

실시예Example 1: One:

단계 1: Step 1: 메틸methyl 2- 2- 푸로에이트Furoate (methyl 2-(methyl 2- furoatefuroate , MF)(화학식 III의 화합물)의 생성, MF) (compound of formula III)

Figure 112018067311764-pat00009
Figure 112018067311764-pat00009

자기 교반기 및 전기 히터가 장착된 100mL의 고압 스테인리스스틸 반응기에 화학식 II의 퍼퓨랄(0.19g, 2 mmol, furfural(185914), Sigma-Aldrich), 메탄올(20 ml) 및 Au(1.0%)HAP 촉매(0.39g)을 투입하였다. 그 후, 80psi의 산소를 퍼지하여 반응 혼합물로부터 대기를 3회 배기시켰다. 이어서, 반응기의 교반속도를 650rpm으로 하고, 100℃까지 가열하고, 300psi의 공기(air) 압력하에 3시간 동안 반응시켰다. 반응 완료후, 생성물을 실온으로 냉각한 후, 여과 및 건조하여, 목적물인 화학식 III의 화합물(MF)을 수득하였다. 이때, 원료로 사용된 퍼퓨랄(F)의 전환율 CF(%) 및 수득된 목적물(MF)의 수율 YMF(%)을 하기 수학식 1 및 2에 따라 산출하였다. 그 결과, CF은 99.6%, YMF는 98.0%로 확인되었다.In a 100 mL high-pressure stainless steel reactor equipped with a magnetic stirrer and electric heater, furfural of formula II (0.19 g, 2 mmol, furfural (185914), Sigma-Aldrich), methanol (20 ml) and Au (1.0%) HAP catalyst (0.39g) was added. Thereafter, 80 psi of oxygen was purged to evacuate the atmosphere three times from the reaction mixture. Subsequently, the stirring speed of the reactor was set to 650 rpm, heated to 100° C., and reacted for 3 hours under 300 psi of air pressure. After completion of the reaction, the product was cooled to room temperature, filtered and dried to obtain the target compound (MF) of Formula III. At this time, the conversion rate C F (%) of the perfural (F) used as a raw material and the yield Y MF (%) of the obtained target product (MF) were calculated according to Equations 1 and 2 below. As a result, it was confirmed that C F was 99.6% and Y MF was 98.0%.

[수학식 1] [Equation 1]

전환율(%) = [(원료의 반응 몰수)/(투입된 원료의 몰수)]ⅹ100Conversion rate (%) = [(number of moles of raw material reaction)/(number of moles of input raw material)] ⅹ100

[수학식 2][Equation 2]

수율(%)=[(실제 목적물의 생성 몰수)/(이론적 목적물의 생성 몰수)]ⅹ100Yield (%) = [(number of moles of actual target product)/(number of moles of theoretical target product)] ⅹ100

단계 2: Step 2: 메틸methyl 5- 5- 브로모Bromo -2--2- 푸로에이트Furoate (methyl 5-bromo-2-(methyl 5-bromo-2- furoatefuroate , MBF)(화학식 IV의 화합물)의 생성, MBF) (compound of formula IV)

Figure 112018067311764-pat00010
Figure 112018067311764-pat00010

자기 교반기 및 전기 히터가 장착된 100mL의 초자 반응기(glass reactor)에 상기 단계 1에서 수득된 화학식 III의 화합물(MF)(10 mmol)을 용매인 아세토니트릴(CH3CN, 15ml)에 용해시켜 얻은 용액(0.67M)을 투입한 후, 여기에 NBS(N-bromosuccinimide, 16 mmol)을 용매인 아세토니트릴(CH3CN, 15ml)에 용해시켜 얻은 용액(1.07M)을 20분에 걸쳐 서서히 첨가하였다. 이어서, 상기 반응기의 교반속도(500rpm) 및 온도(45℃)를 유지하면서 3시간 동안 반응시켰다.Obtained by dissolving the compound of formula III (MF) (10 mmol) obtained in step 1 in a 100 mL glass reactor equipped with a magnetic stirrer and an electric heater in acetonitrile (CH 3 CN, 15 ml) After the solution (0.67M) was added, a solution (1.07M) obtained by dissolving NBS (N-bromosuccinimide, 16 mmol) in acetonitrile (CH 3 CN, 15ml) was slowly added thereto over 20 minutes. . Then, the reactor was reacted for 3 hours while maintaining the stirring speed (500 rpm) and temperature (45° C.).

다음, 반응 용액을 에테르와 1:4(v/v)의 비율로 혼합하고, 여기에 0.6질량%의 탄산나트륨 수용액을 상기 혼합물 부피의 20배 양으로 첨가하였다. 2시간 동안 교반을 수행한 후, 에테르층에 해당되는 상부층을 분리하였다. 이러한 추출 공정을 3회 반복하였다. 추출된 용액을 무수 황산나트륨(1g)으로 건조하여 물을 제거함으로써 고체 생성물을 수득하였다.Next, the reaction solution was mixed with ether in a ratio of 1:4 (v/v), and a 0.6% by mass aqueous sodium carbonate solution was added thereto in an amount of 20 times the volume of the mixture. After stirring for 2 hours, the upper layer corresponding to the ether layer was separated. This extraction process was repeated three times. The extracted solution was dried over anhydrous sodium sulfate (1 g) to remove water, thereby obtaining a solid product.

