KR102573854B1 - Catalyst for preparing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound, and mehtod for preparing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound - Google Patents

Catalyst for preparing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound, and mehtod for preparing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound Download PDF

Info

Publication number
KR102573854B1
KR102573854B1 KR1020210103999A KR20210103999A KR102573854B1 KR 102573854 B1 KR102573854 B1 KR 102573854B1 KR 1020210103999 A KR1020210103999 A KR 1020210103999A KR 20210103999 A KR20210103999 A KR 20210103999A KR 102573854 B1 KR102573854 B1 KR 102573854B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aromatic heterocyclic
heterocyclic compound
dicarboxylic acid
formula
heterogeneous catalyst
Prior art date
Application number
KR1020210103999A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20220039561A (en
Inventor
정미혜
김준영
용다경
하지민
박기현
Original Assignee
코오롱인더스트리 주식회사
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 코오롱인더스트리 주식회사 filed Critical 코오롱인더스트리 주식회사
Priority to PCT/KR2021/010730 priority Critical patent/WO2022065687A1/en
Priority to US18/246,068 priority patent/US20230356195A1/en
Priority to JP2023518058A priority patent/JP2023543720A/en
Priority to CN202180064859.7A priority patent/CN116209519A/en
Priority to EP21872717.0A priority patent/EP4215270A1/en
Publication of KR20220039561A publication Critical patent/KR20220039561A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102573854B1 publication Critical patent/KR102573854B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/8933Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals also combined with metals, or metal oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/8986Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals also combined with metals, or metal oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with manganese, technetium or rhenium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/42Platinum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/46Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
    • B01J23/462Ruthenium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/56Platinum group metals
    • B01J23/63Platinum group metals with rare earths or actinides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201Impregnation
    • B01J37/0207Pretreatment of the support
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/34Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D307/38Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with substituted hydrocarbon radicals attached to ring carbon atoms
    • C07D307/40Radicals substituted by oxygen atoms
    • C07D307/46Doubly bound oxygen atoms, or two oxygen atoms singly bound to the same carbon atom

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Pyridine Compounds (AREA)

Abstract

디카르본산 방향족 헤테로환 화합물을 제조하기 위한 불균일 촉매로서, 활성 금속, 및 상기 활성 금속을 담지하며 상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물과 배위 결합하여 착물을 형성할 수 있는 염기성 금속 산화물 담체를 포함하는, 불균일 촉매를 제공한다.A heterogeneous catalyst for producing a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound, comprising an active metal and a basic metal oxide support supporting the active metal and capable of forming a complex by coordination with the dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound , providing a heterogeneous catalyst.

Description

디카르본산 방향족 헤테로환 화합물 제조용 촉매 및 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물의 제조 방법{CATALYST FOR PREPARING DICARBOXYLIC ACID AROMATIC HETEROCYCLIC COMPOUND, AND MEHTOD FOR PREPARING DICARBOXYLIC ACID AROMATIC HETEROCYCLIC COMPOUND}Catalyst for producing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound and method for producing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound

본 발명은 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물을 제조하기 위한 촉매 및 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst for producing a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound and a method for producing a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound.

온실가스의 감축을 위해 미국, 유럽과 같은 선진국은 이산화탄소 배출 규제를 강화하고 있다. 따라서 기존 화석원료 자원에 대한 의존도를 낮추고, 온실가스를 저감할 수 있는 바이오 화학산업에 대한 수요가 증가하고 있다. 즉 화학산업이 석유 의존형에서 바이오 의존형으로 변화하고 있다. In order to reduce greenhouse gases, developed countries such as the United States and Europe are strengthening carbon dioxide emission regulations. Therefore, there is an increasing demand for the biochemical industry that can reduce dependence on existing fossil raw material resources and reduce greenhouse gases. In other words, the chemical industry is changing from petroleum-dependent to bio-dependent.

일 예로, 음료 병이나 식품보관 용기로 주로 사용되는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 바이오-PET(bio-PET)로 대체하는 기술이 활발하게 연구 중에 있다.For example, technology for replacing polyethylene terephthalate (PET), which is mainly used as a beverage bottle or food storage container, with bio-PET is being actively researched.

바이오-PET의 제조에서 단량체로서 유용한 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물은 통상 5-하이드록시메틸푸르푸랄(5-hydroxymethyl furfural, HMF)을 산화시켜 제조되는 유도체이다. 상기 5-하이드록시메틸푸르푸랄은 당으로부터 수득되기 때문에, 자연에서 광범위하게 이용 가능한 원료의 유도체이다.A dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound useful as a monomer in the production of bio-PET is a derivative usually prepared by oxidizing 5-hydroxymethyl furfural (HMF). Since the 5-hydroxymethylfurfural is obtained from sugar, it is a derivative of a raw material widely available in nature.

