KR102464958B1 - Method of preparing 5-acyloxymethyl-2-furfural from glucose - Google Patents

Method of preparing 5-acyloxymethyl-2-furfural from glucose Download PDF

Info

Publication number
KR102464958B1
KR102464958B1 KR1020200060798A KR20200060798A KR102464958B1 KR 102464958 B1 KR102464958 B1 KR 102464958B1 KR 1020200060798 A KR1020200060798 A KR 1020200060798A KR 20200060798 A KR20200060798 A KR 20200060798A KR 102464958 B1 KR102464958 B1 KR 102464958B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
furfural
acyloxymethyl
producing
mixture
fructofuranose
Prior art date
Application number
KR1020200060798A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210144053A (en
Inventor
김백진
이경원
김용진
Original Assignee
한국생산기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020200060798A priority Critical patent/KR102464958B1/en
Publication of KR20210144053A publication Critical patent/KR20210144053A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102464958B1 publication Critical patent/KR102464958B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P17/00Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
    • C12P17/02Oxygen as only ring hetero atoms
    • C12P17/04Oxygen as only ring hetero atoms containing a five-membered hetero ring, e.g. griseofulvin, vitamin C
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y301/00Hydrolases acting on ester bonds (3.1)
    • C12Y301/01Carboxylic ester hydrolases (3.1.1)
    • C12Y301/01003Triacylglycerol lipase (3.1.1.3)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y503/00Intramolecular oxidoreductases (5.3)
    • C12Y503/01Intramolecular oxidoreductases (5.3) interconverting aldoses and ketoses (5.3.1)
    • C12Y503/01009Glucose-6-phosphate isomerase (5.3.1.9)
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/584Recycling of catalysts

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

포도당으로부터 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법을 개시한다. 상기 제조방법은 (1) 포도당(D-Glucose)을 이성질화 효소 존재 하에서 이성질화 반응(isomerization reaction)시켜 포도당(D-Glucose) 및 D-프룩토스(D-Fructose)를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; (2) 상기 단계(1)의 혼합물의 포도당 및 D-프룩토스가 각각 싸이클화된 D-글루코피라노스(D-glucopyranose) 및 D-프룩토푸라노스(D-fructofuranose)를 고정화 효소(immobilized enzyme) 존재 하에서 아실 공여체(acyl donor)와 트랜스-에스터 반응(trans-esterification reaction)시켜 6-모노아실-글루코피라노스(6-monoacyl-glucopyranose, MAG) 및 1,6-디아실-프룩토푸라노스(1,6-Diacyl-fructofuranose, DAF)를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; (3) 상기 단계(2)의 혼합물을 이성질화 효소 존재 하에서 이성질화 반응시켜 6-모노아실-글루코피라노스(MAG), 6-모노아실-프룩토푸라노스(6-monoacyl-fructofuranose, MAF) 및 1,6-디아실-프룩토푸라노스(DAF)를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; (4) 상기 단계(3)의 혼합물을 고정화 효소 존재 하에서 아실 공여체와 트랜스-에스터 반응시켜 6-모노아실-글루코피라노스(MAG) 및 1,6-디아실-프룩토푸라노스(DAF)를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; 및 (5) 상기 단계(4)의 혼합물의 1,6-디아실-프룩토푸라노스(DAF)를 산촉매 존재 하에서 탈수반응(dehydration reaction) 시켜 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄(5-acyloxymethyl-2-furfural, AMF)을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄(5-acyloxymethyl-2-furfural)의 제조방법은 간단한 반응 경로를 가지며, 고정화 효소와 양이온 교환수지를 이용한 불균일 촉매 반응으로 효소와 화학촉매를 이용한 하이브리드 반응을 이용하고, 분리 정제가 용이하며, 촉매의 재활용이 가능하여 경제성이 높은 효과가 있다. 또한 본 발명의 제조방법은 고온/고압을 사용하지 않는 온화한 반응 조건을 가지며, 상업적으로 이용 가능한 촉매와 독성이 적은 범용용매를 함께 사용하여 효율적으로 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄(5-acyloxymethyl-2-furfural), 특히 5-아세트옥시메틸-2-푸르푸랄(5-acetoxymethyl-2-furfural, AMF)을 제조할 수 있다.
A method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural from glucose is disclosed. The manufacturing method is (1) preparing a mixture containing glucose (D-Glucose) and D-fructose (D-Fructose) by isomerization reaction (isomerization reaction) of glucose (D-Glucose) in the presence of an isomerase step; (2) D-glucopyranose and D-fructofuranose in which glucose and D-fructose in the mixture of step (1) are cycled, respectively, are immobilized enzyme ) by trans-esterification reaction with an acyl donor in the presence of 6-monoacyl-glucopyranose (MAG) and 1,6-diacyl-fructofuranose Preparing a mixture containing (1,6-Diacyl-fructofuranose, DAF); (3) Isomerization of the mixture of step (2) in the presence of isomerase to obtain 6-monoacyl-glucopyranose (MAG) and 6-monoacyl-fructofuranose (MAF) and 1,6-diacyl-fructofuranose (DAF); (4) The mixture of step (3) is trans-esterified with an acyl donor in the presence of an immobilized enzyme to obtain 6-monoacyl-glucopyranose (MAG) and 1,6-diacyl-fructofuranose (DAF). Preparing a mixture comprising; And (5) 5-acyloxymethyl-2-furfural (5-acyloxymethyl-2-furfural (5- It may include; preparing acyloxymethyl-2-furfural, AMF).
The method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural of the present invention has a simple reaction route, and a heterogeneous catalytic reaction using an immobilized enzyme and a cation exchange resin using an enzyme and a chemical catalyst. A hybrid reaction is used, separation and purification are easy, and the catalyst can be recycled, resulting in high economic efficiency. In addition, the production method of the present invention has mild reaction conditions that do not use high temperature / high pressure, and efficiently 5-acyloxymethyl-2-furfural (5-acyloxymethyl-2-furfural (5- acyloxymethyl-2-furfural), in particular 5-acetoxymethyl-2-furfural (AMF).

Description

포도당으로부터 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법{METHOD OF PREPARING 5-ACYLOXYMETHYL-2-FURFURAL FROM GLUCOSE}Method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural from glucose {METHOD OF PREPARING 5-ACYLOXYMETHYL-2-FURFURAL FROM GLUCOSE}

본 발명은 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포도당으로부터 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄(5-acyloxymethyl-2-furfural), 특히 5-아세트옥시메틸-2-푸르푸랄(5-acetoxymethyl-2-furfural, AMF)을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural, and more particularly, to a method for preparing 5-acyloxymethyl-2-furfural from glucose, particularly 5-acetate. It relates to a method for producing 5-acetoxymethyl-2-furfural (AMF).

최근, 천연 자원의 고갈을 극복하기 위해 많은 노력을 하고 있다. 특히 석유 자원이 제한되어 있으며, 지구상의 유한한 석유량은 수요를 따라갈 수 없다. 제한된 자원을 대신하여 바이오 기반 화학 물질은 재생 가능하고 지속 가능한 잠재적 공급원으로 간주된다. 녹색 화학(Green chemistry)에서 당으로부터 퓨란 유도체의 생산은 유망한 에너지 공급원이다.In recent years, many efforts have been made to overcome the depletion of natural resources. In particular, oil resources are limited, and the finite amount of oil on earth cannot keep up with demand. In lieu of limited resources, bio-based chemicals are considered as a potential renewable and sustainable source. In green chemistry, the production of furan derivatives from sugars is a promising energy source.

그 중에서도 2,5-디메틸퓨란(DMF) 및 5-에톡시메틸푸르푸랄(EMF)은 바이오 연료로 사용될 수 있다. 특히 DMF는 가솔린과 비슷한 높은 에너지 밀도를 가지고 있다. 2,5-퓨란-디카르복실산(FDCA)은 다양하게 적용할 수 있는 잠재력을 갖는다. FDCA는 PET에 대한 폴리에스테르의 전구체로 가장 잘 알려진 테레프탈산(TPA)과 같은 중합체 물질의 단량체를 대체할 수 있다. Among them, 2,5-dimethylfuran (DMF) and 5-ethoxymethylfurfural (EMF) can be used as biofuels. In particular, DMF has a high energy density similar to that of gasoline. 2,5-furan-dicarboxylic acid (FDCA) has the potential for a variety of applications. FDCA can replace monomers in polymeric materials such as terephthalic acid (TPA), which is best known as a precursor of polyester to PET.

5-하이드록시메틸-2-푸르푸랄(HMF)은 잠재력을 가지고 수많은 퓨란 유도체의 네트워크를 만들 수 있다. 바이오 플라스틱 및 바이오 연료의 출발 물질로 간주되는 FDCA 및 DMF와 같은 퓨란 화합물은 HMF로부터 수소화 및 탈수를 수행함으로써 제조될 수 있다. 그러나 HMF 상의 친수성 분자로 인해 액체-액체 추출 방법(liquid-liquid extraction method)을 통해 용매로부터 최종 생성물을 분리하는 것이 어려운 문제점이 있으며, 분리정제가 어려워 고순도 상태로 얻기 힘든 문제점이 있다.5-Hydroxymethyl-2-furfural (HMF) has the potential to create networks of numerous furan derivatives. Furan compounds such as FDCA and DMF, which are regarded as starting materials for bioplastics and biofuels, can be produced by conducting hydrogenation and dehydration from HMF. However, due to the hydrophilic molecules in the HMF phase, it is difficult to separate the final product from the solvent through a liquid-liquid extraction method, and it is difficult to obtain a high purity product due to difficult separation and purification.

또한 HMF의 특성 및 합성 공정의 비효율이라는 단점 때문에 산업용 HMF의 생산이 제한적이다. 이온성 액체, 마이크로 웨이브 가열 또는 초임계 용매와 같은 특수한 반응 조건을 사용하는 HMF 합성 공정은 현재 상용화에 적합하지 않은 문제점이 있다.In addition, the production of industrial HMF is limited due to the characteristics of HMF and the inefficiency of the synthesis process. The HMF synthesis process using special reaction conditions such as ionic liquids, microwave heating, or supercritical solvents currently has a problem that is not suitable for commercialization.

본 발명의 목적은 HMF의 대체 플랫폼 화합물로서 간단한 반응 경로를 가지며, 고정화 효소와 양이온 교환수지를 이용한 불균일 촉매 반응으로 분리 정제가 용이하고 촉매의 재활용이 가능하여 경제성이 높은 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄(5-acyloxymethyl-2-furfural), 특히 5-아세트옥시메틸-2-푸르푸랄(5-acetoxymethyl-2-furfural, AMF)의 제조방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is 5-acyloxymethyl-2, which has a simple reaction route as an alternative platform compound for HMF, is easy to separate and purify due to a heterogeneous catalytic reaction using an immobilized enzyme and a cation exchange resin, and is highly economical because the catalyst can be recycled. - To provide a method for producing furfural (5-acyloxymethyl-2-furfural), particularly 5-acetoxymethyl-2-furfural (5-acetoxymethyl-2-furfural, AMF).