수득한 고체 생성물의 순도를 높이기 위해, 고체 생성물 1g당 30ml의 헥산을 첨가하여 녹인 후, 이를 여과한 후 헥산을 증발시켜 순수한 화학식 IV의 화합물을 목적물로서 수득하였다. 이때, 화학식 III의 화합물(MF)의 전환율 CMF(%) 및 화학식 IV의 화합물(MBF)의 수율 YMBF(%)를 단계 1에서와 같은 방식으로 산출하였다. 그 결과, CMF는 96.1%, YMBF는 83.5%로 확인되었다.In order to increase the purity of the obtained solid product, 30 ml of hexane was added and dissolved per 1 g of the solid product, filtered, and then hexane was evaporated to obtain a pure compound of Formula IV as a target product. At this time, the conversion rate C MF (%) of the compound of formula III (MF) and the yield Y MBF (%) of the compound of formula IV (MBF) were calculated in the same manner as in Step 1. As a result, it was confirmed that C MF was 96.1% and Y MBF was 83.5%.

단계 3: Step 3: 퓨란Furan -2,5--2,5- 디메틸카르복실레이트Dimethylcarboxylate (( furanfuran -2,5--2,5- dimethylcarboxylatedimethylcarboxylate , FDMC)(화학식 I의 화합물)의 생성, FDMC) (compound of formula I)

Figure 112018067311764-pat00011
Figure 112018067311764-pat00011

자기 교반기 및 전기 히터가 장착된 100mL의 고압 스테인리스스틸 반응기에 상기 단계 2에서 수득된 화학식 IV의 화합물(3 mmol) 및 메탄올(30 ml)를 투입하였다. 여기에, 촉매로서 Pd(OAc)2(0.03 mmol), 리간드로서 잔포스(xantphos, 0.09 mmol), 염기로서 1-메틸이미다졸(1-methylimidazole, 3 mmol)을 혼합하여 첨가하였다(화학식 IV의 화합물, 촉매, 리간드 및 염기의 몰비 100:1:3:100). 그 후, 80psi의 일산화탄소(CO)를 퍼지하여 반응 혼합물로부터 대기를 3회 배기시켰다. 이어서, 반응기의 교반속도를 750rpm로 하고, 100℃까지 가열하고, CO를 주입하여 1000psi의 압력이 되도록 가압한 후, 5시간 동안 반응시켰다. 반응완료후, 생성물을 실온으로 냉각한 후, 여과 및 건조하여, 목적물인 화학식 I의 화합물(FDMC)을 수득하였다. 이때, 화학식 IV의 화합물(MBF)의 전환율 CMBF(%) 및 화학식 I의 화합물(FDMC)의 수율 YFDMC(%)를 단계 1에서와 같은 방식으로 산출하였다. 그 결과, CMBF는 94.1%, YFDMC를는 94.1%로 확인되었다.The compound of formula IV (3 mmol) and methanol (30 ml) obtained in step 2 were added to a 100 mL high-pressure stainless steel reactor equipped with a magnetic stirrer and an electric heater. Here, Pd(OAc) 2 (0.03 mmol) as a catalyst, xantphos (0.09 mmol) as a ligand, and 1-methylimidazole (3 mmol) as a base were mixed and added (Formula IV The molar ratio of compound, catalyst, ligand and base of 100:1:3:100). Thereafter, 80 psi of carbon monoxide (CO) was purged to exhaust the atmosphere from the reaction mixture three times. Subsequently, the stirring speed of the reactor was set to 750 rpm, heated to 100° C., and then pressurized to a pressure of 1000 psi by injecting CO, and reacted for 5 hours. After completion of the reaction, the product was cooled to room temperature, filtered and dried to obtain the target compound of formula I (FDMC). At this time, the conversion rate C MBF (%) of the compound of formula IV (MBF) and the yield Y FDMC (%) of the compound of formula I (FDMC) were calculated in the same manner as in Step 1. As a result, it was confirmed that C MBF was 94.1% and Y FDMC was 94.1%.

실시예 2 내지 7:Examples 2 to 7:

실시예 1과 동일한 과정을 수행하되, 단계 1에서 표 1에 나타낸 반응조건(반응시간의 변화)을 적용하였으며, 그에 따른 결과를 표 1에 나타내었다. The same procedure as in Example 1 was carried out, but the reaction conditions (change of reaction time) shown in Table 1 were applied in Step 1, and the results are shown in Table 1.

Au(1.0%)HAP 촉매 함량(g)Au (1.0%) HAP catalyst content (g) 반응시간
(h)
Reaction time
(h)
반응온도
(℃)
Reaction temperature
(℃)
반응압력
(공기, psi)
Reaction pressure
(Air, psi)
화학식 III의 화합물의 수득결과Results of the compound of formula III
CF(%)C F (%) YMF(%)Y MF (%) 실시예 1Example 1 0.390.39 33 100100 300300 99.699.6 98.098.0 실시예 2Example 2 0.390.39 0.50.5 100100 300300 75.075.0 74.474.4 실시예 3Example 3 0.390.39 1One 100100 300300 834834 83.283.2 실시예 4Example 4 0.390.39 1.51.5 100100 300300 87.287.2 85.985.9 실시예 5Example 5 0.390.39 22 100100 300300 90.590.5 90.290.2 실시예 6Example 6 0.390.39 2.52.5 100100 300300 97.697.6 97.697.6 실시예 7Example 7 0.360.36 55 100100 300300 99.899.8 98.898.8

실시예Example 8 내지 10: 8 to 10:

실시예 1과 동일한 과정을 수행하되, 단계 1에서 표 2에 나타낸 반응조건(반응물 및 촉매의 함량 변화)을 적용하였으며, 그에 따른 결과를 표 2에 나타내었다.The same procedure as in Example 1 was performed, but the reaction conditions (changes in the content of reactants and catalysts) shown in Table 2 were applied in step 1, and the results are shown in Table 2.