참고로, 5-HMF에 대한 산화 반응은 다음 반응식 1에서 보듯이, 2,5-퓨란디카르복실산(furandicarboxylic acid, FDCA) 및 2-카르복시-5-포르밀 퓨란(5-formyl-2-furoic acid, FFCA)를 포함하는 모노카르본산 또는 디카르본산의 방향족 헤테로환 화합물이 주 생성물로서 수득될 수 있다. For reference, as shown in Scheme 1, the oxidation reaction for 5-HMF is 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) and 2-carboxy-5-formyl furan (5-formyl-2- Aromatic heterocyclic compounds of monocarboxylic acids or dicarboxylic acids including furoic acid (FFCA) can be obtained as main products.

[반응식 1][Scheme 1]

상기 모노카르본산 또는 디카르본산의 방향족 헤테로환 화합물이 주 생성물로서 수득될 수 있는 HMF의 산화 공정은 문헌에 공지되어 있다. 예를 들어, 미국등록특허 제4,977,283호(Hoechst)에는 수성 환경 하에서 백금족에 속하는 금속 촉매에 의해서 수행되는 HMF의 산화 방법이 기술되어 있다. The oxidation process of HMF by which the aromatic heterocyclic compound of the above monocarboxylic acid or dicarboxylic acid can be obtained as a main product is known in the literature. For example, U.S. Pat. No. 4,977,283 (Hoechst) describes a process for oxidation of HMF by means of a metal catalyst belonging to the platinum group in an aqueous environment.

또한, 미국특허공개 제2008-0103318호(Battelle)에는 담지체에 지지된 백금에 의해 촉진되는 HMF의 산화 방법이 기술되어 있다. In addition, US Patent Publication No. 2008-0103318 (Battelle) describes an oxidation method of HMF promoted by platinum supported on a carrier.

그러나, 상기와 같은 HMF의 산화 방법들은 제조원가가 높은 편이며, 배치식(batch) 반응으로 수행하게 되는데, 이러한 배치식 반응에서는 원료의 투입, 반응 온도까지의 가열, 반응생성물의 배출 등 실질적으로 반응과 무관한 시간을 필요로 하며, 반응기의 생산성이 낮아지는 문제가 있다. 또한, 촉매를 반복해서 사용하기 위해서는 촉매와 생성물의 분리공정이 필요하고 또한 온도 등의 변화에 의한 촉매의 조기 활성저하가 일어나는 문제가 있다. However, the above HMF oxidation methods have high manufacturing costs and are carried out as a batch reaction. It requires time unrelated to the process, and there is a problem that the productivity of the reactor is lowered. In addition, in order to repeatedly use the catalyst, a separation process between the catalyst and the product is required, and there is a problem in that the activity of the catalyst is deteriorated prematurely due to a change in temperature or the like.

미국등록특허 제4,977,283호(1990년 12월 11일)US Patent No. 4,977,283 (December 11, 1990) 미국특허공개 제2008-0103318호(2008년 5월 1일)US Patent Publication No. 2008-0103318 (May 1, 2008)

일 구현예는 HMF을 산화시켜 FDCA을 제조하는 반응에 있어서, 연속 공정 적용시 반응이 끝날 때까지 최종 생성물인 FDCA를 액상으로 유지시켜 주고, 반응 속도를 향상시켜 공정 효율을 개선시킬 수 있고, 촉매가 H2O2의 생성에 기여하거나 CO 또는 CO2로 전환되는 등의 부반응을 줄여 수율을 개선시킬 수 있고, 정제 공정에서 FDCA를 물에 용해시키는데 재활용될 수 있는 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물 제조용 촉매를 제공한다.In one embodiment, in the reaction of producing FDCA by oxidizing HMF, when a continuous process is applied, the final product, FDCA, can be maintained in a liquid phase until the reaction is finished, and the reaction rate can be improved to improve process efficiency. Catalyst can contribute to the production of H 2 O 2 or reduce side reactions such as conversion to CO or CO 2 to improve the yield, and to dissolve FDCA in water in the purification process, which can be recycled for producing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compounds provide a catalyst.

다른 구현예는 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물의 제조 방법을 제공한다.Another embodiment provides a method for producing a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound.

일 구현예에 따르면, 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물을 제조하기 위한 불균일 촉매로서, 활성 금속, 및 상기 활성 금속을 담지하며, 상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물과 배위 결합하여 착물을 형성할 수 있는 염기성 금속 산화물 담체를 포함하는, 불균일 촉매를 제공한다.According to one embodiment, as a heterogeneous catalyst for producing a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound, an active metal and the active metal are supported, and the dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound is coordinately bonded to form a complex. A heterogeneous catalyst comprising a basic metal oxide support is provided.

