KR102347393B1 - Method of Preparing Anhydrosugar Alcohols - Google Patents

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Abstract

본 발명은 감압 조건에서 반응 활성이 우수한 촉매의 존재하에 감압반응과 감압증류를 동시에 수행하여 높은 수율의 무수당 알코올을 제조하는 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 기존의 산 촉매에 의한 반응보다 우수한 수율로 무수당 알코올을 제조할 수 있다.The present invention relates to a method for producing a high yield of anhydrosugar alcohol by simultaneously performing a reduced pressure reaction and reduced pressure distillation in the presence of a catalyst having excellent reaction activity under reduced pressure. Anhydrosugar alcohol can be prepared in excellent yield.

Description

무수당 알코올의 제조방법{Method of Preparing Anhydrosugar Alcohols}Method of preparing anhydrosugar alcohols {Method of Preparing Anhydrosugar Alcohols}

본 발명은 무수당 알코올의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 감압 조건에서 반응 활성이 우수한 촉매의 존재하에 감압반응과 감압증류를 동시에 수행하여 높은 수율의 무수당 알코올을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing anhydrosugar alcohol, and more particularly, to a method for producing anhydrosugar alcohol in high yield by simultaneously performing a reduced pressure reaction and reduced pressure distillation in the presence of a catalyst having excellent reaction activity under reduced pressure conditions. .

세계적인 에너지 수요 증가와 함께 전통적인 에너지원의 고갈로 인하여 현재 대체 에너지 개발에 박차를 가하고 있는 실정이다. 이 중에서도 바이오매스는 크게 주목을 받고 있는 재생이 가능한 양적 생물자원이다.Due to the depletion of traditional energy sources along with an increase in global energy demand, the current development of alternative energy is spurred. Among them, biomass is a renewable, quantitative biological resource that is receiving a lot of attention.

바이오매스 기반 산업원료 중에서 솔비톨(sorbitol, C6H14O6)을 무수화(dehydration)시켜 제조하는 아이소소바이드(isosorbide, C6H10O4)는 비스페놀 에이(BPA, Bisphenol A)를 대체하는 폴리카보네이트(PC, Polycarbonate), 에폭시용 단량체 또는 친환경 가소제의 원료 등의 친환경 재료로서 각광 받고 있다. 즉, 아이소소바이드는 솔비톨의 간단한 탈수화 공정을 통하여 얻을 수 있는 물질로, 기존에 사용되던 고분자 제품들을 대체할 수 있는 차세대 고성능, 친환경 소재의 합성에 필요한 단량체로 주목 받고 있고, 현재까지 이와 관련된 많은 연구가 진행되고 있다.Among biomass-based industrial raw materials, isosorbide (C 6 H 10 O 4 ) produced by dehydration of sorbitol (C 6 H 14 O 6 ) replaces bisphenol A (BPA, bisphenol A). It is in the spotlight as an eco-friendly material such as polycarbonate (PC, polycarbonate), a monomer for epoxy, or a raw material for an eco-friendly plasticizer. That is, child carbide is a material that can be obtained through a simple dehydration process of sorbitol, and is attracting attention as a monomer necessary for the synthesis of next-generation high-performance, eco-friendly materials that can replace conventional polymer products. A lot of research is going on.

일반적으로 친환경 원료를 사용하게 되면 석유화학계열의 원료보다 물성이 좋지 못한 것에 반하여, 아이소소바이드는 친환경적이면서도 기존 석유화학계열의 원료보다 우수한 특성을 보인다는 장점이 있다. 또한, 아이소소바이드는 플라스틱을 좀 더 강하고 질기게 만들 수 있는 첨가제로 사용될 수 있으며, 질산염과 결합된 아이소소바이드는 심장질환치료제로도 이용된다.In general, when eco-friendly raw materials are used, physical properties are inferior to those of petrochemical-based raw materials, whereas isosorbide has the advantage of being environmentally friendly and showing superior characteristics than existing petrochemical-based raw materials. In addition, child carbide can be used as an additive to make plastic stronger and more durable, and child carbide combined with nitrate is also used as a heart disease treatment.