퍼퓨랄
(mmol)
Perfural
(mmol)
Au(1.0%)HAP 촉매 함량(g)Au (1.0%) HAP catalyst content (g) 화학식 III의 화합물의 수득결과Results of the compound of formula III
CF(%)C F (%) YMF(%)Y MF (%) 실시예 1Example 1 22 0.390.39 99.699.6 98.098.0 실시예 8Example 8 1.81.8 0.350.35 97.197.1 96.596.5 실시예 9Example 9 1.61.6 0.320.32 96.896.8 95.995.9 실시예 10Example 10 1.41.4 0.270.27 94.994.9 94.494.4

실시예Example 11 내지 14: 11 to 14:

실시예 1과 동일한 과정을 수행하되, 단계 1에서 표 3에 나타낸 반응조건(반응온도 및 반응압력의 변화)을 적용하였으며, 그에 따른 결과를 표 3에 나타내었다. The same procedure as in Example 1 was performed, but the reaction conditions (changes in reaction temperature and reaction pressure) shown in Table 3 were applied in Step 1, and the results are shown in Table 3.

Au(1.0%)HAP 촉매 함량(g)Au (1.0%) HAP catalyst content (g) 반응시간
(h)
Reaction time
(h)
반응온도
(℃)
Reaction temperature
(℃)
반응압력
(공기, psi)
Reaction pressure
(Air, psi)
화학식 III의 화합물의 수득결과Results of the compound of formula III
CF(%)C F (%) YMF(%)Y MF (%) 실시예 1Example 1 0.390.39 33 100100 300300 99.699.6 98.098.0 실시예 11Example 11 0.390.39 33 8080 300300 83.983.9 82.482.4 실시예 12Example 12 0.390.39 33 120120 300300 99.799.7 99.299.2 실시예 13Example 13 0.390.39 33 100100 200200 96.696.6 94.294.2 실시예 14Example 14 0.390.39 33 100100 400400 99.699.6 98.798.7

실시예 15 내지 17:Examples 15-17:

실시예 1과 동일한 과정을 수행하되, 단계 2에서 표 4에 나타낸 반응조건(반응물의 농도변화)를 적용하였으며, 그에 따른 결과를 표 4에 나타내었다. 표 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 단계 2에서 사용된 반응물인 화학식 III의 화합물(MF)의 농도가 0.67M일 때(실시예 1), 반응물의 전환율(CMF) 및 목적물인 화학식 IV의 화합물(MBF)의 수율(YMBF) 모두에서 우수한 효과를 나타내었다. 한편, 실시예 17의 경우, 반응물과 NBS를 한꺼번에 용해시키고 반응시킴에 따라 부반응이 일어나 수율이 떨어진 것으로 여겨진다.The same procedure as in Example 1 was carried out, but the reaction conditions (concentration of reactants) shown in Table 4 were applied in Step 2, and the results are shown in Table 4. As can be seen in Table 4, when the concentration of the compound of formula III (MF) used in step 2 is 0.67 M (Example 1), the conversion rate of the reactant (C MF ) and the target compound of formula IV It exhibited an excellent effect on both the yield (Y MBF) of (MBF). On the other hand, in the case of Example 17, as the reactant and NBS were dissolved and reacted at once, a side reaction occurred and the yield was considered to have decreased.

화학식 III의 화합물(10 mmol)이 용해된 용액의 농도(M)
(용매 사용량)
Concentration of a solution in which the compound of formula III (10 mmol) is dissolved (M)
(Solvent consumption)
NBS(1.6mmol)이 용해된 용액의 농도(M)
(용매 사용량)
Concentration of solution in which NBS (1.6 mmol) is dissolved (M)
(Solvent consumption)
화학식 IV의 화합물의 수득결과Results of the compound of formula IV
CMF(%)C MF (%) YMBF(%)Y MBF (%) 실시예 1Example 1 0.67M
(CH3CN 15ml)
0.67M
(CH 3 CN 15ml)
1.07M
(CH3CN 15ml)
1.07M
(CH 3 CN 15ml)
96.196.1 83.583.5
실시예 15Example 15 2M(CH3CN 5ml)2M (CH 3 CN 5ml) 0.64
CH3CN 25ml)
0.64
CH 3 CN 25ml)
97.097.0 77.477.4
실시예 16Example 16 0.5M(CH3CN 20ml)0.5M (CH 3 CN 20ml) 1.6M
(CH3CN 10ml)
1.6M
(CH 3 CN 10ml)
98.498.4 76.776.7
실시예 17Example 17 CH3CN 30ml에 화학식 III의 화합물 10 mmol 및 NBS 1.6mmol을 한번에 용해시킴Dissolve 10 mmol of the compound of formula III and 1.6 mmol of NBS in 30 ml of CH 3 CN at once. 100100 63.163.1

실시예Example 18 내지 20: 18 to 20:

실시예 1과 동일한 과정을 수행하되, 단계 3에서 표 5에 나타낸 반응조건(염기 종류의 변화)를 적용하였으며, 그에 따른 결과를 표 5에 나타내었다. 표 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 염기로서 1-메틸 이미다졸을 사용한 실시예 1이 반응물인 화학식 IV의 화합물(MBF)의 전환율(CMBF) 및 목적물인 화학식 I의 화합물(FDMC)의 수율(YFDMC) 모두에서 우수한 효과를 나타내었다.The same procedure as in Example 1 was carried out, but the reaction conditions (change of base type) shown in Table 5 were applied in Step 3, and the results are shown in Table 5. As can be seen in Table 5, the conversion rate (C MBF ) of the compound of formula IV (MBF) as the reaction product of Example 1 using 1-methyl imidazole as the base and the yield of the compound of formula I (FDMC) as the target product ( Y FDMC ) showed excellent effects in all.