상기 활성 금속은 Fe, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Au, Pt, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The active metal may include Fe, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Au, Pt, or combinations thereof.

상기 불균일 촉매는 상기 불균일 촉매 전체 중량에 대하여 상기 활성 금속을 0.1 중량% 내지 10 중량%로 포함할 수 있다.The heterogeneous catalyst may include 0.1 wt% to 10 wt% of the active metal based on the total weight of the heterogeneous catalyst.

상기 불균일 촉매는 Bi, Na, Cu, Ce, K, 또는 이들의 조합을 포함하는 촉매 증진제를 더 포함할 수 있다.The heterogeneous catalyst may further include a catalyst promoter including Bi, Na, Cu, Ce, K, or a combination thereof.

상기 불균일 촉매는 상기 활성 금속 표면에 상기 촉매 증진제를 포함하는 쉘(shell)을 포함할 수 있다.The heterogeneous catalyst may include a shell containing the catalyst enhancer on the surface of the active metal.

상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물과 배위 결합하여 착물을 형성할 수 있는 염기성 금속 산화물은, BaO, Nd2O3, Cs2O, CsX(X는 OH, Cl, Br, 또는 I임), 염기성 제올라이트, 염기성 복합금속산화물, 금속-유기 골격체(Metal-Organic Frameworks, MOFs), 하이드로탈사이트(hydrotalcite), 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The basic metal oxide capable of forming a complex by coordinately bonding with the dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound is BaO, Nd 2 O 3 , Cs 2 O, CsX (X is OH, Cl, Br, or I), basic It may include zeolite, basic composite metal oxide, metal-organic frameworks (MOFs), hydrotalcite, hydroxyapatite, or a combination thereof.

상기 염기성 제올라이트는 실리카/알루미나(SiO2/Al2O3)의 몰비가 20 내지 1000인 하이 실리카 베타 또는 모데나이트 산성 제올라이트의 수소가 Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이들의 조합을 포함하는 이온으로 치환된 제올라이트일 수 있다.The basic zeolite is a silica/alumina (SiO 2 /Al 2 O 3 ) molar ratio of 20 to 1000 high silica beta or mordenite acid zeolite hydrogen is Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Or it may be a zeolite substituted with an ion containing a combination thereof.

상기 염기성 복합금속산화물은 Mg2Al2O4, ZnAl2O4, BaTiO3, ZnTiO3, MgO-SiO2, CaO-SiO2, SrO-SiO2, BaO-SiO2, MgO-Al2O3, CaO-Al2O3, SrO-Al2O3, BaO-Al2O3, MgO-TiO2, CaO-TiO2, SrO-TiO2, BaO-TiO2, MgO-ZnO, CaO-ZnO, SrO-ZnO, BaO-ZnO, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The basic composite metal oxide is Mg 2 Al 2 O 4 , ZnAl 2 O 4 , BaTiO 3 , ZnTiO 3 , MgO-SiO 2 , CaO-SiO 2 , SrO-SiO 2 , BaO-SiO 2 , MgO-Al 2 O 3 , CaO-Al 2 O 3 , SrO-Al 2 O 3 , BaO-Al 2 O 3 , MgO-TiO 2 , CaO-TiO 2 , SrO-TiO 2 , BaO-TiO 2 , MgO-ZnO, CaO-ZnO, SrO-ZnO, BaO-ZnO, or a combination thereof.

상기 금속-유기 골격체는 Zr계 MOFs, Mg계 MOFs, Ca계 MOFs, Sr계 MOFs, Ba계 MOFs, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The metal-organic framework may include Zr-based MOFs, Mg-based MOFs, Ca-based MOFs, Sr-based MOFs, Ba-based MOFs, or combinations thereof.

상기 하이드로탈사이트는 [Mg4Al2(OH)12(CO3)·4H2O], [Mg6Al2(OH)16(CO3)·4H2O], [Mg4Zn2Al2(OH)16(CO3)·4H2O], [Ca4Al2(OH)12(NO3)2·xH2O], [Ca6Al2(OH)16(NO3)2·xH2O], [Ca4Zn2Al2(OH)16(CO3)·4H2O], 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. The hydrotalcite is [Mg 4 Al 2 (OH) 12 (CO 3 ) 4H 2 O], [Mg 6 Al 2 (OH) 16 (CO 3 ) 4H 2 O], [Mg 4 Zn 2 Al 2 (OH) 16 (CO 3 ) 4H 2 O], [Ca 4 Al 2 (OH) 12 (NO 3 ) 2 xH 2 O], [Ca 6 Al 2 (OH) 16 (NO 3 ) 2 xH 2 O], [Ca 4 Zn 2 Al 2 (OH) 16 (CO 3 )·4H 2 O], or a combination thereof.