또한 본 발명의 목적은 고온/고압을 사용하지 않는 온화한 반응 조건을 가지며, 상업적으로 이용 가능한 촉매와 독성이 적은 범용용매를 함께 사용하여 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄(5-acyloxymethyl-2-furfural), 특히 5-아세트옥시메틸-2-푸르푸랄(5-acetoxymethyl-2-furfural, AMF)을 효율적으로 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.In addition, an object of the present invention is to have mild reaction conditions without using high temperature / high pressure, and to use 5-acyloxymethyl-2-furfural (5-acyloxymethyl-2 -furfural), in particular, to provide a method for efficiently producing 5-acetoxymethyl-2-furfural (5-acetoxymethyl-2-furfural, AMF).

본 발명의 일 측면에 따르면, (1) 포도당(D-Glucose)을 이성질화 효소 존재 하에서 이성질화 반응(isomerization reaction)시켜 포도당(D-Glucose) 및 D-프룩토스(D-Fructose)를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; (2) 상기 단계(1)의 혼합물의 포도당 및 D-프룩토스가 각각 싸이클화된 D-글루코피라노스(D-glucopyranose) 및 D-프룩토푸라노스(D-fructofuranose)를 고정화 효소(immobilized enzyme) 존재 하에서 아실 공여체(acyl donor)와 트랜스-에스터 반응(trans-esterification reaction)시켜 6-모노아실-글루코피라노스(6-monoacyl-glucopyranose, MAG) 및 1,6-디아실-프룩토푸라노스(1,6-Diacyl-fructofuranose, DAF)를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; (3) 상기 단계(2)의 혼합물을 이성질화 효소 존재 하에서 이성질화 반응시켜 6-모노아실-글루코피라노스(MAG), 6-모노아실-프룩토푸라노스(6-monoacyl-fructofuranose, MAF) 및 1,6-디아실-프룩토푸라노스(DAF)를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; (4) 상기 단계(3)의 혼합물을 고정화 효소 존재 하에서 아실 공여체와 트랜스-에스터 반응시켜 6-모노아실-글루코피라노스(MAG) 및 1,6-디아실-프룩토푸라노스(DAF)를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; 및 (5) 상기 단계(4)의 혼합물의 1,6-디아실-프룩토푸라노스(DAF)를 산촉매 존재 하에서 탈수반응(dehydration reaction) 시켜 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄(5-acyloxymethyl-2-furfural, AMF)을 제조하는 단계;를 포함하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법이 제공된다.According to one aspect of the present invention, (1) isomerization reaction of glucose (D-Glucose) in the presence of an isomerization enzyme to obtain glucose (D-Glucose) and D-fructose (D-Fructose). preparing a mixture; (2) D-glucopyranose and D-fructofuranose in which glucose and D-fructose in the mixture of step (1) are cycled, respectively, are immobilized enzyme ) by trans-esterification reaction with an acyl donor in the presence of 6-monoacyl-glucopyranose (MAG) and 1,6-diacyl-fructofuranose Preparing a mixture containing (1,6-Diacyl-fructofuranose, DAF); (3) Isomerization of the mixture of step (2) in the presence of isomerase to obtain 6-monoacyl-glucopyranose (MAG) and 6-monoacyl-fructofuranose (MAF) and 1,6-diacyl-fructofuranose (DAF); (4) The mixture of step (3) is trans-esterified with an acyl donor in the presence of an immobilized enzyme to obtain 6-monoacyl-glucopyranose (MAG) and 1,6-diacyl-fructofuranose (DAF). Preparing a mixture comprising; and (5) 5-acyloxymethyl-2-furfural (5-acyloxymethyl-2-furfural (5- A method for preparing 5-acyloxymethyl-2-furfural including; preparing acyloxymethyl-2-furfural (AMF) is provided.

또한 상기 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법이 단계(4) 후에, (3') 상기 단계(4)의 혼합물을 이성질화 효소 존재 하에서 이성질화 반응시켜 6-모노아실-글루코피라노스(MAG), 6-모노아실-프룩토푸라노스(MAF) 및 1,6-디아실-프룩토푸라노스(DAF)을 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; 및 (4') 상기 단계(3') 혼합물을 고정화 효소 존재 하에서 아실 공여체와 트랜스-에스터 반응시켜 6-모노아세틸-글루코피라노스(MAG) 및 1,6-디아세틸-프룩토푸라노스(DAF)를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 단계(5)의 상기 단계(4)가 상기 단계(4')일 수 있다.In addition, after step (4) of the method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural, (3') the mixture of step (4) is isomerized in the presence of an isomerase to obtain 6-monoacyl-glucopy preparing a mixture comprising lanose (MAG), 6-monoacyl-fructofuranose (MAF) and 1,6-diacyl-fructofuranose (DAF); and (4') trans-esterifying the mixture of step (3') with an acyl donor in the presence of an immobilized enzyme to obtain 6-monoacetyl-glucopyranose (MAG) and 1,6-diacetyl-fructofuranose (DAF). ), and the step (4) of the step (5) may be the step (4′).

또한 상기 5-아실옥시메틸-2-푸루푸랄의 제조방법이 상기 단계 (3') 및 (4')가 연속적으로 반복하여 추가로 수행되고, 상기 단계 (3') 및 (4')가 연속적으로 반복하여 추가로 수행되는 경우, 상기 단계(3')의 상기 단계(4)의 혼합물이 상기 단계(4')의 혼합물일 수 있다.In addition, in the method for producing 5-acyloxymethyl-2-furupural, the steps (3') and (4') are continuously repeated, and the steps (3') and (4') are continuously repeated. When further carried out repeatedly, the mixture of the step (4) of the step (3') may be the mixture of the step (4').

또한 상기 단계 (3') 및 (4')가 연속적으로 1회 내지 15회 반복 수행될 수 있다.In addition, the steps (3') and (4') may be continuously repeated 1 to 15 times.

또한 상기 단계 (1) 및 (3)의 상기 이성질화 효소가 포도당 이성질화 효소일 수 있다.In addition, the isomerase of steps (1) and (3) may be a glucose isomerase.

또한 상기 단계 (2) 및 (4)의 상기 아실 공여체가 각각 독립적으로 아래 구조식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.In addition, the acyl donor of steps (2) and (4) may each independently be a compound represented by Structural Formula 1 below.

[구조식 1][Structural Formula 1]

Figure 112020051232526-pat00001
Figure 112020051232526-pat00001

상기 구조식 1에서,In Structural Formula 1,

R1은 C1 내지 C3 알킬기이고,R 1 is a C1 to C3 alkyl group;

R2는 C1 내지 C3 알킬기, 또는

Figure 112020051232526-pat00002
이고,R 2 is a C1 to C3 alkyl group, or
Figure 112020051232526-pat00002
ego,

R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이다.R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group.

또한 상기 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄이 5-아세트옥시메틸-2-푸르푸랄일 수 있다.In addition, the 5-acyloxymethyl-2-furfural may be 5-acetoxymethyl-2-furfural.

또한 상기 단계 (2) 및 (4)의 상기 고정화 효소가 각각 독립적으로 리파아제(lipase)를 포함할 수 있다.In addition, the immobilized enzymes in steps (2) and (4) may each independently include a lipase.

또한 상기 단계 (1) 내지 (4)가 각각 용액 반응으로 수행되고, 상기 용액 반응의 용매가 아세톤, 1,4-디옥산, 에탄올, 에틸 아세테이트, 에틸 에테르, 물, 테트라하이드로퓨란 및 비닐 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the steps (1) to (4) are each carried out as a solution reaction, and the solvent of the solution reaction is acetone, 1,4-dioxane, ethanol, ethyl acetate, ethyl ether, water, tetrahydrofuran and vinyl acetate. It may include one or more selected from the group consisting of.

또한 상기 산촉매가 고체 산촉매를 포함할 수 있다.In addition, the acid catalyst may include a solid acid catalyst.

또한 상기 고체 산촉매가 유기 지지체 또는 무기 지지체 상에 브뢴스테드산 또는 루이스산 기능기가 연결된 것일 수 있다.In addition, the solid acid catalyst may be one in which a Bronsted acid or Lewis acid functional group is connected to an organic support or an inorganic support.

또한 상기 고체 산촉매가 양이온 교환 수지를 포함할 수 있다.In addition, the solid acid catalyst may include a cation exchange resin.

또한 상기 단계 (5)가 용액 반응으로 수행되고, 상기 용액 반응의 용매가 아세토니트릴, 1,4-디옥산, 디메틸포름아미드 및 디메틸술폭시드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the step (5) may be performed as a solution reaction, and the solvent of the solution reaction may include at least one selected from the group consisting of acetonitrile, 1,4-dioxane, dimethylformamide and dimethylsulfoxide.

또한 상기 단계 (5)가 용액 반응으로 수행되고, 상기 용액 반응의 용매가 상기 1,4-디옥산 100중량부와, 비양성자성 극성용매 5 내지 20중량부를 포함할 수 있다.In addition, the step (5) may be performed as a solution reaction, and the solvent of the solution reaction may include 100 parts by weight of the 1,4-dioxane and 5 to 20 parts by weight of an aprotic polar solvent.

또한 상기 비양성자성 극성용매가 디메틸술폭시드 및 디메틸포름아미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the aprotic polar solvent may include at least one selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide and dimethylformamide.

또한 상기 비양성자성 극성용매가 디메틸포름아미드를 포함할 수 있다.In addition, the aprotic polar solvent may include dimethylformamide.

또한 상기 단계 (5)의 상기 탈수반응이 8 내지 24시간 동안 수행될 수 있다.In addition, the dehydration reaction of step (5) may be performed for 8 to 24 hours.

또한 상기 이성질화 효소, 고정화 효소 및 산촉매가 각각 독립적으로 담체에 고정화된 것일 수 있다.In addition, the isomerase, the immobilized enzyme, and the acid catalyst may be each independently immobilized on a carrier.

또한 상기 산촉매가 재사용될 수 있다.Also, the acid catalyst can be reused.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 제조방법으로 제조된 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄이 제공된다.According to another aspect of the present invention, 5-acyloxymethyl-2-furfural prepared by the above production method is provided.

본 발명의 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄(5-acyloxymethyl-2-furfural)의 제조방법은 간단한 반응 경로를 가지며, 고정화 효소와 양이온 교환수지를 이용한 불균일 촉매 반응으로 효소와 화학촉매를 이용한 하이브리드 반응을 이용하고, 분리 정제가 용이하며, 촉매의 재활용이 가능하여 경제성이 높은 효과가 있다.The method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural of the present invention has a simple reaction route, and a heterogeneous catalytic reaction using an immobilized enzyme and a cation exchange resin using an enzyme and a chemical catalyst. A hybrid reaction is used, separation and purification are easy, and the catalyst can be recycled, resulting in high economic efficiency.