염기base 단계 3에서 염기 종류에 따른 화학식 I의 화합물(FDMC)의 수득결과Results of obtaining the compound of formula I (FDMC) according to the base type in step 3 CMBF(%)C MBF (%) YFDMC(%)Y FDMC (%) 실시예 1Example 1 1-메틸 이미다졸1-methyl imidazole 94.194.1 94.194.1 실시예 18Example 18 시클로헥실아민Cyclohexylamine 90.890.8 90.290.2 실시예 19Example 19 헥실아민Hexylamine 85.485.4 82.982.9 실시예 20Example 20 KOHKOH 97.597.5 62.662.6 실시예 21Example 21 소듐 메톡사이드Sodium methoxide 100100 81.381.3

실시예Example 22: 22:

실시예 1과 동일한 과정을 수행하되, 단계 3에서 표 6에 나타낸 반응조건(리간드 종류의 변화)를 적용하였으며, 그에 따른 결과를 표 6에 나타내었다. 표 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 리간드로서 잔포스(Xantphos)를 사용한 실시예 1이 화학식 IV의 화합물(MBF)의 전환율(CMBF) 및 화학식 I의 화합물(FDMC)의 수율(YFDMC) 모두에서 우수한 효과를 나타내었다.The same procedure as in Example 1 was performed, but the reaction conditions (change of ligand type) shown in Table 6 were applied in Step 3, and the results are shown in Table 6. As can be seen in Table 6, in Example 1 using Xantphos as a ligand, both the conversion rate of the compound of formula IV (MBF) (C MBF ) and the yield of the compound of formula I (FDMC) (Y FDMC ) Showed an excellent effect.

리간드Ligand 단계 3에서 리간드 종류에 따른 화학식 I의 화합물(FDMC)의 수득결과The result of obtaining the compound of formula I (FDMC) according to the kind of ligand in step 3 CMBF(%)C MBF (%) YFDMC(%)Y FDMC (%) 실시예 1Example 1 XantphosXantphos 94.194.1 94.194.1 실시예 22Example 22 cataCXium AcataCXium A 86.986.9 65.365.3 Xantphos

Figure 112018067311764-pat00012
cataCXium A
Figure 112018067311764-pat00013
Xantphos
Figure 112018067311764-pat00012
cataCXium A
Figure 112018067311764-pat00013

실시예Example 23 내지 24: 23 to 24:

실시예 1과 동일한 과정을 수행하되, 단계 3에서 표 7에 나타낸 반응조건(촉매 및 리간드의 사용량 변화)를 적용하였으며, 그에 따른 결과를 표 7에 나타내었다. 표 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 촉매 및 리간드가 1:3의 몰비로 사용된 실시예 1 및 실시예 21이 화학식 IV의 화합물(MBF)의 전환율(CMBF) 및 화학식 I의 화합물(FDMC)의 수율(YFDMC) 모두에서 우수한 효과를 나타내었다.The same procedure as in Example 1 was carried out, but in step 3, the reaction conditions (changes in the amount of catalyst and ligand used) shown in Table 7 were applied, and the results are shown in Table 7. As can be seen in Table 7, Example 1 and Example 21 in which the catalyst and the ligand were used in a molar ratio of 1:3 were the conversion ratio of the compound of formula IV (MBF) (C MBF ) and the compound of formula I (FDMC) It showed excellent effects in both the yield (Y FDMC ).

촉매catalyst 리간드Ligand 촉매:리간드
(몰비)
Catalyst: Ligand
(Molar ratio)
단계 3에서 촉매 및 리간드의 몰비에 따른 화학식 I의 화합물(FDMC)의 수득결과The result of obtaining the compound of formula I (FDMC) according to the molar ratio of the catalyst and the ligand in step 3
CMBF(%)C MBF (%) YFDMC(%)Y FDMC (%) 실시예 1Example 1 0.03mmol0.03mmol 0.09mmol0.09mmol 1:31:3 94.194.1 94.194.1 실시예 23Example 23 0.03mmol0.03mmol 0.06mmol0.06mmol 1:21:2 91.491.4 91.291.2 실시예 24Example 24 0.03mmol0.03mmol 0.03mmol0.03mmol 1:11:1 81.181.1 74.174.1

실시예Example 25 내지 28: 25 to 28:

실시예 23과 동일한 과정을 수행하되, 단계 3에서 표 8에 나타낸 반응조건(반응시간의 변화)를 적용하였으며, 그에 따른 결과를 표 8에 나타내었다. The same procedure as in Example 23 was performed, but the reaction conditions (change of reaction time) shown in Table 8 were applied in Step 3, and the results are shown in Table 8.