상기 불균일 촉매는 하기 화학식 2로 표시되는 방향족 헤테로환 화합물을 극성 용매 중에서 산화 반응시켜 하기 화학식 6으로 표시되는 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물을 생성할 수 있다. The heterogeneous catalyst may produce a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound represented by the following Chemical Formula 6 by oxidizing an aromatic heterocyclic compound represented by the following Chemical Formula 2 in a polar solvent.

[화학식 2][Formula 2]

[화학식 6][Formula 6]

다른 구현예에 따르면, 방향족 헤테로환 화합물 원료를 불균일 촉매의 존재 하에 극성 용매 중에서 산화 반응시켜 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물을 제조하는 단계를 포함하며, 상기 불균일 촉매는 활성 금속, 및 상기 활성 금속을 담지하며 상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물과 배위 결합하여 착물을 형성할 수 있는 염기성 금속 산화물 담체를 포함하는, 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물의 제조 방법을 제공한다.According to another embodiment, a step of preparing a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound by oxidizing a raw material of an aromatic heterocyclic compound in a polar solvent in the presence of a heterogeneous catalyst, wherein the heterogeneous catalyst reacts with an active metal and the active metal It provides a method for producing a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound, including a basic metal oxide support capable of forming a complex by coordinating with the dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound.

상기 방향족 헤테로환 화합물 원료는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.The aromatic heterocyclic compound raw material may be represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

상기 화학식 1에서, R1 및 R2 중 어느 하나는 알데히드기이고, 나머지 하나는 수소기, 하이드록시기, 알데히드기, 아세톡시기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기이다.In Formula 1, one of R 1 and R 2 is an aldehyde group, and the other is a hydrogen group, a hydroxyl group, an aldehyde group, an acetoxy group, a halogen group, a substituted or unsubstituted C 1 -C 20 alkyl group, or a substituted or an unsubstituted C 1 -C 20 alkoxy group.

상기 화학식 1로 표시되는 방향족 헤테로환 화합물 원료는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물, 하기 화학식 4로 표시되는 화합물, 하기 화학식 5로 표시되는 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. The raw material for the aromatic heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1 includes a compound represented by Chemical Formula 2, a compound represented by Chemical Formula 3, a compound represented by Chemical Formula 4, a compound represented by Chemical Formula 5, or a combination thereof. can do.

[화학식 2][Formula 2]

[화학식 3] [Formula 3]

[화학식 4] [Formula 4]

[화학식 5] [Formula 5]

상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물은 하기 화학식 6으로 표시되는 2,5-퓨란디카르복실산(2,5-furandicarboxylic acid, FDCA)일 수 있다.The dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound may be 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) represented by Formula 6 below.

[화학식 6][Formula 6]

일 구현예에 따른 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물 제조용 촉매는 HMF을 산화시켜 FDCA을 제조하는 반응에 있어서, 연속 공정 적용시 반응이 끝날 때까지 최종 생성물인 FDCA를 액상으로 유지시켜 주고, 반응 속도를 향상시켜 공정 효율을 개선시킬 수 있고, 촉매가 H2O2의 생성에 기여하거나 CO 또는 CO2로 전환되는 등의 부반응을 줄여 수율을 개선시킬 수 있고, 정제 공정에서 FDCA를 물에 용해시키는데 재활용될 수 있다.In the reaction of preparing FDCA by oxidizing HMF, the catalyst for producing a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound according to an embodiment maintains the final product FDCA in a liquid phase until the reaction is completed when a continuous process is applied, and increases the reaction rate It is possible to improve the process efficiency by improving the catalyst, and the yield can be improved by reducing side reactions such as the catalyst contributing to the production of H 2 O 2 or conversion to CO or CO 2 , and recycling to dissolve FDCA in water in the purification process. It can be.

이후 설명하는 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 구현예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 구현되는 형태는 이하에서 개시되는 구현예들에 한정되는 것이 아니라 할 수 있다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.Advantages and features of the techniques described hereinafter, and methods of achieving them, will become clear with reference to the implementations described below in detail. However, the implemented form may be not limited to the embodiments disclosed below. Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings commonly understood by those skilled in the art. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined. When it is said that a certain part "includes" a component throughout the specification, this means that it may further include other components, not excluding other components unless otherwise stated. In addition, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase.