또한 본 발명의 제조방법은 고온/고압을 사용하지 않는 온화한 반응 조건을 가지며, 상업적으로 이용 가능한 촉매와 독성이 적은 범용용매를 함께 사용하여 효율적으로 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄(5-acyloxymethyl-2-furfural), 특히 5-아세트옥시메틸-2-푸르푸랄(5-acetoxymethyl-2-furfural, AMF)을 제조할 수 있다.In addition, the production method of the present invention has mild reaction conditions that do not use high temperature / high pressure, and efficiently 5-acyloxymethyl-2-furfural (5-acyloxymethyl-2-furfural (5- acyloxymethyl-2-furfural), in particular 5-acetoxymethyl-2-furfural (AMF).

도 1은 리파아제 종류에 따른 DAF 및 과당의 수율을 나타낸 그래프이다.
도 2는 이성질화 및 에스터화 반응의 반복 횟수에 따른 MAG 및 DAF의 수율을 나타낸 그래프이다.
도 3은 단일 용매 종류에 따른 AMF 및 HMF의 수율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 이중 용매 종류에 따른 AMF 및 HMF의 수율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 이중 용매 종류 및 탈수 시간에 따른 AMF 및 HMF의 수율을 나타낸 그래프이다.
1 is a graph showing the yield of DAF and fructose according to the type of lipase.
Figure 2 is a graph showing the yield of MAG and DAF according to the number of repetitions of isomerization and esterification reactions.
3 is a graph showing the yield of AMF and HMF according to a single solvent type.
Figure 4 is a graph showing the yield of AMF and HMF according to the type of dual solvent.
5 is a graph showing the yield of AMF and HMF according to the type of dual solvent and the dehydration time.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments are exemplified and described in detail in the detailed description. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and includes all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Also, terms including ordinal numbers such as first and second to be used below may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.

또한, 어떤 구성요소가 "다른 구성요소 상에," "다른 구성요소 상에 형성되어," "다른 구성요소 상에 위치하여," 또는 " 다른 구성요소 상에 적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어, 위치하여 있거나 또는 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, when a component is referred to as "on another component," "formed on another component," "located on another component," or "layered on another component," that It should be understood that although it may be directly attached to, positioned on, or stacked on the front surface or one surface of another component, other components may further exist in the middle.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

본 명세서에서 "수소"란 별도의 정의가 없는 한, 일중수소, 이중수소, 또는 삼중수소를 의미한다. In this specification, "hydrogen" means single hydrogen, double hydrogen, or tritium unless otherwise defined.

본 명세서에서 "알킬(alkyl)기" 란 별도의 정의가 없는 한, 지방족 탄화수소기를 의미한다. In the present specification, "alkyl (alkyl) group" means an aliphatic hydrocarbon group unless otherwise defined.

알킬기는 어떠한 이중결합이나 삼중결합을 포함하고 있지 않은 "포화 알킬(saturated alkyl)기" 일 수 있다. An alkyl group may be a "saturated alkyl group" that does not contain any double or triple bonds.

알킬기는 적어도 하나의 이중결합 또는 삼중결합을 포함하고 있는 "불포화 알킬(unsaturated alkyl)기"일 수도 있다.The alkyl group may also be an "unsaturated alkyl group" containing at least one double bond or triple bond.

이하, 본 발명의 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법에 대해 설명하도록 한다.Hereinafter, the method for preparing 5-acyloxymethyl-2-furfural of the present invention will be described.

먼저, 포도당(D-Glucose)을 First, glucose (D-Glucose) 이성질화isomerization 효소 enzyme 존재 하에서in the presence 이성질화isomerization 반응(isomerization reaction)시켜 포도당(D-Glucose) 및 D- By isomerization reaction, glucose (D-Glucose) and D- 프룩토스(D-Fructose)를Fructose (D-Fructose) 포함하는 혼합물을 제조한다(단계 1). Prepare a mixture containing (step 1).

Figure 112020051232526-pat00003
Figure 112020051232526-pat00003

다음으로, 상기 단계(1)의 혼합물의 포도당 및 D-Next, the glucose and D- of the mixture of step (1) 프룩토스가fructose 각각 each 싸이클화된cycled D- D- 글루코피라노스Glucopyranose (D-(D- glucopyranoseglucopyranose ) 및 D-) and D- 프룩토푸라노스(D-fructofuranose)를Fructofuranose (D-fructofuranose) 고정화 효소(immobilized enzyme) immobilized enzyme 존재 하에서in the presence 아실 공여체( acyl donor ( acylacyl donor)와 트랜스-에스터 반응(trans- donor) and trans-ester reactions (trans- esterificationesterification reaction)시켜 6- reaction) 6- 모노아실monoacyl -- 글루코피라노스Glucopyranose (6-monoacyl-glucopyranose, MAG) 및 1,6-(6-monoacyl-glucopyranose, MAG) and 1,6- 디아실diacyl -- 프룩토푸라노스fructofuranose (1,6-(1,6- DiacylDiacyl -fructofuranose, DAF)를 포함하는 혼합물을 제조한다(단계 2).-fructofuranose, DAF) is prepared (step 2).

Figure 112020051232526-pat00004
Figure 112020051232526-pat00004

다음으로, 상기 단계(2)의 혼합물을 Next, the mixture of step (2) 이성질화isomerization 효소 enzyme 존재 하에서in the presence 이성질화isomerization 반응시켜 6- react 6- 모노아실monoacyl -- 글루코피라노스Glucopyranose (MAG), 6-(MAG), 6- 모노아실monoacyl -- 프룩토푸라노스fructofuranose (6-(6- monoacylmonoacyl -fructofuranose, -fructofuranose, MAFMAF ) 및 1,6-) and 1,6- 디아실diacyl -- 프룩토푸라노스(DAF)를Fructofuranose (DAF) 포함하는 혼합물을 제조한다(단계 3). Prepare a mixture containing (step 3).

Figure 112020051232526-pat00005
Figure 112020051232526-pat00005

다음으로, 상기 단계(3)의 혼합물을 고정화 효소 Next, the mixture of step (3) is immobilized enzyme 존재 하에서in the presence 아실 공여체와 트랜스-에스터 반응시켜 6- 6- by trans-esterification with an acyl donor 모노아실monoacyl -- 글루코피라노스Glucopyranose (MAG) 및 1,6-(MAG) and 1,6- 디아실diacyl -- 프룩토푸라노스(DAF)를Fructofuranose (DAF) 포함하는 혼합물을 제조한다(단계 4). Prepare a mixture containing (step 4).

Figure 112020051232526-pat00006
Figure 112020051232526-pat00006

마지막으로, 상기 단계(4)의 혼합물의 1,6-Finally, the 1,6- 디아실diacyl -- 프룩토푸라노스(DAF)를Fructofuranose (DAF) 산촉매acid catalyst 존재 하에서in the presence 탈수반응(dehydration reaction) 시켜 5- 5- by dehydration reaction 아실옥시메틸acyloxymethyl -2-푸르푸랄(5-acyloxymethyl-2-furfural, AMF)을 제조한다(단계 5).-2-furfural (5-acyloxymethyl-2-furfural, AMF) is prepared (step 5).

Figure 112020051232526-pat00007
Figure 112020051232526-pat00007

단계(4) 후에, (3') 상기 단계(4)의 혼합물을 이성질화 효소 존재 하에서 이성질화 반응시켜 6-모노아실-글루코피라노스(MAG), 6-모노아실-프룩토푸라노스(MAF) 및 1,6-디아실-프룩토푸라노스(DAF)을 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; 및 (4') 상기 단계(3') 혼합물을 고정화 효소 존재 하에서 아실 공여체와 트랜스-에스터 반응시켜 6-모노아세틸-글루코피라노스(MAG) 및 1,6-디아세틸-프룩토푸라노스(DAF)를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계;를 포함할 수 있고, 상기 단계(5)의 상기 단계(4)가 상기 단계(4')일 수 있다.After step (4), (3') the mixture of step (4) is isomerized in the presence of an isomerase to form 6-monoacyl-glucopyranose (MAG) and 6-monoacyl-fructofuranose (MAF). ) and preparing a mixture comprising 1,6-diacyl-fructofuranose (DAF); and (4') the mixture of step (3') is trans-esterified with an acyl donor in the presence of an immobilized enzyme to obtain 6-monoacetyl-glucopyranose (MAG) and 1,6-diacetyl-fructofuranose (DAF). ), and the step (4) of the step (5) may be the step (4′).

상기 단계 (3') 및 (4')가 연속적으로 반복하여 추가로 수행되고, 상기 단계 (3') 및 (4')가 연속적으로 반복하여 추가로 수행되는 경우, 상기 단계(3')의 상기 단계(4)의 혼합물은 상기 단계(4')의 혼합물일 수 있다.When the steps (3') and (4') are continuously repeated and further performed, and the steps (3') and (4') are continuously and repeatedly performed, the step (3') The mixture of step (4) may be a mixture of step (4').

상기 단계 (3') 및 (4')는 연속적으로 1회 내지 15회 반복 수행될 수 있으며, 바람직하게는 2회 내지 10회, 보다 바람직하게는 3회 내지 7회 반복 수행될 수 있다.Steps (3') and (4') may be continuously repeated 1 to 15 times, preferably 2 to 10 times, and more preferably 3 to 7 times.

상기 단계 (1) 및 (3)의 상기 이성질화 효소는 포도당 이성질화 효소일 수 있다.The isomerase of steps (1) and (3) may be a glucose isomerase.

상기 단계 (2) 및 (4)의 상기 아실 공여체는 각각 독립적으로 아래 구조식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.The acyl donor of steps (2) and (4) may each independently be a compound represented by Structural Formula 1 below.

[구조식 1][Structural Formula 1]

Figure 112020051232526-pat00008
Figure 112020051232526-pat00008

상기 구조식 1에서,In Structural Formula 1,

R1은 C1 내지 C3 알킬기이고,R 1 is a C1 to C3 alkyl group;

R2는 C1 내지 C3 알킬기, 또는

Figure 112020051232526-pat00009
이고,R 2 is a C1 to C3 alkyl group, or
Figure 112020051232526-pat00009
ego,

R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이다.R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group.

상기 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄은 5-아세트옥시메틸-2-푸르푸랄일 수 있다.The 5-acyloxymethyl-2-furfural may be 5-acetoxymethyl-2-furfural.

상기 단계 (2) 및 (4)의 상기 고정화 효소는 각각 독립적으로 리파아제(lipase)를 포함할 수 있다.The immobilized enzymes of steps (2) and (4) may each independently include a lipase.

상기 단계 (1) 내지 (4)는 각각 용액 반응으로 수행되고, 상기 용액 반응의 용매는 아세톤, 1,4-디옥산, 에탄올, 에틸 아세테이트, 에틸 에테르, 물, 테트라하이드로퓨란 및 비닐 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The steps (1) to (4) are each carried out as a solution reaction, and the solvent of the solution reaction is composed of acetone, 1,4-dioxane, ethanol, ethyl acetate, ethyl ether, water, tetrahydrofuran and vinyl acetate. It may contain one or more selected from the group.