바이오매스에서 전처리 과정을 거친 D-글루코즈(D-glucose)를 촉매 하에서 수소화(hydrogenation)시키면 솔비톨이 생성된다. 이 솔비톨을 이중 무수화(double dehydration)시켜 아이소소바이드(isosorbide)를 생성한다. 이 고리화 반응은 온도, 압력, 용매, 촉매 등 여러 가지 반응 조건의 영향을 받는다.Sorbitol is produced when D-glucose, which has undergone a pretreatment process in biomass, is hydrogenated under a catalyst. This sorbitol is subjected to double dehydration to produce isosorbide. This cyclization reaction is affected by various reaction conditions such as temperature, pressure, solvent, and catalyst.

아이소소바이드의 제조방법은 황산이나 염산과 같은 무기산을 촉매로 이용하여 탈수 반응을 실시하여 제조한다. 염산이나 황산과 같은 무기산은 비교적 저렴하고 용이하게 무수당 알코올을 제조할 수 있으나, 부산물로서 고분자의 생성이 많아서 정제 수율이 저하되는 문제가 있다.The method for producing child carbide is prepared by performing a dehydration reaction using an inorganic acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid as a catalyst. Inorganic acids, such as hydrochloric acid or sulfuric acid, can be relatively inexpensive and easily produced anhydrosugar alcohol, but there is a problem in that the purification yield is lowered due to the high production of polymers as by-products.

한편, 반응뿐만 아니라 분리공정의 효율성을 위해 반응과 증류를 동시에 수행할 수 있는 제조 방법의 개발이 요구되고 있고, 이렇게 생성된 아이소소바이드와 물을 반응과 동시에 반응기 상부로 증류하여 회수하는 기술이 미국등록특허 제6,864,378호 및 대한민국 공개특허 제2013-0103059호에 개시되어 있다. 미국등록특허 제6,864,378호는 솔비톨 대비 과량이 물을 반응기로 동시에 투입하여, 반응기 상부로 생성물과 과량의 물을 회수하는 공정을 개시하고 있다. 이 경우 과량으로 투입된 물을 승온 및 기화시키는 공정이므로 운전비가 크게 증가하는 단점이 있다. 대한민국 공개특허 제2013-0103059호는 황산 촉매 사용시 황산의 증발로 인하여 촉매 역할에 한계가 있는 단점을 보완하기 위하여, 황산화된 금속산화물 고체산 촉매를 사용하는 내용이 기재되어 있다. 이 경우 고가인 촉매를 사용하고, 고체산 촉매를 사용함에 따라 헤테로 상(hetero phase)에서 반응이 진행되므로, 촉매와 솔비톨 간의 접촉 효율(contact efficiency)가 낮아 2~8시간의 반응시간이 소요되어 운전비가 증가하는 문제가 있다. 따라서 비용 절감이 가능하면서 아이소소바이드의 전환율 및 수율이 높은 경제적이고 효율적인 제조방법이 요구되어 왔으며, 그에 따른 대량 생산공정이 갖추어진다면 산업제품으로서의 수요범위를 확대시킬 수 있다.On the other hand, for the efficiency of the separation process as well as the reaction, the development of a manufacturing method capable of simultaneously performing the reaction and distillation is required. It is disclosed in US Patent No. 6,864,378 and Korean Patent Publication No. 2013-0103059. U.S. Patent No. 6,864,378 discloses a process in which excess water compared to sorbitol is simultaneously introduced into the reactor, and the product and excess water are recovered to the upper part of the reactor. In this case, since it is a process of raising the temperature and vaporizing the water input in excess, there is a disadvantage in that the operating cost is greatly increased. Korean Patent Application Laid-Open No. 2013-0103059 discloses the use of a sulfated metal oxide solid acid catalyst in order to compensate for the limitation in the catalytic role due to evaporation of sulfuric acid when the sulfuric acid catalyst is used. In this case, since an expensive catalyst is used and the reaction proceeds in a hetero phase by using a solid acid catalyst, the contact efficiency between the catalyst and sorbitol is low, and the reaction time is 2 to 8 hours. There is a problem in that the operating cost increases. Therefore, an economical and efficient manufacturing method with a high conversion rate and yield of child carbide while reducing costs has been required, and if a mass production process is prepared accordingly, the range of demand as an industrial product can be expanded.