반응시간(h)Reaction time(h) 단계 3에서 반응시간에 따른 화학식 I의 화합물(FDMC)의 수득결과Results of obtaining the compound of formula I (FDMC) according to the reaction time in step 3 CMBF(%)C MBF (%) YFDMC(%)Y FDMC (%) 실시예 23Example 23 55 91.491.4 91.291.2 실시예 25Example 25 33 65.665.6 51.151.1 실시예 26Example 26 44 91.591.5 82.282.2 실시예 27Example 27 77 100100 98.498.4 실시예 28Example 28 1515 100100 98.398.3

실시예Example 28: 28:

실시예 23과 동일한 과정을 수행하되, 단계 3에서 표 9에 나타낸 반응조건(반응온도의 변화)를 적용하였으며, 그에 따른 결과를 표 9에 나타내었다. 표 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 동일한 조건하에서 반응온도가 100℃일 때(실시예 23), 화학식 IV의 화합물(MBF)의 전환율(CMBF) 및 화학식 I의 화합물(FDMC)의 수율(YFDMC) 모두에서 우수한 효과를 나타내었다.The same procedure as in Example 23 was carried out, but the reaction conditions (change of reaction temperature) shown in Table 9 were applied in step 3, and the results are shown in Table 9. As can be seen in Table 9, when the reaction temperature is 100°C under the same conditions (Example 23), the conversion rate of the compound of formula IV (MBF) (C MBF ) and the yield of the compound of formula I (FDMC) (Y FDMC ) showed excellent effects in all.

반응온도(℃)Reaction temperature(℃) 단계 3에서 반응온도에 따른 화학식 I의 화합물(FDMC)의 수득결과Results of obtaining the compound of formula I (FDMC) according to the reaction temperature in step 3 CMBF(%)C MBF (%) YFDMC(%)Y FDMC (%) 실시예 21Example 21 100100 91.491.4 91.291.2 실시예 29Example 29 110110 86.786.7 76.576.5

실시예Example 30 내지 31 30 to 31

실시예 23과 동일한 과정을 수행하되, 단계 3에서 표 10에 나타낸 반응조건(반응압력의 변화)를 적용하였으며, 그에 따른 결과를 표 10에 나타내었다. 표 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 동일한 조건하에서 반응압력이 CO 1000psi일 때(실시예 23), 화학식 IV의 화합물(MBF)의 전환율(CMBF) 및 화학식 I의 화합물(FDMC)의 수율(YFDMC) 모두에서 우수한 효과를 나타내었다.The same procedure as in Example 23 was performed, but the reaction conditions (change of reaction pressure) shown in Table 10 were applied in Step 3, and the results are shown in Table 10. As can be seen in Table 10, when the reaction pressure is CO 1000psi under the same conditions (Example 23), the conversion rate of the compound of formula IV (MBF) (C MBF ) and the yield of the compound of formula I (FDMC) (Y FDMC ) showed excellent effects in all.

반응압력
(CO, psi)
Reaction pressure
(CO, psi)
단계 3에서 반응압력에 따른 화학식 I의 화합물(FDMC)의 수득결과Results of obtaining the compound of formula I (FDMC) according to the reaction pressure in step 3
CMBF(%)C MBF (%) YFDMC(%)Y FDMC (%) 실시예 21Example 21 10001000 91.491.4 91.291.2 실시예 30Example 30 800800 92.092.0 78.278.2 실시예 31Example 31 11001100 72.172.1 60.860.8 실시예 32Example 32 12001200 62.862.8 52.152.1

실시예Example 33: 33:

실시예 1과 동일한 과정을 수행하되, 단계 3에서 표 11에 나타낸 반응조건(반응물 및 촉매의 사용량 변화)를 적용하였으며, 그에 따른 결과를 표 11에 나타내었다. 표 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 동일한 조건하에서 반응물 및 촉매가 100:1의 몰비로 사용되었을 때(실시예 1), 화학식 IV의 화합물(MBF)의 전환율(CMBF) 및 화학식 I의 화합물(FDMC)의 수율(YFDMC) 모두에서 우수한 효과를 나타내었다.The same procedure as in Example 1 was performed, but the reaction conditions (changes in the amount of reactants and catalyst used) shown in Table 11 were applied in Step 3, and the results are shown in Table 11. As can be seen in Table 11, when the reactant and the catalyst were used in a molar ratio of 100:1 under the same conditions (Example 1), the conversion of the compound of formula IV (MBF) (C MBF ) and the compound of formula I ( FDMC) showed excellent effects in both the yield (Y FDMC ).

반응물
(화학식 IV의 화합물)
Reactant
(Compound of formula IV)
촉매
(Pd(OAc)2)
catalyst
(Pd(OAc) 2)
촉매에 대비 반응물의 몰비Molar ratio of reactants to catalyst 단계 3에서 반응물 및 촉매의 비율 따른 화학식 I의 화합물(FDMC)의 수득결과The result of obtaining the compound of formula I (FDMC) according to the ratio of reactants and catalyst in step 3
CMBF(%)C MBF (%) YFDMC(%)Y FDMC (%) 실시예 1Example 1 3 mmol3 mmol 0.03 mmol0.03 mmol 100100 94.194.1 94.194.1 실시예 33Example 33 3 mmol3 mmol 0.06 mmol0.06 mmol 200200 88.588.5 88.588.5

실시예Example 34: 34:

실시예 1과 동일한 과정을 수행하되, 단계 3에서 화학식 IV의 화합물(3 mmol) 및 메탄올(30ml)가 투입된 고압 스테인리스스틸 반응기에 촉매인 Pd(OAc)2, 리간드인 잔포스(xantphos)를 복합화하여 금속 화합물의 형태로 제조하여 첨가하였다. 구체적으로, 상기 금속 화합물은 1-메틸이미다졸(1-methylimidazole, 1 mmol)의 존재하에 Pd(OAc)2(0.5 mmol) 및 잔포스(xantphos, 1 mmol)를 메탄올(30ml)에 첨가하고 상온에서 2일 동안 교반시킨 후, 생성물을 여과, 세척 및 진공하에서 건조하여 연두색 분말로 수득하였다. 이와 같이, 금속 화합물의 사용에 따른 결과를 표 12에 나타내었다. The same procedure as in Example 1 was carried out, but in step 3, the catalyst Pd(OAc) 2 and the ligand xantphos were combined in a high-pressure stainless steel reactor into which the compound of formula IV (3 mmol) and methanol (30 ml) were added. Then, it was prepared and added in the form of a metal compound. Specifically, the metal compound was added Pd(OAc) 2 (0.5 mmol) and xantphos (1 mmol) to methanol (30 ml) in the presence of 1-methylimidazole (1 mmol), After stirring at room temperature for 2 days, the product was filtered, washed and dried under vacuum to obtain a light green powder. As such, the results according to the use of the metal compound are shown in Table 12.

실시예 35:Example 35:

실시예 34와 동일한 과정을 수행하되, 금속 화합물의 제조시에 염기의 사용 없이 Pd(OAc)2(1 mmol) 및 잔포스(xantphos, 1 mmol)을 아세톤(30 ml)에 첨가하고 상온에서 5 시간 동안 교반시킨 후, 생성물을 여과, 세척 및 진공하에서 건조하여 주황색 분말로 수득하였다. 이와 같이, 금속 화합물의 사용에 따른 결과를 표 12에 나타내었다.The same procedure as in Example 34 was performed, except that Pd(OAc) 2 (1 mmol) and xantphos (1 mmol) were added to acetone (30 ml) without the use of a base when preparing a metal compound, and 5 at room temperature. After stirring for an hour, the product was filtered, washed and dried under vacuum to give an orange powder. As such, the results according to the use of the metal compound are shown in Table 12.

표 12에서 볼 수 있는 바와 같이, 염기인 1-메틸이미다졸(1-methylimidazole)의 존재하에 촉매인 Pd(OAc)2와 리간드인 잔포스(Xantphos)를 1:2의 몰비로 반응시킨 경우 촉매에 붙어있던 아세테이트가 탈락하여 형성된 (Pd(Xantphos)2)의 복합체(실시예 34)에 비해, 염기의 부재하에 촉매인 Pd(OAc)2와 리간드인 잔포스(Xantphos)를 1:1의 몰비로 반응시켜 얻은 (Pd(OAc)2Xantphos)의 복합체(실시예 35)가 촉매를 혼합물 형태로 사용한 실시예 1에 상응하는 높은 활성을 나타내었다. 따라서, 실시예 35는 리간드인 잔포스(Xantphos)의 함량을 줄일 수 있는 점에서도 유리하다.As can be seen in Table 12, in the presence of 1-methylimidazole as a base, Pd(OAc) 2 as a catalyst and Xantphos as a ligand were reacted at a molar ratio of 1:2 Compared to the complex of (Pd(Xantphos) 2 ) formed by dropping of the acetate attached to the catalyst (Example 34), the catalyst Pd(OAc) 2 and the ligand Xantphos were 1:1 in the absence of a base. The complex of (Pd(OAc) 2 Xantphos) obtained by reacting at a molar ratio (Example 35) exhibited a high activity corresponding to that of Example 1 using a catalyst in the form of a mixture. Therefore, Example 35 is also advantageous in that the content of the ligand Xantphos can be reduced.

촉매 및 리간드의 배합 형태Combination form of catalyst and ligand 촉매에 대비 반응물의 몰비Molar ratio of reactants to catalyst 단계 3에서 반응물 및 촉매의 비율 따른 화학식 I의 화합물(FDMC)의 수득결과The result of obtaining the compound of formula I (FDMC) according to the ratio of reactants and catalyst in step 3 CMBF(%)C MBF (%) YFDMC(%)Y FDMC (%) 실시예 1Example 1 혼합물mixture 100100 94.194.1 94.194.1 실시예 34Example 34 금속화합물(Pd(Xantphos)2)Metal compound (Pd(Xantphos) 2 ) 100100 81.181.1 73.473.4 실시예 35Example 35 금속화합물(Pd(OAc)2Xantphos)Metal compound (Pd(OAc) 2 Xantphos) 100100 91.291.2 91.091.0

실시예Example 36 내지 38: 36 to 38:

실시예 1과 동일한 과정을 수행하되, 단계 3에서 메탄올 대신에 표 13에 나타낸 알코올을 사용하여, 다양한 알킬기가 적용된 화학식 I의 화합물(FDAC)를 제조하였다. The same procedure as in Example 1 was performed, but in step 3, instead of methanol, an alcohol shown in Table 13 was used to prepare a compound of Formula I (FDAC) to which various alkyl groups were applied.

알코올Alcohol 단계 3에서 반응물 및 촉매의 비율 따른 화학식 I의 화합물(FDAC)의 수득결과The result of obtaining the compound of formula I (FDAC) according to the ratio of reactants and catalyst in step 3 CMBF(%)C MBF (%) YFDAC(%)Y FDAC (%) 실시예 1Example 1 메탄올Methanol 94.194.1 94.194.1 실시예 36Example 36 에탄올ethanol 90.290.2 89.889.8 실시예 37Example 37 iso-프로판올iso-propanol 80.480.4 76.276.2 실시예 38Example 38 부탄올Butanol 84.284.2 83.783.7

비교예Comparative example 1: One:

비교예 1에서는 6탄당인 5-히드록시메틸퍼퓨랄(5-hydroxymethylfurfural, HMF)을 출발물질로 하여 FDMC를 제조하였다.In Comparative Example 1, FDMC was prepared using 5-hydroxymethylfurfural (HMF), which is a hexasaccharide, as a starting material.