상기 산촉매는 고체 산촉매를 포함할 수 있다.The acid catalyst may include a solid acid catalyst.

상기 고체 산촉매는 유기 지지체 또는 무기 지지체 상에 브뢴스테드산 또는 루이스산 기능기가 연결된 것일 수 있다.The solid acid catalyst may be one in which a Bronsted acid or Lewis acid functional group is connected to an organic support or an inorganic support.

상기 고체 산촉매는 양이온 교환 수지를 포함할 수 있다.The solid acid catalyst may include a cation exchange resin.

상기 단계 (5)는 용액 반응으로 수행되고, 상기 용액 반응의 용매는 아세토니트릴, 1,4-디옥산, 디메틸포름아미드 및 디메틸술폭시드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The step (5) is performed as a solution reaction, and the solvent of the solution reaction may include at least one selected from the group consisting of acetonitrile, 1,4-dioxane, dimethylformamide and dimethylsulfoxide.

상기 단계 (5)는 용액 반응으로 수행되고, 상기 용액 반응의 용매는 상기 1,4-디옥산 100중량부와, 비양성자성 극성용매 5 내지 20중량부를 포함할 수 있다.The step (5) is performed as a solution reaction, and the solvent of the solution reaction may include 100 parts by weight of the 1,4-dioxane and 5 to 20 parts by weight of an aprotic polar solvent.

상기 비양성자성 극성용매는 디메틸술폭시드 및 디메틸포름아미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 디메틸포름아미드를 포함할 수 있다.The aprotic polar solvent may include at least one selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide and dimethylformamide, preferably dimethylformamide.

상기 단계 (5)의 상기 탈수반응은 8 내지 24시간 동안 수행될 수 있다.The dehydration of step (5) may be performed for 8 to 24 hours.

상기 이성질화 효소, 고정화 효소 및 산촉매는 각각 독립적으로 담체에 고정화된 것일 수 있다.The isomerase, immobilized enzyme, and acid catalyst may be each independently immobilized on a carrier.

상기 산촉매는 재사용될 수 있다.The acid catalyst can be reused.

또한 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄을 제공한다.In addition, the present invention provides 5-acyloxymethyl-2-furfural prepared by the above preparation method.

[실시예][Example]

이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, this is for illustrative purposes and the scope of the present invention is not limited thereby.

실시예: 5-아세트옥시메틸-2-푸르푸랄(AMF)의 제조Example: Preparation of 5-acetoxymethyl-2-furfural (AMF)

실시예 1Example 1

포도당의 이성질화(isomerization) 반응Glucose isomerization reaction

[Scheme 1][Scheme 1]

Figure 112020051232526-pat00010
Figure 112020051232526-pat00010

상기 Scheme 1을 참조하면, 500ml 둥근 바닥 플라스크 (RB)에서 자기 교반하면서 이성질화를 수행하였다. 용매인 10% H2O in tetrahydrofuran(THF) 100 ml에 포도당 1.0 g을 넣고, 포도당 이성질화 효소(GI) 1.0 g을 첨가하였다. 60℃ 및 300rpm에서 15시간 동안 이성질화 반응을 수행하여 포도당(D-Glucose, D-glucopyranose)과 과당(D-Fructose, D-fructofuranose)을 제조하였다.Referring to Scheme 1, isomerization was performed in a 500 ml round bottom flask (RB) with magnetic stirring. 1.0 g of glucose was added to 100 ml of 10% H 2 O in tetrahydrofuran (THF) as a solvent, and 1.0 g of glucose isomerase (GI) was added. An isomerization reaction was performed at 60° C. and 300 rpm for 15 hours to prepare glucose (D-Glucose, D-glucopyranose) and fructose (D-Fructose, D-fructofuranose).

반응 후 여과지를 사용하여 포도당 이성질화 효소를 분리하였다. 용매를 제거하기 위해 여과물을 압력 펌프를 사용하여 40℃에서 회전식 증발기에서 증발시켰다. 그러나, 용매 혼합물 중 H2O는 높은 비점 때문에 증발 후에도 여전히 남아있다. H2O는 트랜스-에스터(trans-esterification) 반응을 방해하기 때문에, 이성질화 후에 H2O를 제거해야 한다. 혼합물을 -60℃ 및 5 mbar에서 24시간 동안 동결 건조하여 H2O를 증발시켜 시럽 형태가 아닌 백색 분말 형태의 조 생성물(crude product)을 수득하였다.After the reaction, glucose isomerase was separated using filter paper. The filtrate was evaporated on a rotary evaporator at 40° C. using a pressure pump to remove the solvent. However, H 2 O in the solvent mixture still remains after evaporation because of its high boiling point. Since H 2 O interferes with the trans-esterification reaction, H 2 O must be removed after isomerization. The mixture was freeze-dried at -60 °C and 5 mbar for 24 hours to evaporate H 2 O to obtain a crude product in the form of a white powder rather than a syrup form.

포도당의 이성질화 반응 동안 다른 부산물은 관찰할 수 없었다. 또한 아래 Scheme 2를 참조하면, 포도당 이성질화 효소에 의한 포도당의 이성질화가 Lobry-de Bruyn-van Ekenstein 변환을 통해 수행되었다.No other by-products could be observed during the glucose isomerization reaction. Also, referring to Scheme 2 below, isomerization of glucose by glucose isomerase was performed through Lobry-de Bruyn-van Ekenstein conversion.

[Scheme 2][Scheme 2]

Figure 112020051232526-pat00011
Figure 112020051232526-pat00011

포도당 및 과당 혼합물의 트랜스-에스터(trans-esterification) 반응Trans-esterification reaction of glucose and fructose mixtures

[Scheme 3][Scheme 3]

Figure 112020051232526-pat00012
Figure 112020051232526-pat00012

상기 Scheme 3을 참조하면, 이성질화 반응 후 포도당 및 과당(D-fructofuranose)의 트랜스-에스터 반응을 동시에 수행하였다. 리파아제 1.0 g, 용매인 THF 100 ml 및 아실 공여체로서 비닐 아세테이트(3 equiv) 1.54 ml를 상기 RB에 첨가하였다. 60℃ 및 300rpm에서 4시간 동안 트랜스-에스터 반응을 수행하였다. 반응 후, 여과지 및 증발기를 사용하여 리파아제 및 용매를 제거하였다.Referring to Scheme 3, after isomerization, trans-esterification of glucose and fructofuranose was performed simultaneously. 1.0 g of lipase, 100 ml of THF as a solvent and 1.54 ml of vinyl acetate (3 equiv) as an acyl donor were added to the RB. A trans-esterification reaction was performed at 60° C. and 300 rpm for 4 hours. After the reaction, lipase and solvent were removed using filter paper and an evaporator.

클로로포름, 아세트산, 물 (3 : 3.5 : 0.5) 혼합물의 용리액 시스템을 사용한 박막 크로마토그래피 (TLC) 테스트 및 HPLC 분석은 포도당 및 과당의 트랜스-에스터 반응으로부터 MAG (Rf = 0.36 및 Rt = 9.42 min) 및 DAF (Rf = 0.59 및 Rt = 10.08 min)의 형성을 보여주었다.Thin layer chromatography (TLC) test and HPLC analysis using a mixture of chloroform, acetic acid, water (3 : 3.5 : 0.5) mixture as the eluent system revealed MAG (R f = 0.36 and R t = 9.42 min) from the trans-esterification reaction of glucose and fructose. ) and formation of DAF (R f = 0.59 and R t = 10.08 min).

반응 동안, 대부분의 반응물 즉, 포도당 및 과당은 4시간 후에 생성물로 전환되었다. 포도당이 에스터 반응에 의해 피라노스(pyranose) 고리를 형성할 때, C6-탄소의 1차 알코올 뿐만 아니라 다른 2차 알코올 기는 아실 공여체로부터의 아세틸기로 대체될 수 있다. 이 경우, 두 종류의 글루코피라노스(glucopyranose)가 합성되었고, 하나는 이성질화 및 트랜스-에스터 반응에 의해 DAF로 전환될 수 있는 6-모노아세틸-글루코피라노스(MAG)이고, 다른 하나는 이성질화 및 탈수 반응 동안 반응을 하지 않는 디아세틸-글루코피라노스(DAG, Rf = 0.54)이다. DAG는 모든 사이클 및 탈수 반응 동안 부산물로서 9.94 %의 수율로 유지되었다. MAG, DAG 및 DAF가 생성물에 공존할 경우, 유사한 물리적 특성으로 인해 컬럼 크로마토 그래피를 사용하여 분리하기가 어렵다.During the reaction, most of the reactants, glucose and fructose, were converted to products after 4 hours. When glucose forms a pyranose ring by esterification, the primary as well as other secondary alcohol groups on the C6-carbon can be replaced with acetyl groups from acyl donors. In this case, two types of glucopyranose were synthesized, one being 6-monoacetyl-glucopyranose (MAG) that can be converted to DAF by isomerization and trans-esterification, and the other being isomer It is diacetyl-glucopyranose (DAG, R f = 0.54) that does not react during nitration and dehydration reactions. DAG was retained as a by-product during all cycles and dehydration reactions in a yield of 9.94%. When MAG, DAG and DAF coexist in the product, they are difficult to separate using column chromatography due to similar physical properties.

이성질화 및 트랜스-에스터 반응 반복Repeat isomerization and trans-esterification reactions

[Scheme 4][Scheme 4]

Figure 112020051232526-pat00013
Figure 112020051232526-pat00013

상기 Scheme 4를 참조하면, MAG 및 DAF를 포함하는 혼합물을 용매인 10% H2O in tetrahydrofuran(THF) 100 ml, 포도당 이성질화 효소(GI) 1.0 g을 사용하여 60℃ 및 300rpm에서 15시간 동안 이성질화 반응시켜 MAG, MAF 및 DAF를 포함하는 혼합물을 제조하였다. Referring to Scheme 4, a mixture containing MAG and DAF was prepared by using 100 ml of 10% H 2 O in tetrahydrofuran (THF) as a solvent and 1.0 g of glucose isomerase (GI) at 60° C. and 300 rpm for 15 hours. An isomerization reaction was performed to prepare a mixture comprising MAG, MAF and DAF.

[Scheme 5][Scheme 5]

Figure 112020051232526-pat00014
Figure 112020051232526-pat00014

상기 Scheme 5를 참조하면, MAG, MAF 및 DAF를 포함하는 혼합물을 리파아제 1.0 g, 용매인 THF 100 ml 및 아실 공여체로서 비닐 아세테이트(3 equiv) 1.54 ml를 사용하여 60℃ 및 300rpm에서 4시간 동안 트랜스-에스터 반응시켜 MAG 및 DAF를 포함하는 혼합물을 제조하였다.Referring to Scheme 5, a mixture containing MAG, MAF, and DAF was transduced at 60° C. and 300 rpm for 4 hours using 1.0 g of lipase, 100 ml of THF as a solvent, and 1.54 ml of vinyl acetate (3 equiv) as an acyl donor. A mixture containing MAG and DAF was prepared by esterification.