이에 본 발명자들은 솔비톨을 아이소소바이드로 전환하는 감압조건과 유사한 조건에서 반응 활성이 우수하고, 감압 증류로 분리된 아이소소바이드에 포함되지 않을 정도로 높은 끓는점을 가지고 있는 효과적인 촉매를 선정하여 사용할 경우, 감압반응과 감압증류를 동시에 수행하여 높은 수율의 아이소소바이드를 생성할 수 있다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors have excellent reaction activity under reduced pressure conditions similar to those for converting sorbitol to child carbide, and when selecting and using an effective catalyst having a boiling point high enough not to be included in the child carbide separated by vacuum distillation, It was confirmed that a high yield of child carbide can be produced by performing the reduced pressure reaction and reduced pressure distillation at the same time, thereby completing the present invention.

본 발명의 목적은 당 알코올을 무수당 알코올로 탈수시키는 감압 조건과 유사한 조건에서 반응 활성, 회수율 및 안정성이 우수한 촉매를 사용함으로써 감압반응과 감압증류를 동시에 수행하여 무수당 알코올의 수율을 증가시킬 수 있는 무수당 알코올의 제조방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to increase the yield of anhydrosugar alcohol by simultaneously performing the reduced pressure reaction and reduced pressure distillation by using a catalyst with excellent reaction activity, recovery rate and stability under conditions similar to the reduced pressure conditions for dehydrating sugar alcohol to anhydrosugar alcohol. To provide a method for producing anhydrosugar alcohol.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은화학식 1로 표현되는 촉매의 존재하에 1~20mmHg의 압력에서 당알코올을 탈수시키는 단계를 포함하는 무수당 알코올의 제조방법을 제공한다:In order to achieve the above object, the present invention provides a method for preparing anhydrosugar alcohol comprising the step of dehydrating the sugar alcohol at a pressure of 1 to 20 mmHg in the presence of a catalyst represented by Formula 1:

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112015083024816-pat00001
Figure 112015083024816-pat00001

화학식 1에서 R1~R8 중 2개 이상은 설폰기(-SO3H)이고, 설폰기 이외의 R1~R8은 각각 독립적으로 수소, 하이드록시기, 아미노기, C1~10 알킬기, C6~10 아릴기 또는 C1~10 알콕시기임.In Formula 1, at least two of R1 to R8 are a sulfone group (-SO 3 H), and R1 to R8 other than the sulfone group are each independently hydrogen, a hydroxyl group, an amino group, a C 1 to 10 alkyl group, C 6 to 10 An aryl group or a C 1-10 alkoxy group.

본 발명에 따른 무수당 알코올의 제조방법은 아이소소바이드는 물론 솔비톨보다 높은 끓는점을 갖는 촉매를 사용하기 때문에, 생성된 아이소소바이드를 반응과 동시에 증류로 회수할 수 있어 공정이 간단하고, 전체 수율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.Since the method for producing anhydrosugar alcohol according to the present invention uses a catalyst having a higher boiling point than sorbitol as well as child carbide, the produced child carbide can be recovered by distillation at the same time as the reaction, so the process is simple and the overall yield has the effect of improving

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used herein is those well known and commonly used in the art.

솔비톨로부터 아이소소바이드를 제조하는 데에 있어서, 감압 반응과 감압 증류를 동시에 수행하기 위해서는 i) 아이소소바이드가 최적으로 생성되는 반응 온도와 ii) 생성된 아이소소바이드가 증류될 수 있는 온도가 가급적 유사해야 한다. 한편, 아이소소바이드의 생성 온도는 촉매에 의해 영향을 받으며, 아이소소바이드의 증류 온도는 감압 조건에 영향을 받지만, 대략 1~10mmHg의 압력에서 150~200℃에 증류되는 것으로 알려져 있다.In preparing child carbide from sorbitol, in order to simultaneously perform the reduced pressure reaction and reduced pressure distillation, i) the reaction temperature at which child carbide is optimally produced and ii) the temperature at which the produced child carbide can be distilled is as high as possible. should be similar On the other hand, the production temperature of child carbide is affected by the catalyst, and the distillation temperature of child carbide is affected by reduced pressure conditions, but is known to be distilled at 150 ~ 200 ° C. at a pressure of approximately 1 ~ 10 mmHg.