구체적으로, 자기 교반기 및 전기 히터가 장착된 100mL의 고압 스테인리스스틸 반응기에 HMF 0.2513g(2 mmol), 메탄올(20 ml) 및 Au(1.0%)/TiO2 촉매를 투입하였다. HMF/Au의 몰비가 100이 되도록 충전하였고, 그 후, 0.5MPa의 공기를 반응기로 퍼지하여 반응 혼합물로부터 대기를 3회 배기시켰다. 이어서, 반응기를 공기압을 2.4MPa까지 가압하고, 교반속도 650rpm으로 하고, 130℃까지 가열하고, 6시간 동안 반응 온도를 130℃로 유지하였고, 반응기로 들어가는 공기의 최종 압력(Pair)인 반응 공기압력을 배압 조정기 및 압력 변환기가 장착된 가스 저장소를 사용하여 2.4MPa로 유지하면서 FDMC를 제조하였다. 반응 종결시 생성 혼합물을 실온에서 냉각시키고 일정량의 메탄올을 첨가하였다. 고체 촉매 및 생성물을 여과 방법으로 분리하였다.Specifically, HMF 0.2513g (2 mmol), methanol (20 ml) and Au (1.0%)/TiO 2 catalyst were added to a 100 mL high-pressure stainless steel reactor equipped with a magnetic stirrer and an electric heater. It was charged so that the molar ratio of HMF/Au was 100, and then, air of 0.5 MPa was purged into the reactor to exhaust the atmosphere from the reaction mixture three times. Subsequently, the air pressure of the reactor was pressurized to 2.4 MPa, the stirring speed was 650 rpm, heated to 130 °C, the reaction temperature was maintained at 130 °C for 6 hours, and the reaction air pressure, which is the final pressure (Pair) of air entering the reactor. FDMC was prepared while maintaining at 2.4 MPa using a gas reservoir equipped with a back pressure regulator and pressure transducer. Upon completion of the reaction, the resulting mixture was cooled at room temperature and a certain amount of methanol was added. The solid catalyst and product were separated by filtration.

비교예 1에 따르면, 출발물질로 사용된 HMF가 중간체인 5-히드록시메틸메틸푸로에이트(HMMF)로 전환되고, 상기 HMMF는 점진적으로 느린 속도로 메틸 5-포르밀-2-푸로에이트(MFF)로 전환된 후, 상기 MFF는 이어지는 산화반을 통해 FDMC로 변환되었다.According to Comparative Example 1, HMF used as a starting material was converted to 5-hydroxymethylmethylfuroate (HMMF) as an intermediate, and the HMMF was gradually converted to methyl 5-formyl-2-furoate (MFF ), the MFF was converted to FDMC through subsequent oxidation spots.

하기 표 14에는 출발물질로 사용된 HMF의 전환율, 그리고 중간체인 HMMF 및 최종 목적물인 FDMC의 수율을 나타내었다.Table 14 below shows the conversion rate of HMF used as a starting material, and the yield of HMMF as an intermediate and FDMC as a final target product.

촉매catalyst CHMF(%)C HMF (%) YHMMF (%)Y HMMF (%) YFDMC(%)Y FDMC (%) 비교예 1Comparative Example 1 Au/TiO2 Au/TiO 2 98.998.9 36.136.1 26.526.5

상기 표 13에서 볼 수 있는 바와 같이, 출발물질로서 6탄당인 HMF 및 촉매로서 Au/TiO2를 사용하고 연속적인 산화반응을 수행함으로써 FDMC을 제조하는 방법에 따르면 최종 목적물인 FDMC의 수율이 매우 저조함을 알 수 있다.As can be seen in Table 13, according to the method of producing FDMC by using HMF as a hexasaccharide as a starting material and Au/TiO 2 as a catalyst and performing a continuous oxidation reaction, the yield of FDMC as the final target is very low. It can be seen that.

Claims (17)

(i) 화학식 II의 퍼퓨랄을 촉매의 존재하에 알코올과 반응시키는 산화반응(oxidation)을 수행하여 화학식 III의 화합물을 수득하는 단계;
(ii) 상기 화학식 III의 화합물을 N-브로모석신이미드(N-bromosuccinimide, NBS)로 브롬화시켜 화학식 IV의 화합물을 수득하는 단계; 및
(iii) 상기 화학식 IV의 화합물을 촉매, 리간드 및 염기의 존재하에 알코올 및 일산화탄소와 반응시켜 알콕시카르보닐화(alkoxycarbonylation)를 유도하는 단계를 포함하고,
상기 리간드는 잔포스(Xantphos)이고,
상기 단계 (iii)의 알콕시카르보닐화 반응은 800 내지 1200 psi의 일산화탄소(CO) 압력 및 90 내지 110℃의 온도에서 4 내지 15시간 동안 수행되는 것인,
하기 화학식 I의 2,5-퓨란디알킬카르복실레이트(FDAC)의 제조방법:
[화학식 II]
Figure 112020045328389-pat00014