상기 이성질화 및 트랜스-에스터 반응을 5회 반복 수행하였다. The above isomerization and trans-esterification reactions were repeated 5 times.

DAF의 탈수 및 AMF의 제조Dehydration of DAF and preparation of AMF

이성질화 및 트랜스-에스터 반응을 5회 반복함으로써 수득된 DAF를 탈수 반응의 출발 물질로 사용하였다. DAF의 탈수를 위해 양이온 교환 수지(CER)인 Amberlyst 15가 산성 촉매로 선택되었다. 용매로 DMF/Dioxane(1:9) 혼합물을 사용하고, 16시간 동안 마그네틱 바를 사용하여 120℃ 및 500rpm에서 탈수 반응을 수행하여 AMF를 제조하였다. DAF obtained by repeating the isomerization and trans-esterification reaction 5 times was used as the starting material for the dehydration reaction. A cation exchange resin (CER), Amberlyst 15, was chosen as the acidic catalyst for the dehydration of DAF. AMF was prepared by using a DMF/Dioxane (1:9) mixture as a solvent and performing dehydration at 120° C. and 500 rpm using a magnetic bar for 16 hours.

실시예 2Example 2

실시예 1의 DAF의 탈수 및 AMF의 제조에서 16시간 동안 탈수 반응을 수행하는 대신에 24시간 동안 탈수 반응을 수행하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 AMF를 제조하였다.AMF was prepared in the same manner as in Example 1 except that the dehydration reaction was performed for 24 hours instead of the dehydration reaction for 16 hours in the dehydration of DAF and preparation of AMF in Example 1.

실시예 3Example 3

실시예 1의 DAF의 탈수 및 AMF의 제조에서 용매로 DMF/Dioxane(1:9) 혼합물을 사용하는 대신에 DMSO/Dioxane(1:9) 혼합물을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 AMF를 제조하였다.The same method as in Example 1 except that a DMSO/Dioxane (1:9) mixture was used instead of a DMF/Dioxane (1:9) mixture as a solvent in the dehydration of DAF and the preparation of AMF in Example 1. AMF was prepared with

실시예 4Example 4

실시예 1의 DAF의 탈수 및 AMF의 제조에서 용매로 DMF/Dioxane(1:9) 혼합물을 사용하는 대신에 DMSO/Dioxane(1:9) 혼합물을 사용하고, 16시간 동안 탈수 반응을 수행하는 대신에 24시간 동안 탈수 반응을 수행하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 AMF를 제조하였다.In the dehydration of DAF and preparation of AMF in Example 1, a DMSO/Dioxane (1:9) mixture was used instead of a DMF/Dioxane (1:9) mixture as a solvent, and the dehydration reaction was performed for 16 hours instead of AMF was prepared in the same manner as in Example 1, except that dehydration was performed for 24 hours.

[시험예] [Test Example]

시험예 1: 포도당의 이성질화 반응 시 용매 종류에 따른 과당 수율 비교Test Example 1: Comparison of fructose yield according to solvent type during glucose isomerization reaction

포도당의 이성질화 반응 시 용매 종류에 따른 과당의 수율을 비교하기 위해 포도당 50mg, 포도당 이성질화 효소 50mg, 다양한 종류의 유기 용매 5ml를 사용하여 60℃ 및 500rpm에서 15시간 동안 이성질화 반응시켜 과당의 수율을 비교하였다. 과당의 수율은 하기 식 1을 이용하여 계산하였으며, 용매 종류에 따른 과당 수율을 아래 표 1에 나타내었다.In order to compare the yield of fructose according to the type of solvent during the isomerization of glucose, 50 mg of glucose, 50 mg of glucose isomerase, and 5 ml of various organic solvents were used for isomerization at 60 ° C and 500 rpm for 15 hours. Yield of fructose compared. The yield of fructose was calculated using Equation 1 below, and the yield of fructose according to the type of solvent is shown in Table 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure 112020051232526-pat00015
Figure 112020051232526-pat00015

용매menstruum 과당 수율(%)Fructose yield (%) 아세톤(Acetone)Acetone 2.62.6 1,4-디옥산(1,4-Dioxane)1,4-Dioxane 2.52.5 에탄올(Ethanol)Ethanol 4.24.2 에틸 아세테이트(Ethyl acetate)Ethyl acetate 00 에틸 에테르(Ethyl ether)Ethyl ether 00 테트라하이드로퓨란(THF)Tetrahydrofuran (THF) 4.74.7 비닐 아세테이트(Vinyl acetate)Vinyl acetate 00 물(H2O)water (H 2 O) 49.849.8 Buffer pH 7 solutionBuffer pH 7 solution 29.429.4 1% H2O in THF1% H 2 O in THF 4.74.7 5% H2O in THF5% H 2 O in THF 63.863.8 10% H2O in THF10% H 2 O in THF 67.267.2 15% H2O in THF15% H 2 O in THF 37.637.6 20% H2O in THF20% H 2 O in THF 19.7819.78

상기 표 1을 참조하면, 대부분의 유기 용매에서 이성질화 후에 소량의 과당이 발견되었다. 에테르 및 아세테이트 용매의 경우에만 과당이 완전히 형성되지 않았다. 그러나, 물을 함유하는 혼합 용매의 경우, 과당 수율이 최대 67.2%에 도달하였다. 이러한 결과는 물의 존재가 효소의 이성질화 반응에 크게 영향을 줄 수 있음을 보여준다. 또한 용매로 5% H2O in THF 및 10% H2O in THF를 사용했을 때의 과당 수율은 용매로 물만 사용했을 때보다 개선되었다. 또한 물을 인산 완충액(pH = 7)으로 대체함으로써 반응 매질을 교체하여 pH의 효율성을 조사했다. 그러나 인산 완충액의 과당 수율은 29.4%로 순수한 물의 수율(49.8%)보다 낮았다.Referring to Table 1, a small amount of fructose was found after isomerization in most organic solvents. Fructose was not completely formed only in ether and acetate solvents. However, in the case of a mixed solvent containing water, the fructose yield reached a maximum of 67.2%. These results show that the presence of water can greatly affect the isomerization reaction of the enzyme. In addition, the yield of fructose when using 5% H 2 O in THF and 10% H 2 O in THF as a solvent was improved compared to when only water was used as a solvent. In addition, the efficiency of pH was investigated by replacing the reaction medium by replacing water with phosphate buffer (pH = 7). However, the yield of fructose in phosphate buffer was 29.4%, lower than that of pure water (49.8%).

물과 다른 유기 용매의 관계를 파악하기 위해 2상(biphasic) 용매 조건에서 포도당의 이성질화를 테스트했다. 물과 혼합되지 않는 용매로 잘 알려진 에틸 아세테이트 및 비닐 아세테이트가 이성질화 반응을 위해 선택되었다. 2상 용매 반응의 경우, H2O의 부피가 너무 작기 때문에, 반응이 완료된 후 H2O를 첨가하고 분석을 위해 두 개의 상에서 샘플을 채취하였다. 포도당과 과당은 수상(water phase)에서만 발견되었으며, 결과를 아래 표 2에 나타내었다.To determine the relationship between water and other organic solvents, the isomerization of glucose was tested under biphasic solvent conditions. Ethyl acetate and vinyl acetate, well known water immiscible solvents, were selected for the isomerization reaction. In the case of a two-phase solvent reaction, since the volume of H 2 O is too small, H 2 O is added after the reaction is complete and samples are taken from both phases for analysis. Glucose and fructose were found only in the water phase, and the results are shown in Table 2 below.

용매menstruum 과당 수율(%)Fructose yield (%) 20% H2O in Ethyl Acetate20% H 2 O in Ethyl Acetate 43.743.7 10% H2O in Ethyl Acetate10% H 2 O in Ethyl Acetate 38.038.0 5% H2O in Ethyl Acetate5% H 2 O in Ethyl Acetate 33.233.2 1% H2O in Ethyl Acetate1% H 2 O in Ethyl Acetate 00 20% H2O in Vinyl Acetate20% H 2 O in Vinyl Acetate 36.536.5 10% H2O in Vinyl Acetate10% H 2 O in Vinyl Acetate 32.232.2 5% H2O in Vinyl Acetate5% H 2 O in Vinyl Acetate 34.234.2 1% H2O in Vinyl Acetate1% H 2 O in Vinyl Acetate 00

상기 표 2를 참조하면, 2상 용매 시스템은 물의 용매 시스템보다 더 나은 수율을 보여주지 않았다.Referring to Table 2 above, the two-phase solvent system did not show better yield than the water solvent system.

물 및 비닐 아세테이트의 2상 용매 시스템과 인산 완충액(pH = 7) 및 비닐 아세테이트의 2상 용매 시스템의 과당 수율을 비교하고, 결과를 아래 표 3에 나타내었다.The fructose yields of the two-phase solvent system of water and vinyl acetate and the two-phase solvent system of phosphate buffer (pH = 7) and vinyl acetate were compared, and the results are shown in Table 3 below.

Ratio of Vinyl Acetate(%)Ratio of Vinyl Acetate(%) 과당 수율(%)Fructose yield (%) H2OH 2 O Buffer pH 7Buffer pH 7 9090 32.232.2 31.131.1 9595 34.134.1 33.433.4 9696 32.932.9 33.233.2 9797 32.232.2 34.734.7 9898 32.832.8 35.635.6 9999 00 4.44.4

상기 표 3을 참조하면, pH 7 완충 용액을 가진 2상 용매 시스템에서 포도당은 물을 가진 2상 용매 시스템과 유사한 수율로 과당을 형성할 수 있음을 보여준다. 그러나 2상 용매 시스템은 물과 THF를 혼합한 용매와 비교하여 과당 수율에 크게 영향을 미치지 않는다.Referring to Table 3, it is shown that in the two-phase solvent system with a pH 7 buffer solution, glucose can form fructose in a yield similar to that in the two-phase solvent system with water. However, the two-phase solvent system does not significantly affect the fructose yield compared to the mixed solvent of water and THF.

시험예test example 2: 과당의 에스터 반응 시 리파아제 및 용매의 종류에 따른 2: Depending on the type of lipase and solvent during esterification of fructose DAFDAF 수율 비교 yield comparison

트랜스-에스터 반응에 가장 적합한 리파아제를 찾기 위해, 다양한 종류의 리파아제를 조사하였다. 5가지 종류의 리파아제로 에스터 반응을 진행하였다. 과당 50mg, 리파아제 50mg, 비닐 아세테이트 0.077ml, 용매 5ml를 사용하여 60℃에서 4시간 동안 에스터 반응을 수행하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다.In order to find the most suitable lipase for the trans-esterification reaction, various types of lipases were investigated. Esterification reaction was performed with 5 types of lipases. Esterification was performed at 60° C. for 4 hours using 50 mg of fructose, 50 mg of lipase, 0.077 ml of vinyl acetate, and 5 ml of solvent, and the results are shown in FIG. 1 .