따라서 상기 감압 조건과 유사한 조건에서 반응 활성이 우수한 촉매를 선정하는 것이 중요하며, 감압 증류로 분리된 아이소소바이드에 촉매가 포함되지 않도록 하기 위해서는 촉매의 끓는점(b.p)은 가급적 높은 것이 바람직하다.Therefore, it is important to select a catalyst having excellent reaction activity under conditions similar to the reduced pressure conditions, and the boiling point (b.p) of the catalyst is preferably as high as possible in order to prevent the catalyst from being included in the child carbide separated by vacuum distillation.

이에, 본 발명에 의한 신규한 촉매를 사용할 경우, 감압반응과 감압증류를 동시에 수행하여 높은 수율의 아이소소바이드를 생성할 수 있으며, 1,4-솔비탄의 생성을 촉진하는 온도(120~150℃)와 생성된 아이소바이드의 증류 온도(170℃ 이상)를 모두 충족할 수 있는 조업 방식에 적합한 것을 확인하였다.Therefore, when the novel catalyst according to the present invention is used, a reduced pressure reaction and reduced pressure distillation can be performed simultaneously to produce a high yield of child carbide, and the temperature (120 to 150) that promotes the production of 1,4-sorbitan ℃) and the distillation temperature (170 ℃ or more) of the produced carbide was confirmed to be suitable for an operation method that can satisfy both.

따라서, 본 발명은 일 관점에서, 화학식 1로 표현되는 촉매의 존재하에 1~20mmHg의 압력에서 당알코올을 탈수시키는 단계를 포함하는 무수당 알코올의 제조방법에 관한 것이다:Accordingly, the present invention, in one aspect, relates to a method for producing anhydrosugar alcohol comprising the step of dehydrating the sugar alcohol at a pressure of 1 to 20 mmHg in the presence of a catalyst represented by the formula (1):

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112015083024816-pat00002
Figure 112015083024816-pat00002

화학식 1에서 R1~R8 중 2개 이상은 설폰기(-SO3H)이고, 설폰기 이외의 R1~R8은 각각 독립적으로 수소, 하이드록시기, 아미노기, C1~10 알킬기, C6~10 아릴기 또는 C1~10 알콕시기임.In Formula 1, at least two of R1 to R8 are a sulfone group (-SO 3 H), and R1 to R8 other than the sulfone group are each independently hydrogen, a hydroxyl group, an amino group, a C 1 to 10 alkyl group, C 6 to 10 An aryl group or a C 1-10 alkoxy group.

상기의 촉매는 기존에 아이소소바이드를 제조하는 촉매로 사용된 적이 없는 구조를 가진 산촉매로서, 높은 끓는점과 많은 설폰(sulfone)기를 가지고 있어서 감압반응과 감압증류를 동시에 수행하는 반응공정에 매우 적합한 촉매이다.The above catalyst is an acid catalyst having a structure that has never been used as a catalyst for producing child carbide, and has a high boiling point and many sulfone groups. to be.