본 명세서에서 사용된 용어 "알킬"은 다른 설명이 없는 한, 특정 수의 탄소 원자를 갖는 직쇄 및 분지쇄를 비롯한 포화된 1 가의 지방족 탄화수소 라디칼을 지칭한다. 알킬기는 전형적으로 1 개 내지 20 개의 탄소 원자("C1-C20 알킬"), 구체적으로는 1 개 내지 12 개의 탄소 원자("C1-C12 알킬"), 더욱 구체적으로는 1 개 내지 8 개의 탄소 원자("C1-C8 알킬"), 또는 1 개 내지 6 개의 탄소 원자("C1-C6 알킬"), 또는 1 내지 4 개의 탄소 원자("C1-C4 알킬")를 함유한다. 알킬기의 예는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소-부틸, tert-부틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, n-헥실, n-헵틸, n-옥틸 등을 포함한다. 알킬기는 치환되거나 비치환될 수 있다. 특히, 달리 특정되지 않는 한, 알킬기는 하나 이상의 할로겐으로, 알킬 잔기 상에 존재하는 수소 원자의 총수까지 치환될 수 있다. 따라서, C1-C4 알킬은 할로겐화된 알킬기, 예를 들어, 1 개 내지 4 개의 탄소 원자를 갖는 불화된 알킬기, 예컨대, 트라이플루오로메틸(-CF3) 또는 다이플루오로에틸(-CH2CHF2)을 포함한다.As used herein, unless otherwise specified, the term "alkyl" refers to a saturated monovalent aliphatic hydrocarbon radical, including straight and branched chains, having the specified number of carbon atoms. Alkyl groups typically contain from 1 to 20 carbon atoms (“C 1 -C 20 alkyl”), specifically from 1 to 12 carbon atoms (“C 1 -C 12 alkyl”), more specifically from 1 to 12 carbon atoms (“C 1 -C 12 alkyl”). 8 carbon atoms ("C 1 -C 8 alkyl"), or 1 to 6 carbon atoms ("C 1 -C 6 alkyl"), or 1 to 4 carbon atoms ("C 1 -C 4 alkyl" ) contains Examples of alkyl groups include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, iso-butyl, tert-butyl, n-pentyl, isopentyl, neopentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, and the like. include Alkyl groups may be substituted or unsubstituted. In particular, unless otherwise specified, an alkyl group may be substituted with one or more halogens, up to the total number of hydrogen atoms present on the alkyl moiety. Thus, C 1 -C 4 alkyl is a halogenated alkyl group, for example a fluorinated alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, such as trifluoromethyl (—CF 3 ) or difluoroethyl (—CH 2 CHF 2 ).

본 명세서에서 사용된 용어 "알콕시"는 다른 설명이 없는 한, 알킬 부분이 특정 수의 탄소 원자를 갖는 1 가 -O-알킬기를 지칭한다. 알콕시기는 전형적으로 1 개 내지 8 개의 탄소 원자("C1-C8 알콕시"), 또는 1 개 내지 6 개의 탄소 원자("C1-C6 알콕시"), 또는 1 개 내지 4 개의 탄소 원자("C1-C4 알콕시")를 갖는다. 예를 들어, C1-C4 알콕시는 메톡시(-OCH3), 에톡시(-OCH2CH3), 이소프로폭시(-OCH(CH3)2), tert-부틸옥시(-OC(CH3)3) 등을 포함한다. 알콕시기는 알킬에 적합한 것으로 본원에 기술된 바와 동일한 기에 의해 알킬 부분 상에서 치환되거나 비치환된다. 특히, 알콕시기는 알킬 부분 상에 존재하는 수소 원자의 총수까지 하나 이상의 할로 원자, 특히 하나 이상의 플루오로 원자로 임의적으로 치환될 수 있다. 이러한 기는 특정 수의 탄소 원자를 갖고 하나 이상의 할로 치환기로 치환된 "할로알콕시", 예를 들어 불화된 경우, 더욱 구체적으로 "플루오로알콕시"기로 지칭되고, 전형적으로 이러한 기는 1 개 내지 6 개의 탄소 원자, 구체적으로는 1 개 내지 4 개의 탄소 원자, 종종 1 개 또는 2 개의 탄소 원자, 및 1 개, 2 개 또는 3 개의 할로 원자를 함유한다(즉, "C1-C6 할로알콕시", "C1-C4 할로알콕시" 또는 "C1-C2 할로알콕시"). 더욱 구체적으로, 불화된 알킬기는 전형적으로 1 개, 2 개 또는 3 개의 플루오로 원자로 치환된 플루오로알콕시기, 예컨대, C1-C6, C1-C4 또는 C1-C2 플루오로알콕시기로 구체적으로 지칭될 수 있다. 따라서, C1-C4 플루오로알콕시는 트라이플루오로메틸옥시(-OCF3), 다이플루오로메틸옥시(-OCF2H), 플루오로메틸옥시(-OCFH2), 다이플루오로에틸옥시(-OCH2CF2H) 등을 포함한다.As used herein, unless otherwise specified, the term "alkoxy" refers to a monovalent -O-alkyl group in which the alkyl moiety has the specified number of carbon atoms. Alkoxy groups typically contain 1 to 8 carbon atoms (“C 1 -C 8 alkoxy”), or 1 to 6 carbon atoms (“C 1 -C 6 alkoxy”), or 1 to 4 carbon atoms ( “C 1 -C 4 alkoxy”). For example, C 1 -C 4 alkoxy is methoxy (-OCH 3 ), ethoxy (-OCH 2 CH 3 ), isopropoxy (-OCH(CH 3 ) 2 ), tert-butyloxy (-OC( CH 3 ) 3 ) and the like. The alkoxy group is unsubstituted or substituted on the alkyl moiety by the same groups described herein as suitable for alkyl. In particular, an alkoxy group may be optionally substituted with one or more halo atoms, in particular one or more fluoro atoms, up to the total number of hydrogen atoms present on the alkyl moiety. Such groups are referred to as “haloalkoxy” having the specified number of carbon atoms and substituted with one or more halo substituents, for example when fluorinated, more specifically “fluoroalkoxy” groups, typically such groups contain from 1 to 6 carbon atoms. atoms, specifically 1 to 4 carbon atoms, often 1 or 2 carbon atoms, and 1, 2 or 3 halo atoms (ie, "C 1 -C 6 haloalkoxy", " C 1 -C 4 haloalkoxy” or “C 1 -C 2 haloalkoxy”). More specifically, a fluorinated alkyl group is typically a fluoroalkoxy group substituted with 1, 2 or 3 fluoro atoms, such as C 1 -C 6 , C 1 -C 4 or C 1 -C 2 fluoroalkoxy. It can be specifically referred to as a group. Thus, C 1 -C 4 fluoroalkoxy is trifluoromethyloxy (-OCF 3 ), difluoromethyloxy (-OCF 2 H), fluoromethyloxy (-OCFH 2 ), difluoroethyloxy ( -OCH 2 CF 2 H) and the like.