도 1을 참조하면, Novozym 435는 DAF 합성에 대한 놀라운 선택성을 보여준 반면, 다른 리파아제는 DAF뿐만 아니라 부산물과 미반응 과당이 많이 남아있었다. 즉, Novozym 435이 에스터 반응에 가장 적합한 리파아제였다. 실제로 Novozym 435는 생화학에서의 에스테르화, 글리세롤 분해(glycerolysis) 및 가수 분해(hydrolysis)를 위한 유망한 리파아제 및 생체 촉매이다. 또한 Novozym 435는 고온에서 안정성과 유기 용매에 대한 내성을 가지고 있다.Referring to FIG. 1, Novozym 435 showed remarkable selectivity for DAF synthesis, while other lipases left a large amount of by-products and unreacted fructose as well as DAF. In other words, Novozym 435 was the most suitable lipase for esterification. Indeed, Novozym 435 is a promising lipase and biocatalyst for esterification, glycerolysis and hydrolysis in biochemistry. Novozym 435 also has high temperature stability and resistance to organic solvents.

트랜스-에스터 반응의 최적화를 위해, 상이한 용매 조건에서 과당 50mg, 리파아제(Novozym 435) 50mg, 비닐 아세테이트 0.077ml(3 eq.), 용매 5ml를 사용하여 60℃ 및 500rpm에서 6시간 동안 트랜스-에스터 반응을 모니터링하였고 결과를 아래 표 4에 나타내었다. 1시간마다 샘플을 채취해 수율을 계산하였다.For optimization of the trans-ester reaction, a trans-ester reaction was performed at 60° C. and 500 rpm for 6 hours using 50 mg of fructose, 50 mg of lipase (Novozym 435), 0.077 ml (3 eq.) of vinyl acetate, and 5 ml of solvent under different solvent conditions. was monitored and the results are shown in Table 4 below. Samples were taken every hour and the yield was calculated.

용매menstruum DAF 수율(%)DAF yield (%) 2h2h 3h3h 4h4h 5h5h 6h6h 아세톤(Acetone)Acetone 44.944.9 45.845.8 44.444.4 47.047.0 47.647.6 1,4-디옥산(1,4-Dioxane)1,4-Dioxane 90.390.3 86.986.9 94.394.3 89.489.4 88.488.4 에탄올(Ethanol)Ethanol 00 00 00 00 00 에틸 아세테이트(Ethyl acetate)Ethyl acetate 95.695.6 93.593.5 93.493.4 86.986.9 88.888.8 에틸 에테르(Ethyl ether)Ethyl ether 31.631.6 44.444.4 45.645.6 47.647.6 53.153.1 물(H2O)water (H 2 O) 00 00 00 00 00 테트라하이드로퓨란(THF)Tetrahydrofuran (THF) 89.389.3 92.592.5 96.496.4 95.295.2 80.280.2 비닐 아세테이트(Vinyl acetate*)Vinyl acetate* 68.268.2 84.284.2 85.485.4 90.490.4 91.791.7

* 비닐 아세테이트를 용매로 사용하고, 동일한 비율의 비닐 아세테이트를 첨가 하였다.* Vinyl acetate was used as the solvent, and the same ratio of vinyl acetate was added.

상기 표 4를 참조하면, 대부분의 유기 용매는 Novozym 435와 함께 상당한 수의 DAF 수율을 나타낸다. 특히 1,4-디옥산, THF, 에틸 아세테이트, 비닐 아세테이트는 90% 이상의 DMF 수율을 달성하였다. 1,4-디옥산, THF 및 에틸 아세테이트는 DAF의 높은 수율을 나타내지만, DAF의 양은 5시간의 반응 후에 감소하였다. 또한 과당의 전환율이 5시간까지 100% 였음에도 불구하고 부산물 및 과당의 양이 증가하였다. 물 및 에탄올의 경우, 이들 용매의 히드록시기 때문에 DAF 형성이 억제되었다. 이 결과에 따르면, 4시간 동안의 트랜스-에스터 반응에서 THF가 이상적인 용매로 선택되었다.Referring to Table 4 above, most organic solvents show significant DAF yields with Novozym 435. In particular, 1,4-dioxane, THF, ethyl acetate, and vinyl acetate achieved a DMF yield of 90% or more. 1,4-dioxane, THF and ethyl acetate showed high yields of DAF, but the amount of DAF decreased after 5 hours of reaction. In addition, although the conversion rate of fructose was 100% up to 5 hours, the amount of by-products and fructose increased. In the case of water and ethanol, DAF formation was inhibited because of the hydroxy groups in these solvents. According to this result, THF was chosen as the ideal solvent for the 4-hour trans-esterification reaction.

시험예test example 3: 3: 이성질화isomerization 및 트랜스-에스터 반응의 반복에 따른 MAG 및 and MAG and following repetition of the trans-ester reaction. DAF의DAF's 수율 비교 yield comparison

도 2는 이성질화 및 에스터 반응의 반복 횟수에 따른 MAG 및 DAF의 수율을 나타낸 그래프이다. 도 2를 참조하면 1번째 이성질화 및 에스터 반응 후, MAG 및 DAF의 수율은 각각 29.63% 및 70.37%였다. 여전히 많은 MAG가 남아 있었고 이것은 AMF의 최종 수율에 대한 또 다른 장애물이었다. AMF 수율 향상을 위한 방안으로서, 이성질화 및 에스터 반응을 반복적으로 수행하였다. 1번째 이성질화와 동일한 조건으로 2번째 이성질화에 의해, MAG로부터 MAF가 형성될 수 있다. DAF와 혼합된 MAG는 점진적으로 감소했다. 또한, 이어지는 에스터 반응은 1번째 에스터 반응과 동일하게 수행되었다. MAG로부터 직접 이성질화된 MAF는 1차 알코올을 갖기 때문에, MAF는 2번째 트랜스-에스터 반응에 의해 DAF로 전환될 수 있다. 두 프로세스 모두 각각의 1번째 프로세스와 완전히 동일한 조건으로 수행되었다. 반복적인 프로세스는 DAF 수율을 높이고 MAG를 낮출 수 있다. 이성질화 및 에스터 반응을 5회 반복하고 매번 반응 후 용매 및 효소를 새로운 것으로 교체하였다. 최종 생성물에서 DAF의 수율은 85.5%였다. 4번째 주기와 5번째 주기 사이의 MAG에서 DAF로의 변환은 크게 다르지 않았기 때문에, 5번째 사이클에서 이성질화 및 에스터 반응 사이클을 중단시켰다.Figure 2 is a graph showing the yield of MAG and DAF according to the number of repetitions of isomerization and esterification reactions. Referring to Figure 2, after the first isomerization and esterification, the yields of MAG and DAF were 29.63% and 70.37%, respectively. There was still a lot of MAG left and this was another obstacle to the final yield of AMF. As a way to improve AMF yield, isomerization and esterification were repeatedly performed. MAF can be formed from MAG by a second isomerization under the same conditions as the first isomerization. MAG mixed with DAF gradually decreased. In addition, the subsequent esterification reaction was carried out in the same way as the first esterification reaction. Since MAF directly isomerized from MAG has a primary alcohol, MAF can be converted to DAF by a second trans-esterification reaction. Both processes were performed under exactly the same conditions as the respective first process. An iterative process can increase DAF yield and lower MAG. The isomerization and esterification reaction was repeated 5 times, and the solvent and enzyme were replaced with new ones after each reaction. The yield of DAF in the final product was 85.5%. Since the conversion of MAG to DAF between the 4th and 5th cycles was not significantly different, the isomerization and esterification reaction cycle was stopped in the 5th cycle.

시험예test example 5: 5: DAF의DAF's 탈수로 인한 due to dehydration AMFAMF 제조 시 용매에 따른 Depending on the solvent in manufacturing AMF와with AMF HMF의HMF's 수율 비교 yield comparison

AMF의 합성을 위해, 육탄당(hexose)의 탈수에 사용되는 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸술폭시드(DMSO), 아세토니트릴(AN) 및 디옥산과 같이 높은 반응 온도에서 사용할 수 있는 몇 가지 극성 유기 용매로 탈수 조건을 최적화했다.For the synthesis of AMF, several polarities available at high reaction temperatures, such as dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), acetonitrile (AN) and dioxane used for dehydration of hexose. Dehydration conditions were optimized with an organic solvent.

당으로부터 퓨란 화합물로의 탈수는 크롬계 촉매로 수행되었다. 그러나 크롬계 촉매의 환경 문제를 고려할 때 탈수를 위한 다른 촉매를 연구해야 한다. 당의 탈수 효율이 높은 중금속 또는 귀금속 기반 촉매의 대안으로서, Amberlyst-15가 선택되었다. Amberlyst-15는 현저한 전환율, 수율 및 재사용성을 가지며, 과당으로부터 HMF의 합성을 위한 촉매로서 사용되었다.Dehydration from sugars to furan compounds was carried out with a chromium-based catalyst. However, considering the environmental problems of chromium-based catalysts, other catalysts for dehydration should be studied. As an alternative to heavy metal or noble metal based catalysts with high sugar dehydration efficiency, Amberlyst-15 was chosen. Amberlyst-15 has remarkable conversion, yield and reusability and has been used as a catalyst for the synthesis of HMF from fructose.

스크리닝 테스트를 위해, DAF 50mg, 용매 5ml, Amberylst-15 50mg을 사용하여 120℃에서 6시간 동안 탈수 반응이 수행되었으며 그 결과를 도 3에 나타내었다. 5-아세트옥시메틸-2-푸르푸랄(AMF)와 5-하이드록시메틸-2-푸르푸랄(HMF)의 수율은 하기 식 2 및 3을 이용하여 계산하였다. For the screening test, dehydration was performed at 120° C. for 6 hours using 50 mg of DAF, 5 ml of solvent, and 50 mg of Amberylst-15, and the results are shown in FIG. 3 . The yields of 5-acetoxymethyl-2-furfural (AMF) and 5-hydroxymethyl-2-furfural (HMF) were calculated using Equations 2 and 3 below.

[식 2][Equation 2]

Figure 112020051232526-pat00016
Figure 112020051232526-pat00016

[식 3][Equation 3]

Figure 112020051232526-pat00017
Figure 112020051232526-pat00017

도 3을 참조하면, 단일 용매 시스템에서 대부분의 용매는 8.4 ~ 23.7%의 좋지 못한 AMF 수율을 보였다. 또한 단일 용매 시스템은 DAF의 탈수에 적합하지 않은 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 3, most of the solvents in the single solvent system showed poor AMF yields of 8.4 to 23.7%. In addition, it was confirmed that the single solvent system was not suitable for dehydration of DAF.