[화학식 III]
Figure 112020045328389-pat00015

[화학식 IV]
Figure 112020045328389-pat00016

[화학식 I]
Figure 112020045328389-pat00017

상기 식에서, R은 C1-C6의 알킬이다.
(i) performing an oxidation reaction of reacting furfural of Formula II with alcohol in the presence of a catalyst to obtain a compound of Formula III;
(ii) brominating the compound of Formula III with N-bromosuccinimide (NBS) to obtain a compound of Formula IV; And
(iii) reacting the compound of Formula IV with alcohol and carbon monoxide in the presence of a catalyst, a ligand and a base to induce alkoxycarbonylation,
The ligand is Xantphos,
The alkoxycarbonylation reaction of step (iii) is carried out for 4 to 15 hours at a carbon monoxide (CO) pressure of 800 to 1200 psi and a temperature of 90 to 110°C,
Method for preparing 2,5-furandialkylcarboxylate (FDAC) of the following formula (I):
[Formula II]
Figure 112020045328389-pat00014

[Formula III]
Figure 112020045328389-pat00015

[Formula IV]
Figure 112020045328389-pat00016

[Formula I]
Figure 112020045328389-pat00017

In the above formula, R is C 1 -C 6 alkyl.
제1항에 있어서,
상기 단계(ii)에서, 상기 화학식 IV의 화합물의 추출 과정을 추가로 포함하는 제조방법.
The method of claim 1,
In the step (ii), the method further comprises an extraction process of the compound of formula IV.
제1항에 있어서,
상기 단계(i)에서의 촉매는 Au-HAP(hydroxyapatite)인 제조방법.
The method of claim 1,
The catalyst in step (i) is Au-HAP (hydroxyapatite).
제1항에 있어서,
상기 단계(i)의 산화 반응은 100 내지 400 psi의 공기압력 및 80 내지 120℃의 온도에서 0.5 내지 12 시간 동안 수행되는 제조방법.
The method of claim 1,
The oxidation reaction of step (i) is a manufacturing method that is carried out for 0.5 to 12 hours at an air pressure of 100 to 400 psi and a temperature of 80 to 120 °C.
제1항에 있어서,
상기 단계(ii)의 브롬화 반응에서, 상기 NBS는 화학식 III의 화합물 1몰을 기준으로 0.5 내지 2몰의 함량으로 사용되는 제조방법.
The method of claim 1,
In the bromination reaction of step (ii), the NBS is used in an amount of 0.5 to 2 moles based on 1 mole of the compound of Formula III.
제1항에 있어서,
상기 단계(ii)의 브롬화 반응은 20 내지 70℃에서 2 내지 6시간 동안 수행되는 제조방법.
The method of claim 1,
The bromination reaction of step (ii) is carried out at 20 to 70°C for 2 to 6 hours.
제1항에 있어서,
상기 단계(iii)에서, 상기 촉매는 팔라듐 아세테이트(Pd(OAC)2)인 제조방법
The method of claim 1,
In the step (iii), the catalyst is palladium acetate (Pd(OAC) 2 ).
제1항에 있어서,
상기 단계(iii)에서, 상기 염기는 알킬아민, 알킬이미다졸 또는 이들의 혼합물을 포함하는 제조방법.
The method of claim 1,
In the step (iii), the base is an alkylamine, an alkylimidazole, or a mixture thereof.
제1항에 있어서,
상기 단계(iii)에서, 상기 촉매 및 잔포스(xantphos)는 혼합물 형태 또는 복합화된 금속 화합물의 형태로 사용되는 제조방법.
The method of claim 1,
In the step (iii), the catalyst and xantphos are used in the form of a mixture or a composite metal compound.
제1항에 있어서,
상기 단계(iii)에서, 상기 화학식 IV의 화합물 및 촉매의 몰비는 50:1 내지 500:1인 제조방법.
The method of claim 1,
In the step (iii), the molar ratio of the compound of Formula IV and the catalyst is 50:1 to 500:1.
제10항에 있어서,
상기 단계(iii)에서, 상기 화학식 IV의 화합물 및 촉매의 몰비는 100:1 내지 300:1인 제조방법.
The method of claim 10,
In the step (iii), the molar ratio of the compound of Formula IV and the catalyst is 100:1 to 300:1.
제1항에 있어서,
상기 단계(iii)에서, 상기 촉매 및 잔포스(xantphos)의 몰비는 1:1 내지 1:3인 제조방법.
The method of claim 1,
In the step (iii), the molar ratio of the catalyst and xantphos is 1:1 to 1:3.
제1항에 있어서,
상기 단계(iii)에서, 상기 화학식 IV의 화합물 및 염기의 몰비가 1:1 내지 1:2인 제조방법.
The method of claim 1,
In the step (iii), the molar ratio of the compound of Formula IV and the base is 1:1 to 1:2.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 단계(i) 및 단계(ii)에서 사용되는 알코올은 메탄올, 에탄올, 이소 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올 또는 이들의 2종 이상의 혼합물인 제조방법.
The method of claim 1,
The alcohol used in step (i) and step (ii) is methanol, ethanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, or a mixture of two or more thereof.
제1항에 있어서,
상기 단계(i)에서, 상기 알코올이 화학식 II의 화합물 1몰을 기준으로 1 내지 50 L의 양으로 사용되는 제조방법.
The method of claim 1,
In the step (i), the alcohol is used in an amount of 1 to 50 L based on 1 mole of the compound of formula II.
제1항에 있어서,
상기 단계(i)에서, 상기 알코올이 화학식 IV의 화합물 1몰을 기준으로 3 내지 15 L 의 양으로 사용되는 제조방법.
The method of claim 1,
In the step (i), the alcohol is used in an amount of 3 to 15 L based on 1 mole of the compound of formula IV.
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Citations (3)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106977476A (en) * 2017-04-05 2017-07-25 华中科技大学 A kind of method for preparing 2,5 furandicarboxylic acids

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