본 명세서에서 사용된 용어 "방향족" 또는 "아릴"은 다른 설명이 없는 한, 방향성의 주지된 특징을 갖는 임의적으로 치환된 일환형 또는 융합된 이환형 또는 다환형 고리 시스템을 지칭하고, 이때 하나 이상의 고리는 완전히 공액된 파이-전자 시스템을 함유한다. 전형적으로, 아릴기는 고리원으로서 6 개 내지 20 개의 탄소 원자("C6-C20 아릴"), 구체적으로는 6 개 내지 14 개의 탄소 원자("C6-C14 아릴"), 더욱 구체적으로는 6 개 내지 12 개의 탄소 원자("C6-C12 아릴")를 갖는다. 융합된 아릴기는 다른 아릴 또는 헤테로아릴 고리에 융합되거나, 포화 또는 부분 불포화 탄소환형 또는 헤테로환형 고리에 융합된 아릴 고리(예컨대, 페닐 고리)를 포함할 수 있되, 이러한 융합된 고리 시스템 상의 기본 분자에 대한 부착 지점은 고리 시스템의 방향족 부분의 원자이다. 예를 들어, 아릴기로는 페닐, 바이페닐, 나프틸, 안트라센일, 페난트렌일, 인단일, 인덴일 또는 테트라하이드로나프틸을 포함한다. 아릴기는 본 명세서에 추가로 기술된 바와 같이 치환되거나 비치환된다.As used herein, the term "aromatic" or "aryl", unless otherwise specified, refers to an optionally substituted monocyclic or fused bicyclic or polycyclic ring system having the well-known character of aromaticity, wherein one or more The rings contain fully conjugated pi-electron systems. Typically, an aryl group has 6 to 20 carbon atoms ("C 6 -C 20 aryl") as a ring member, specifically 6 to 14 carbon atoms ("C 6 -C 14 aryl"), more specifically has 6 to 12 carbon atoms ("C 6 -C 12 aryl"). A fused aryl group can include an aryl ring (eg, a phenyl ring) fused to another aryl or heteroaryl ring or fused to a saturated or partially unsaturated carbocyclic or heterocyclic ring, provided that the base molecule on such a fused ring system is The point of attachment for is an atom of the aromatic portion of the ring system. For example, aryl groups include phenyl, biphenyl, naphthyl, anthracenyl, phenanthrenyl, indanyl, indenyl or tetrahydronaphthyl. Aryl groups are unsubstituted or substituted as further described herein.