특히 아세토니트릴(81.6℃) 및 디옥산(101.3℃)은 DMF(153.0℃) 및 DMSO(189.0℃)와 비교하여 반응 온도(120℃)보다 비점(boiling point)이 낮다. 해결책으로써, 반응 조건을 안정시키기 위해 비점이 높고 AMF 형성에 대해 더 우수한 수율을 나타내는 DMF 및 DMSO를 아세토니트릴 및 디옥산에 첨가하였다.In particular, acetonitrile (81.6 °C) and dioxane (101.3 °C) have lower boiling points than the reaction temperature (120 °C) compared to DMF (153.0 °C) and DMSO (189.0 °C). As a solution, DMF and DMSO, which have a high boiling point and exhibit better yields for AMF formation, were added to acetonitrile and dioxane to stabilize the reaction conditions.

동일한 양의 DAF 및 Amberlyst-15를 사용하여, 혼합물 용매 시스템에서 16시간 동안 반응을 수행하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다. DMF 및 DMSO의 첨가가 반응을 지연시키기 때문에 반응 시간을 16시간까지 연장시켰다. Using the same amount of DAF and Amberlyst-15, the reaction was performed in a mixture solvent system for 16 hours, and the results are shown in FIG. 4 . The reaction time was extended to 16 hours as the addition of DMF and DMSO delayed the reaction.

도 4를 참조하면, 디옥산과 DMF 또는 디옥산과 DMSO의 혼합물에서 AMF 수율의 현저한 변화가 발견되었다. 과당으로부터 HMF의 합성에 널리 사용되는 아세토니트릴, DMF 및 DMSO와 같은 비양성자성 극성용매가 DAF의 탈수에 적합할 것으로 예상했다. 그래서 DMSO와 DMF의 사용에 중점을 두었다. 단일 디옥산에서 AMF 및 HMF의 수율이 각각 8.4% 및 0.6%로 최저였을지라도, 디옥산과 DMF 또는 디옥산과 DMSO와 혼합물의 AMF 수율이 각각 57.7% 및 64.9%로 최고 수율을 나타내었다. 특히, 디옥산/DMSO의 혼합물(9:1)에서 AMF 및 HMF의 최대 수율은 각각 64.9% 및 15.1%였다. 디옥산과 비양성자성 극성용매의 상호 작용이 탈수 반응에 영향을 미치고 AMF의 수율을 50% 이상으로 극적으로 향상시킬 수 있음을 발견했다.Referring to FIG. 4, a significant change in AMF yield was found in a mixture of dioxane and DMF or dioxane and DMSO. We expected that aprotic polar solvents such as acetonitrile, DMF and DMSO, which are widely used in the synthesis of HMF from fructose, would be suitable for dehydration of DAF. So, I focused on the use of DMSO and DMF. Although the yields of AMF and HMF in single dioxane were the lowest at 8.4% and 0.6%, respectively, the AMF yields of dioxane and DMF or mixtures of dioxane and DMSO were 57.7% and 64.9%, respectively, showing the highest yields. In particular, the maximum yields of AMF and HMF in the mixture of dioxane/DMSO (9:1) were 64.9% and 15.1%, respectively. It was found that the interaction of dioxane with an aprotic polar solvent can affect the dehydration reaction and dramatically improve the yield of AMF to over 50%.

아세토니트릴과 DMF 또는 아세토니트릴과 DMSO를 혼합한 경우, 용매 혼합물은 여전히 120℃의 부적합한 비점을 갖는다. 디옥산 또는 아세토니트릴에서 DMF 및 DMSO의 농도가 10%보다 더 높더라도, AMF 수율의 현저한 차이는 없었다.When acetonitrile and DMF or acetonitrile and DMSO are mixed, the solvent mixture still has an unsuitable boiling point of 120°C. Even when the concentration of DMF and DMSO in dioxane or acetonitrile was higher than 10%, there was no significant difference in AMF yield.

DMF 및 DMSO의 첨가는 반응 온도보다 낮은 디옥산의 비점으로 인한 반응의 열 안정성뿐만 아니라 AMF 및 HMF의 형성에 영향을 줄 수 있다. 그 결과 용매 매질에서 유전율이 낮은 혼합 용매는 전체 반응을 가속화할 수 있다. 또한 DMSO와 DMF는 주로 DAF로부터 부산물을 형성하는 디옥산의 부반응을 억제할 수 있다. DMF 및 디옥산의 혼합물에서의 부산물의 수율은 DMSO 및 디옥산의 혼합물보다 약간 더 높았다.The addition of DMF and DMSO can affect the formation of AMF and HMF as well as the thermal stability of the reaction due to the boiling point of dioxane below the reaction temperature. As a result, mixed solvents with low permittivity in the solvent medium can accelerate the overall reaction. In addition, DMSO and DMF can inhibit the side reaction of dioxane, which forms a by-product mainly from DAF. The yield of by-products in the mixture of DMF and dioxane was slightly higher than in the mixture of DMSO and dioxane.

MAG 및 DAF는 HPLC, TLC 플레이트 및 컬럼 크로마토 그래피에서 분리할 수 없었다. 따라서 최종 생성물로부터 AMF와 잔류물을 쉽게 분리하기 위해 동시에 MAG와 DAF 혼합물의 탈수를 제안하였다. MAG는 비양성자성 극성용매와 Amberlyst-15로 탈수한 후 HMF와 같은 다른 푸란 화합물을 형성하지 않는다. 따라서, MAG 및 DAF 혼합물(14.5% 및 85.5%)의 탈수를 동일한 반응 조건으로 수행하였고, 그 결과를 도 5에 나타내었다. MAG and DAF could not be separated by HPLC, TLC plate and column chromatography. Therefore, simultaneous dehydration of MAG and DAF mixtures was proposed to easily separate AMF and residue from the final product. MAG does not form other furanic compounds such as HMF after dehydration with an aprotic polar solvent and Amberlyst-15. Therefore, dehydration of MAG and DAF mixtures (14.5% and 85.5%) was performed under the same reaction conditions, and the results are shown in FIG. 5 .

도 5를 참조하면, 24시간 후 AMF 및 HMF의 최종 수율은 DMF/디옥산(1:9)의 혼합물에서 각각 56.4% 및 6.4%에 도달하였고, DMSO/디옥산 (1:9)의 혼합물에서 각각 53.4% 및 6.5%에 도달하였다. 16시간 동안 반응시키는 경우, DMSO의 첨가로 인해 탈수가 완료되지 않았다. DMSO/디옥산 혼합물과 비교하여, DMF/디옥산 혼합물은 DMSO/디옥산 혼합물보다 우수한 수율 및 반응 속도를 나타낸다.Referring to FIG. 5, after 24 hours, the final yields of AMF and HMF reached 56.4% and 6.4% in the DMF/dioxane (1:9) mixture, respectively, and in the DMSO/dioxane (1:9) mixture. reached 53.4% and 6.5%, respectively. When reacted for 16 hours, dehydration was not completed due to the addition of DMSO. Compared to the DMSO/dioxane mixture, the DMF/dioxane mixture shows better yield and reaction rate than the DMSO/dioxane mixture.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.In the above, the preferred embodiments of the present invention have been described, but those skilled in the art can add, change, delete or modify components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. Various modifications and changes may be made to the present invention by addition or the like, which will also be included within the scope of the present invention. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form. The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

Claims (20)

(1) 포도당(D-Glucose)을 이성질화 효소 존재 하에서 이성질화 반응(isomerization reaction)시켜 포도당(D-Glucose) 및 D-프룩토스(D-Fructose)를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계;
(2) 상기 단계(1)의 혼합물의 포도당 및 D-프룩토스가 각각 싸이클화된 D-글루코피라노스(D-glucopyranose) 및 D-프룩토푸라노스(D-fructofuranose)를 고정화 효소(immobilized enzyme) 존재 하에서 아실 공여체(acyl donor)와 트랜스-에스터 반응(trans-esterification reaction)시켜 6-모노아실-글루코피라노스(6-monoacyl-glucopyranose, MAG) 및 1,6-디아실-프룩토푸라노스(1,6-Diacyl-fructofuranose, DAF)를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계;
(3) 상기 단계(2)의 혼합물을 이성질화 효소 존재 하에서 이성질화 반응시켜 6-모노아실-글루코피라노스(MAG), 6-모노아실-프룩토푸라노스(6-monoacyl-fructofuranose, MAF) 및 1,6-디아실-프룩토푸라노스(DAF)를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계;
(4) 상기 단계(3)의 혼합물을 고정화 효소 존재 하에서 아실 공여체와 트랜스-에스터 반응시켜 6-모노아실-글루코피라노스(MAG) 및 1,6-디아실-프룩토푸라노스(DAF)를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; 및
(5) 상기 단계(4)의 혼합물의 1,6-디아실-프룩토푸라노스(DAF)를 산촉매 존재 하에서 탈수반응(dehydration reaction) 시켜 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄(5-acyloxymethyl-2-furfural, AMF)을 제조하는 단계;를
포함하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법.
(1) preparing a mixture containing glucose (D-Glucose) and D-fructose by isomerization reaction (isomerization reaction) of glucose (D-Glucose) in the presence of an isomerase;
(2) D-glucopyranose and D-fructofuranose in which glucose and D-fructose in the mixture of step (1) are cycled, respectively, are immobilized enzyme ) by trans-esterification reaction with an acyl donor in the presence of 6-monoacyl-glucopyranose (MAG) and 1,6-diacyl-fructofuranose Preparing a mixture containing (1,6-Diacyl-fructofuranose, DAF);
(3) Isomerization of the mixture of step (2) in the presence of isomerase to obtain 6-monoacyl-glucopyranose (MAG) and 6-monoacyl-fructofuranose (MAF) and 1,6-diacyl-fructofuranose (DAF);
(4) The mixture of step (3) is trans-esterified with an acyl donor in the presence of an immobilized enzyme to obtain 6-monoacyl-glucopyranose (MAG) and 1,6-diacyl-fructofuranose (DAF). Preparing a mixture comprising; and
(5) 5-acyloxymethyl-2-furfural (5-acyloxymethyl -Preparing 2-furfural, AMF);
A method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural comprising:
제1항에 있어서,
상기 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법이 단계(4) 후에,
(3') 상기 단계(4)의 혼합물을 이성질화 효소 존재 하에서 이성질화 반응시켜 6-모노아실-글루코피라노스(MAG), 6-모노아실-프룩토푸라노스(MAF) 및 1,6-디아실-프룩토푸라노스(DAF)을 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; 및
(4') 상기 단계(3') 혼합물을 고정화 효소 존재 하에서 아실 공여체와 트랜스-에스터 반응시켜 6-모노아세틸-글루코피라노스(MAG) 및 1,6-디아세틸-프룩토푸라노스(DAF)를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 단계(5)의 상기 단계(4)가 상기 단계(4')인 것을 특징으로 하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법.
According to claim 1,
After step (4) of the method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural,
(3') The mixture of step (4) is isomerized in the presence of an isomerase to obtain 6-monoacyl-glucopyranose (MAG), 6-monoacyl-fructofuranose (MAF) and 1,6- preparing a mixture comprising diacyl-fructofuranose (DAF); and
(4') The mixture of step (3') is trans-esterified with an acyl donor in the presence of an immobilized enzyme to obtain 6-monoacetyl-glucopyranose (MAG) and 1,6-diacetyl-fructofuranose (DAF) Preparing a mixture comprising a; Including,
The method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural, characterized in that the step (4) of the step (5) is the step (4').
제2항에 있어서,
상기 5-아실옥시메틸-2-푸루푸랄의 제조방법이
상기 단계 (3') 및 (4')가 연속적으로 반복하여 추가로 수행되고,
상기 단계 (3') 및 (4')가 연속적으로 반복하여 추가로 수행되는 경우, 상기 단계(3')의 상기 단계(4)의 혼합물이 상기 단계(4')의 혼합물인 것을 특징으로 하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법.
According to claim 2,
The method for producing 5-acyloxymethyl-2-furupural
Steps (3') and (4') are further carried out continuously and repeatedly,
When the steps (3') and (4') are continuously repeated and further performed, the mixture of the step (4) in the step (3') is a mixture of the step (4') Method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural.
제3항에 있어서,
상기 단계 (3') 및 (4')가 연속적으로 1회 내지 15회 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법.
According to claim 3,
A method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural, characterized in that steps (3') and (4') are continuously repeated 1 to 15 times.
제1항에 있어서,
상기 단계 (1) 및 (3)의 상기 이성질화 효소가 포도당 이성질화 효소인 것을 특징으로 하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법.
According to claim 1,
A method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural, characterized in that the isomerase in steps (1) and (3) is a glucose isomerase.
제1항에 있어서,
상기 단계 (2) 및 (4)의 상기 아실 공여체가 각각 독립적으로 아래 구조식 1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법:
[구조식 1]
Figure 112020051232526-pat00018