본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 화학식 1에서 R1~R8 중 2개는설폰기(-SO3H)이고, 설폰기 이외의 R1~R8은 수소, 하이드록시기 또는 아미노기일 수 있다. 대표적인 화합물로는 1,5-나프탈렌디설폰산(1,5-naphthalenedisulfonic acid, 1,5-NDSA), 2-아미노-1,5-나프탈렌디설폰산(2-amino-1,5-naphthalenedisulfonic acid), 7-아미노-1,3-나프탈렌디설폰산(7-amino-1,3-naphthalenedisulfonic acid), 2,6-나프탈렌디설폰산(2,6-naphthalenedisulfonic acid), 1,3,6-나프탈렌트리설폰산(1,3,6-naphthalenetrisulfonic acid), 4-하이드록시-2,7-나프탈렌디설포산(4-hydroxy-2,7-naphthalenedisulfonic acid), 3-하이드록시-4-니트로소-2,7-나프탈렌디설폰산(3-hydroxy-4-nitroso-2,7-naphthalenedisulfonic acid) 및 4-아미노-5-하이드록시-2,7-나프탈렌디설폰산(4-amino-5-hydroxy-2,7-naphthalenedisulfonic acid)으로 구성된 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, preferably, two of R1 to R8 in Formula 1 are a sulfone group (-SO 3 H), and R1 to R8 other than the sulfone group may be hydrogen, a hydroxyl group, or an amino group. Representative compounds include 1,5-naphthalenedisulfonic acid (1,5-NDSA), 2-amino-1,5-naphthalenedisulfonic acid (2-amino-1,5-naphthalenedisulfonic acid), 7-amino-1,3-naphthalenedisulfonic acid, 2,6-naphthalenedisulfonic acid, 1,3,6-naphthalenetrisulfonic acid (1,3,6-naphthalenetrisulfonic acid), 4-hydroxy-2,7-naphthalenedisulfonic acid (4-hydroxy-2,7-naphthalenedisulfonic acid), 3-hydroxy-4-nitroso-2,7- 3-hydroxy-4-nitroso-2,7-naphthalenedisulfonic acid and 4-amino-5-hydroxy-2,7-naphthalenedisulfonic acid acid), but is not limited thereto.

본 발명에 의한 무수당 알코올의 제조방법은 150~200℃의 온도, 1~20mmHg의 압력에서 탈수 반응을 시키며, 탈수반응으로 생성된 무수당 알코올은 반응과 동시에 증류되어 회수된다.In the method for producing anhydrosugar alcohol according to the present invention, a dehydration reaction is performed at a temperature of 150 to 200° C. and a pressure of 1 to 20 mmHg, and the anhydrosugar alcohol produced by the dehydration reaction is distilled and recovered at the same time as the reaction.

또한, 본 발명에 있어서 공정의 여건에 따라, 먼저 탈수반응을 수행한 이후에, 1~20mmHg의 압력에서 증류를 추가로 수행할 수 있다.In addition, according to the conditions of the process in the present invention, after performing a dehydration reaction first, distillation may be additionally performed at a pressure of 1 to 20 mmHg.

반응온도 150℃ 미만에서는 반응속도가 느려져서 반응시간이 오래 걸리고, 또한 탈수반응으로 생성된 무수당 알코올이 반응과 동시에 증류되지 않는다. 반응온도 200℃ 초과시에는 탄화반응이 빠르게 일어나 반응 수율이 떨어지게 된다. 반응압력이 20mmHg를 초과한 경우에는 반응속도가 느려져서 반응시간이 오래 걸린다.If the reaction temperature is less than 150° C., the reaction rate is slowed and the reaction time is long, and the anhydrosugar alcohol produced by the dehydration reaction is not distilled at the same time as the reaction. When the reaction temperature exceeds 200° C., the carbonization reaction occurs rapidly and the reaction yield decreases. When the reaction pressure exceeds 20 mmHg, the reaction rate is slowed and the reaction time is long.

공정의 효율성에서 볼 때 첨가되는 촉매의 양은 적을수록 경제성이 높아지는데, 본 발명에서 사용되는 촉매의 첨가량은 당 알코올 100몰부에 대하여 0.1~5몰부를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 0.5~3몰부일 수 있다. 촉매의 첨가량이 0.1몰부 미만일 때는 탈수 반응 시간이 너무 오래 걸리는 문제점이 있고, 5몰부를 초과할 때는 부산물인 당류 고분자의 생성이 많아져서 수율이 저하되는 문제점이 있다.In view of the efficiency of the process, the smaller the amount of the catalyst added, the higher the economic efficiency. can When the amount of catalyst added is less than 0.1 parts by mol, there is a problem that the dehydration reaction takes too long, and when it exceeds 5 parts by mol, there is a problem in that the production of saccharide polymers as a by-product increases and the yield is lowered.