본원에서 사용된 용어 "방향족 헤테로환" 또는 "헤테로아릴"은 다른 설명이 없는 한, 방향족 고리 내의 고리원으로서 특정 수의 고리 원자를 함유하고 N, O 및 S로부터 선택되는 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는, 방향성의 주지된 특징을 갖는 일환형 또는 융합된 이환형 또는 다환형 고리 시스템을 지칭한다. 헤테로원자의 포함은 5 원 고리 및 6 원 고리에서 방향성을 허용한다. 전형적으로, 헤테로아릴기는 5 개 내지 20 개의 고리 원자("5 원 내지 20 원 헤테로아릴"), 구체적으로는 5 개 내지 14 개의 고리 원자("5 원내지 14 원 헤테로아릴"), 더욱 구체적으로는 5 원 내지 12 원 고리 원자("5 원 내지 12 원 헤테로아릴")를 갖는다. 헤테로아릴 고리는 방향성이 유지되도록 헤테로방향족 고리의 고리 원자를 통해 기본 분자에 부착된다. 따라서, 6 원 헤테로아릴 고리는 고리 C 원자를 통해 기본 분자에 부착될 수 있는 반면, 5 원 헤테로아릴 고리는 고리 C 또는 N 원자를 통해 기본 분자에 부착될 수 있다. 헤테로아릴기는 또한 다른 아릴 또는 헤테로아릴 고리에 융합되거나, 포화 또는 부분 불포화 탄소환형 또는 헤테로환형 고리에 융합될 수 있되, 이러한 융합된 고리 시스템 상의 기본 분자에 대한 부착 지점은 고리 시스템의 헤테로방향족 부분의 원자이다. 예를 들어, 비치환된 헤테로아릴기로는 피롤, 푸란, 티오펜, 피라졸, 이미다졸, 이속사졸, 옥사졸, 이소티아졸, 티아졸, 트라이아졸, 옥사다이아졸, 티아다이아졸, 테트라졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피리라진, 벤조푸란, 벤조티오펜, 인돌, 벤즈이미다졸, 인다졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퓨린, 트라이아진, 나프티리딘 또는 카바졸을 포함한다. 다양한 실시형태에서, 5 원 또는 6 원 헤테로아릴기는 피롤일, 푸란일, 티오페닐, 피라졸일, 이미다졸일, 이속사졸일, 옥사졸일, 이소티아졸일, 티아졸일, 트라이아졸일, 피리딘일 및 피리미딘일, 피라진일 또는 피리다진일 고리로 이루어진 군으로부터 선택된다. 헤테로아릴기는 본원에 추가로 기술된 바와 같이 치환되거나 비치환된다.As used herein, unless otherwise specified, the term "aromatic heterocycle" or "heteroaryl" contains the specified number of ring atoms as a ring member in an aromatic ring and includes one or more heteroatoms selected from N, O and S. refers to monocyclic or fused bicyclic or polycyclic ring systems with the well-known character of aromaticity. The inclusion of heteroatoms allows for directionality in the 5- and 6-membered rings. Typically, a heteroaryl group has 5 to 20 ring atoms ("5- to 20-membered heteroaryl"), specifically 5 to 14 ring atoms ("5- to 14-membered heteroaryl"), more specifically has 5-12 membered ring atoms ("5-12 membered heteroaryl"). The heteroaryl ring is attached to the base molecule through a ring atom of the heteroaromatic ring such that the aromaticity is maintained. Thus, a 6-membered heteroaryl ring may be attached to the base molecule through a ring C atom, whereas a 5-membered heteroaryl ring may be attached to the base molecule through a ring C or N atom. Heteroaryl groups may also be fused to other aryl or heteroaryl rings, or fused to saturated or partially unsaturated carbocyclic or heterocyclic rings, wherein the point of attachment to the base molecule on such a fused ring system is at the heteroaromatic portion of the ring system. It is an atom. For example, unsubstituted heteroaryl groups include pyrrole, furan, thiophene, pyrazole, imidazole, isoxazole, oxazole, isothiazole, thiazole, triazole, oxadiazole, thiadiazole, tetrazole. , pyridine, pyridazine, pyrimidine, pyridine, benzofuran, benzothiophene, indole, benzimidazole, indazole, quinoline, isoquinoline, purine, triazine, naphthyridine or carbazole. In various embodiments, the 5- or 6-membered heteroaryl group is pyrrolyl, furanyl, thiophenyl, pyrazolyl, imidazolyl, isoxazolyl, oxazolyl, isothiazolyl, thiazolyl, triazolyl, pyridinyl and It is selected from the group consisting of pyrimidinyl, pyrazinyl or pyridazinyl rings. Heteroaryl groups are substituted or unsubstituted as further described herein.

본 명세서에서 사용된 용어 "할로" 또는 "할로겐"은 다른 설명이 없는 한, 불소(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 또는 요오드(I)를 지칭한다.As used herein, the term "halo" or "halogen" refers to fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), or iodine (I), unless otherwise specified.