상기 구조식 1에서,
R1은 C1 내지 C3 알킬기이고,
R2는 C1 내지 C3 알킬기, 또는
Figure 112020051232526-pat00019
이고,
R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이다.
According to claim 1,
A method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural, characterized in that the acyl donors of steps (2) and (4) are each independently a compound represented by Structural Formula 1 below:
[Structural Formula 1]
Figure 112020051232526-pat00018

In Structural Formula 1,
R 1 is a C1 to C3 alkyl group;
R 2 is a C1 to C3 alkyl group, or
Figure 112020051232526-pat00019
ego,
R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom or a C1 to C3 alkyl group.
제6항에 있어서,
상기 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄이 5-아세트옥시메틸-2-푸르푸랄인 것을 특징으로 하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법.
According to claim 6,
A method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural, characterized in that the 5-acyloxymethyl-2-furfural is 5-acetoxymethyl-2-furfural.
제1항에 있어서,
상기 단계 (2) 및 (4)의 상기 고정화 효소가 각각 독립적으로 리파아제(lipase)를 포함하는 것을 특징으로 하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법.
According to claim 1,
The method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural, characterized in that the immobilized enzymes in steps (2) and (4) each independently contain lipase.
제1항에 있어서,
상기 단계 (1) 내지 (4)가 각각 용액 반응으로 수행되고,
상기 용액 반응의 용매가 아세톤, 1,4-디옥산, 에탄올, 에틸 아세테이트, 에틸 에테르, 물, 테트라하이드로퓨란 및 비닐 아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법.
According to claim 1,
The above steps (1) to (4) are each carried out as a solution reaction,
5-acyloxy, characterized in that the solvent of the solution reaction comprises at least one selected from the group consisting of acetone, 1,4-dioxane, ethanol, ethyl acetate, ethyl ether, water, tetrahydrofuran and vinyl acetate Method for producing methyl-2-furfural.
제1항에 있어서,
상기 산촉매가 고체 산촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법.
According to claim 1,
A method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural, characterized in that the acid catalyst comprises a solid acid catalyst.
제10항에 있어서,
상기 고체 산촉매가 유기 지지체 또는 무기 지지체 상에 브뢴스테드산 또는 루이스산 기능기가 연결된 것을 특징으로 하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법.
According to claim 10,
A method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural, characterized in that the solid acid catalyst has a Bronsted acid or Lewis acid functional group connected to an organic support or an inorganic support.
제10항에 있어서,
상기 고체 산촉매가 양이온 교환 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법.
According to claim 10,
A method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural, characterized in that the solid acid catalyst comprises a cation exchange resin.
제1항에 있어서,
상기 단계 (5)가 용액 반응으로 수행되고,
상기 용액 반응의 용매가 아세토니트릴, 1,4-디옥산, 디메틸포름아미드 및 디메틸술폭시드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법.
According to claim 1,
The step (5) is carried out as a solution reaction,
Preparation of 5-acyloxymethyl-2-furfural, characterized in that the solvent of the solution reaction contains at least one selected from the group consisting of acetonitrile, 1,4-dioxane, dimethylformamide and dimethylsulfoxide Way.
제13항에 있어서,
상기 단계 (5)가 용액 반응으로 수행되고,
상기 용액 반응의 용매가 상기 1,4-디옥산 100중량부와, 비양성자성 극성용매 5 내지 20중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법.
According to claim 13,
The step (5) is carried out as a solution reaction,
The method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural, characterized in that the solvent of the solution reaction comprises 100 parts by weight of the 1,4-dioxane and 5 to 20 parts by weight of an aprotic polar solvent.
제14항에 있어서,
상기 비양성자성 극성용매가 디메틸술폭시드 및 디메틸포름아미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법.
According to claim 14,
A method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural, characterized in that the aprotic polar solvent includes at least one selected from the group consisting of dimethylsulfoxide and dimethylformamide.
제15항에 있어서,
상기 비양성자성 극성용매가 디메틸포름아미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법.
According to claim 15,
A method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural, characterized in that the aprotic polar solvent comprises dimethylformamide.
제1항에 있어서,
상기 단계 (5)의 상기 탈수반응이 8 내지 24시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법.
According to claim 1,
A method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural, characterized in that the dehydration of step (5) is carried out for 8 to 24 hours.
제1항에 있어서,
상기 이성질화 효소, 고정화 효소 및 산촉매가 각각 독립적으로 담체에 고정화된 것을 특징으로 하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법.
According to claim 1,
A method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural, characterized in that the isomerase, immobilized enzyme and acid catalyst are each independently immobilized on a carrier.
제1항에 있어서,
상기 산촉매가 재사용되는 것을 특징으로 하는 5-아실옥시메틸-2-푸르푸랄의 제조방법.
According to claim 1,
A method for producing 5-acyloxymethyl-2-furfural, characterized in that the acid catalyst is reused.
삭제delete
KR1020200060798A 2020-05-21 2020-05-21 Method of preparing 5-acyloxymethyl-2-furfural from glucose KR102464958B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200060798A KR102464958B1 (en) 2020-05-21 2020-05-21 Method of preparing 5-acyloxymethyl-2-furfural from glucose

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200060798A KR102464958B1 (en) 2020-05-21 2020-05-21 Method of preparing 5-acyloxymethyl-2-furfural from glucose

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210144053A KR20210144053A (en) 2021-11-30
KR102464958B1 true KR102464958B1 (en) 2022-11-15

Family

ID=78722269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200060798A KR102464958B1 (en) 2020-05-21 2020-05-21 Method of preparing 5-acyloxymethyl-2-furfural from glucose

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102464958B1 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013047984A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-04 한국생산기술연구원 Method for producing 5- hydroxymethyl-2- furfural or alkyl ether derivatives thereof using an ion exchange resin in the presence of an organic solvent
KR20140056040A (en) * 2012-10-29 2014-05-09 삼성전자주식회사 Method of preparing furfural compounds
KR101487171B1 (en) * 2013-05-31 2015-01-29 한국생산기술연구원 Method for preparing 5-acetoxymethylfurfural using metal acetate salts and alkylammonium acetate salts
KR101671770B1 (en) * 2014-09-02 2016-11-03 한국생산기술연구원 A novel method for preparing 5-acetoxymethylfurfural using microwave
KR101959273B1 (en) * 2017-08-21 2019-03-19 한국생산기술연구원 Method for preparing 5-hydroxymethyl-2-furfural from high fructose corn syrup

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
과학기술연합대학원대학교 박사학위논문, HUYNH THANH THIEN NHAN(2020.2.)*
한국공업화학회 포스터, 조진구 등(2015.11.)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210144053A (en) 2021-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dutta et al. Promises in direct conversion of cellulose and lignocellulosic biomass to chemicals and fuels: Combined solvent–nanocatalysis approach for biorefinary
JP5702836B2 (en) Conversion of carbohydrates to hydroxymethylfurfural (HMF) and derivatives
Chheda et al. An overview of dehydration, aldol-condensation and hydrogenation processes for production of liquid alkanes from biomass-derived carbohydrates
Cukalovic et al. Production of biobased HMF derivatives by reductive amination
CN101619051B (en) Preparation method of hydroxymethylfurfural
US8729281B2 (en) Production of hydroxymethylfurfural
KR101217137B1 (en) Method for manufacturing 5-hydroxymethyl-2-furfural from corn syrup containing fructose
KR101846783B1 (en) Catalyst, manufacturing method of catalyst, and manufacturing method of 2,5-dimethylfuran using catalyst
Wilson et al. Organocatalytic cross-coupling of biofuranics to multifunctional difuranic C11 building blocks
Liu et al. Upgrading of carbohydrates to the biofuel candidate 5-ethoxymethylfurfural (EMF)
Baraldi et al. Enzymatic synthesis of biobased aliphatic–aromatic oligoesters using 5, 5′-bis (hydroxymethyl) furoin as a building block
Cui et al. Production of 4-hydroxymethylfurfural from derivatives of biomass-derived glycerol for chemicals and polymers
KR102464958B1 (en) Method of preparing 5-acyloxymethyl-2-furfural from glucose
WO2013144315A9 (en) Method for the production of aliphatic alcohols and/or their ethers, in particular 1-octanol
CN113563289B (en) Method for preparing 2, 5-furandicarboxylic acid from furfural
KR102560488B1 (en) Method of preparing 5-acyloxymethyl-2-furfural from d-fructose using immobilized enzyme and solid acid catalyst
CN105658632A (en) Method for preparing 5-hydroxymethyl-2-furfural using acid catalyst in presence of ethylene glycol-based compound solvent derived from biomass
US10793537B1 (en) Method of acid saccharification of biomass
CN105829322A (en) An improved glycol acylation process
WO2017030684A1 (en) Dehydrative cyclization of pentitols using water-tolerant lewis acid catalysts under mild conditions and derivatives
US10787427B2 (en) Synthesis of furan acids from xylonic acid
FI130511B (en) Synthesis of furandicarboxylic acid from aldaric acid
CN114874161B (en) Method for continuously synthesizing and purifying 5-hydroxymethylfurfural by means of hollow fiber membrane tube
CN112899026B (en) Method for preparing aviation fuel or detergent precursor from biomass platform compound
Sarmah Chapter-7 Catalytic Transformation of Biomass/Biomass Derived Feedstock’s into Value-Added Chemicals over Nanoporous Zeolite

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right