본 발명에 있어서, 상기 당 알코올은 헥시톨일 수 있으며, 솔비톨, 만니톨 및 이디톨로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 솔비톨이며, 상기 무수당 알코올은 아이소소바이드, 아이소만니드, 아이소이디드 등일 수 있으며, 바람직하게는 아이소소바이드이다.In the present invention, the sugar alcohol may be hexitol, and may be at least one selected from the group consisting of sorbitol, mannitol and iditol, preferably sorbitol, and the anhydrous sugar alcohol is isosorbide, isomann It may be need, isoidide, etc., preferably isosorbide.

본 발명에 의한 무수당 알코올의 제조방법은 회분식 또는 연속식으로 수행될 수 있다. 연속교반탱크 반응기(Continuous Stirred Tank Reactor, CSTR), 플러그 흐름 반응기(Plug Flow Reactor, PFR) 또는 회분식 반응기(Batch Reactor, BR)에서 수행될 수 있다.The method for producing anhydrosugar alcohol according to the present invention may be carried out in a batch or continuous manner. It may be carried out in a Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR), a Plug Flow Reactor (PFR) or a Batch Reactor (BR).

또한, 본 발명에 따른 무수당 알코올의 제조방법은 상기 무수당 알코올을 제조한 후에 생성물의 분리 및/또는 정제 공정을 더 포함할 수 있다. 생성물의 분리, 정제 공정으로는 증류, 결정화, 흡착 공정 등을 단독 또는 2이상 조합하여 사용할 수 있다.In addition, the method for producing anhydrosugar alcohol according to the present invention may further include separation and/or purification of the product after preparing the anhydrosugar alcohol. As a product separation and purification process, distillation, crystallization, adsorption processes, etc. may be used alone or in combination of two or more.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples.

[실시예][Example]

실시예Example 1 One

250mL 둥근바닥 플라스크(Round Bottom Flask, RBF)에 70g(0.38mol)의 솔비톨(D-sorbitol, Aldrich사)을 투입하고 반응온도 180℃까지 승온시켜 솔비톨을 용해시킨 다음, 1,5-나프탈렌디설폰산(1,5-naphthalenedisulfonic acid, 1,5-NDSA, Aldrich사)0.6mmol을 투입하고 교반하며 반응압력을 10mmHg로 감압하였다. 1시간 동안 반응하면서 생성되는 아이소소바이드는 반응과 동시에 반응기 외부로 증류되어 회수하였다.70 g (0.38 mol) of sorbitol (D-sorbitol, Aldrich) was put into a 250 mL round bottom flask (RBF), and the reaction temperature was raised to 180° C. to dissolve sorbitol, and then 1,5-naphthalenedisulfonic acid 0.6 mmol (1,5-naphthalenedisulfonic acid, 1,5-NDSA, Aldrich) was added and the reaction pressure was reduced to 10 mmHg with stirring. The child carbide produced during the reaction for 1 hour was recovered by distillation to the outside of the reactor at the same time as the reaction.

얻어진 반응생성물은 물로 20배 희석하여 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC, Algilent사 제품, Carbohydrate column 사용)로 분석하였다.The obtained reaction product was diluted 20-fold with water and analyzed by high-performance liquid chromatography (HPLC, manufactured by Algilent, using Carbohydrate column).

실시예Example 2 2

실시예 1에서 반응온도 180℃ 대신 반응온도 190℃에서 반응한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that the reaction was performed at a reaction temperature of 190°C instead of a reaction temperature of 180°C.

실시예Example 3 3

실시예 1에서 1,5-나프탈렌디설폰산 0.6mmol 대신에 1.2mmol을 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that 1.2 mmol was added instead of 0.6 mmol of 1,5-naphthalenedisulfonic acid.

실시예Example 4 4

실시예 1에서1,5-나프탈렌디설폰산 대신에 2-아미노-1,5-나프탈렌디설폰산(2-amino-1,5-naphthalenedisulfonic acid, Aldrich사)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.Same as Example 1 except that 2-amino-1,5-naphthalenedisulfonic acid (2-amino-1,5-naphthalenedisulfonic acid, Aldrich Co.) was used instead of 1,5-naphthalenedisulfonic acid in Example 1 was carried out.

실시예Example 5 5

실시예 1에서 1,5-나프탈렌디설폰산 대신에 7-아미노-1,3-나프탈렌디설폰산(7-amino-1,3-naphthalenedisulfonic acid, Aldrich사)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.Same as Example 1 except that 7-amino-1,3-naphthalenedisulfonic acid (7-amino-1,3-naphthalenedisulfonic acid, Aldrich) was used instead of 1,5-naphthalenedisulfonic acid in Example 1 was carried out.

비교예comparative example 1 One

실시예 1에서 1,5-나프탈렌디설폰산 대신에 술폰산(sulfonic acid)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that sulfonic acid was used instead of 1,5-naphthalenedisulfonic acid.

비교예comparative example 2 2

실시예 1에서 1,5-나프탈렌디설폰산 대신에 벤젠술폰산(benzenesulfonic acid)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that benzenesulfonic acid was used instead of 1,5-naphthalenedisulfonic acid.

실시예 1 내지 5 및 비교예 1 및 2에 의한 생성물의 수율은 하기와 같은 식으로 계산하여 표 1에 나타내었다.The yields of the products according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were calculated in the following manner and shown in Table 1.

mol% 수율 = 생성된 아이소소바이드의 몰수 / 투입한 솔비톨의 몰수 X 100mol% yield = number of moles of produced child sorbide / number of moles of sorbitol added X 100

촉매catalyst 반응온도
(℃)
reaction temperature
(℃)
수율
(몰%)
transference number
(mole%)
실시예 1Example 1 1,5-naphthalenedisulfonic acid 0.6mmol1,5-naphthalenedisulfonic acid 0.6 mmol 180180 74.874.8 실시예 2Example 2 1,5-naphthalenedisulfonic acid 0.6mmol1,5-naphthalenedisulfonic acid 0.6 mmol 190190 74.374.3 실시예 3Example 3 1,5-naphthalenedisulfonic acid 1.2mmol1,5-naphthalenedisulfonic acid 1.2 mmol 180180 75.275.2 실시예 4Example 4 2-amino-1,5-naphthalenedisulfonic acid 0.6mmol2-amino-1,5-naphthalenedisulfonic acid 0.6 mmol 180180 74.174.1 실시예 5Example 5 7-amino-1,3-naphthalenedisulfonic acid
0.6mmol
7-amino-1,3-naphthalenedisulfonic acid
0.6mmol
180180 74.274.2
비교예 1Comparative Example 1 H2SO4 0.6mmolH 2 SO 4 0.6 mmol 180180 5858 비교예 2Comparative Example 2 Benzenesulfonic acid 0.6mmolBenzenesulfonic acid 0.6 mmol 180180 2929

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 촉매를 이용하여 감압증류 반응을 실시한 실시예 1 내지 5에 의하여 제조된 아이소소바이드의 수율은 기존의 산촉매인 황산 또는 벤젠술폰산을 이용할 때보다 월등한 수준인 최대 75.2mol%의 아이소소바이드의 수율을 달성하였다.As shown in Table 1, the yield of the child carbide prepared according to Examples 1 to 5 in which the reduced pressure distillation reaction was performed using the catalyst according to the present invention is superior to that when using the conventional acid catalyst sulfuric acid or benzenesulfonic acid. A yield of child carbide of up to 75.2 mol % of phosphorus was achieved.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As the specific parts of the present invention have been described in detail above, for those of ordinary skill in the art, it is clear that these specific descriptions are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby. will be. Accordingly, it is intended that the substantial scope of the invention be defined by the claims and their equivalents.

Claims (7)

화학식 1로 표현되는 촉매의 존재하에 1~20mmHg의 압력에서 당알코올을 탈수시키는 단계를 포함하는 무수당 알코올의 제조방법:
[화학식 1]
Figure 112021082273469-pat00003

화학식 1에서 R1~R8 중 2개 이상은 설폰기(-SO3H)이고, 설폰기 이외의 R1~R8은 각각 독립적으로 수소, 하이드록시기, 아미노기, C1~10 알킬기, C6~10 아릴기 또는 C1~10 알콕시기기이고,
상기 촉매는 1,5-나프탈렌디설폰산(1,5-naphthalenedisulfonic acid, 1,5-NDSA), 2-아미노-1,5-나프탈렌디설폰산(2-amino-1,5-naphthalenedisulfonic acid), 7-아미노-1,3-나프탈렌 디설폰산(7-amino-1,3-naphthalenedisulfonic acid), 2,6-나프탈렌디 설폰산(2,6-naphthalenedisulfonic acid), 1,3,6-나프탈렌트리설폰산(1,3,6-naphthalenetrisulfonic acid), 4-하이드록시-2,7-나프탈렌디설포산(4-hydroxy-2,7-naphthalenedisulfonic acid), 3-하이드록시-4-니트로소-2,7-나프탈렌 디설폰산(3-hydroxy-4-nitroso-2,7-naphthalenedisulfonic acid) 및 4-아미노-5-하이드록시-2,7-나프탈렌디설폰산(4-amino-5-hydroxy-2,7-naphthalenedisulfonic acid)으로 구성된 군에서 선택된 것을 특징으로 함.
A method for producing anhydrosugar alcohol comprising the step of dehydrating the sugar alcohol at a pressure of 1 to 20 mmHg in the presence of a catalyst represented by the formula (1):
[Formula 1]
Figure 112021082273469-pat00003

In Formula 1, at least two of R1 to R8 are a sulfone group (-SO 3 H), and R1 to R8 other than the sulfone group are each independently hydrogen, a hydroxyl group, an amino group, a C 1 to 10 alkyl group, C 6 to 10 an aryl group or a C 1-10 alkoxy group,
The catalyst is 1,5-naphthalenedisulfonic acid (1,5-NDSA), 2-amino-1,5-naphthalenedisulfonic acid (2-amino-1,5-naphthalenedisulfonic acid), 7 -Amino-1,3-naphthalenedisulfonic acid (7-amino-1,3-naphthalenedisulfonic acid), 2,6-naphthalenedisulfonic acid (2,6-naphthalenedisulfonic acid), 1,3,6-naphthalenetrisulfonic acid (1,3,6-naphthalenetrisulfonic acid), 4-hydroxy-2,7-naphthalenedisulfonic acid (4-hydroxy-2,7-naphthalenedisulfonic acid), 3-hydroxy-4-nitroso-2,7- Naphthalene disulfonic acid (3-hydroxy-4-nitroso-2,7-naphthalenedisulfonic acid) and 4-amino-5-hydroxy-2,7-naphthalenedisulfonic acid (4-amino-5-hydroxy-2,7-naphthalenedisulfonic acid) acid), characterized in that it is selected from the group consisting of
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
150~200℃의 온도에서 탈수시키는 것을 특징으로 하는 무수당 알코올의 제조방법.
According to claim 1,
Method for producing anhydrosugar alcohol, characterized in that dehydration at a temperature of 150 ~ 200 ℃.
제1항에 있어서,
탈수 반응에서 생성된 무수당 알코올을 증류하는 단계를 추가로 포함하는 무수당 알코올의 제조방법.
According to claim 1,
Method for producing anhydrosugar alcohol further comprising the step of distilling the anhydrosugar alcohol produced in the dehydration reaction.
제1항에 있어서,
상기 무수당 알코올은 아이소소바이드이고, 상기 당 알코올은 솔비톨인 것을 특징으로 하는 무수당 알코올의 제조방법.
According to claim 1,
The anhydrosugar alcohol is child carbide, and the sugar alcohol is a method for producing anhydrosugar alcohol, characterized in that sorbitol.
제1항에 있어서,
연속교반탱크 반응기(Continuous Stirred Tank Reactor, CSTR), 플러그 흐름 반응기(Plug Flow Reactor, PFR)또는 회분식 반응기(Batch Reactor, BR)에서 수행되는 것을 특징으로 하는 무수당 알코올의 제조방법.
According to claim 1,
A method of producing anhydrosugar alcohol, characterized in that it is carried out in a continuous stirred tank reactor (CSTR), a plug flow reactor (PFR) or a batch reactor (Batch Reactor, BR).
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