본 명세서에서 사용된 용어 "임의적으로 치환된" 및 "치환된 또는 비치환된"은 기술되는 특정 기가 비-수소 치환기(즉, 비치환된)를 전혀 갖지 않을 수 있거나, 상기 기가 하나 이상의 비-수소 치환기(즉, 치환된)를 가질 수 있음을 나타내기 위해 상호교환적으로 사용된다. 달리 특정되지 않는 한, 존재할 수 있는 치환기의 총수는 기술되는 기의 비치환된 형태 상에 존재하는 H 원자의 수와 동일하다. 임의적인 치환기가 이중 결합을 통해 부착되는 경우(예컨대, 옥소(=O) 치환기), 상기 기는 이용가능한 원자가를 점유하여 포함되는 다른 치환기의 총수는 2 만큼 감소된다. 임의적인 치환기가 대체물의 목록으로부터 독립적으로 선택되는 경우, 선택된 기는 동일하거나 상이하다. 본 명세서 전반에 걸쳐, 임의적인 치환기의 수 및 성질은 이러한 치환이 화학적 감각을 만족시키는 정도까지로 제한될 것임을 이해할 것이다.As used herein, the terms "optionally substituted" and "substituted or unsubstituted" mean that a particular group being described may have no non-hydrogen substituents (i.e., is unsubstituted), or that the group may have one or more non- They are used interchangeably to indicate that they may have hydrogen substituents (ie, substituted). Unless otherwise specified, the total number of substituents that may be present equals the number of H atoms present on the unsubstituted form of the described group. When an optional substituent is attached through a double bond (eg, an oxo (=0) substituent), the group occupies the available valency and the total number of other substituents included is reduced by two. When optional substituents are independently selected from a list of alternatives, the selected groups are the same or different. Throughout this specification, it will be understood that the number and nature of optional substituents will be limited to such extent that such substitutions satisfy chemical sense.

알킬, 알콕시, 아릴, 헤테로아릴 및 헤테로사이클릴 고리에 적합한 임의적인 치환기는, 비제한적으로 C1-C8 알킬, C2-C8 알켄일, C2-C8 알킨일, C3-C8 사이클로알킬, 3 원 내지 12 원 헤테로사이클릴, C6-C12 아릴 및 5 원 내지 12 원 헤테로아릴, 할로, =O(옥소), =S(티오노), =N-CN, =N-ORx, =NRx, -CN, -C(O)Rx, -CO2Rx, -C(O)NRxRy, -SRx, -SORx, -SO2Rx, -SO2NRxRy, -NO2, -NRxRy, -NRxC(O)Ry, -NRxC(O)NRxRy, -NRxC(O)ORx, -NRxSO2Ry, -NRxSO2NRxRy, -ORx, -OC(O)Rx 및 -OC(O)NRxRy를 포함하고, 각각의 Rx 및 Ry는 독립적으로 수소(H), C1-C8 알킬, C1-C8 아실, C2-C8 알켄일, C2-C8 알킨일, C3-C8 사이클로알킬, 3 원 내지 12 원 헤테로사이클릴, C6-C12 아릴 또는 5 원 내지 12 원 헤테로아릴이거나, Rx 및 Ry는 이들이 부착된 N 원자와 함께 3 원 내지 12 원 헤테로사이클릴 또는 5 원 내지 12원 헤테로아릴 고리를 형성할 수 있고, 각각은 임의적으로 O, N 및 S(O)q(이때, q는 0 내지 2임)로부터 선택되는 1, 2 또는 3개의 추가 헤테로원자를 함유할 수 있고; 각각의 Rx 및 Ry는 할로, =O, =S, =N-CN, =N-OR', =NR', -CN, -C(O)R', -CO2R', -C(O)NR'2, -SOR', -SO2R', -SO2NR'2, -NO2, -NR'2, -NR'C(O)R', -NR'C(O)NR'2, -NR'C(O)OR', -NR'SO2R', -NR'SO2NR'2, -OR', -OC(O)R' 및 -OC(O)NR'2로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되는 1 개 내지 3 개의 치환기로 임의적으로 치환되고, 이때 각각의 R'는 독립적으로 수소(H), C1-C8 알킬, C1-C8 아실, C2-C8 알켄일, C2-C8 알킨일, C3-C8 사이클로알킬, 3 원 내지 12 원 헤테로사이클릴, C6-C12 아릴 또는 C5-C12 헤테로아릴이고; 각각의 상기 C1-C8 알킬, C2-C8 알켄일, C2-C8 알킨일, C3-C8 사이클로알킬, 3 원 내지 12 원 헤테로사이클릴, C6-C12 아릴 및 5 원 내지 12 원 헤테로아릴은 본 명세서에 추가로 정의된 바와 같이 임의적으로 치환될 수 있다.Suitable optional substituents for the alkyl, alkoxy, aryl, heteroaryl and heterocyclyl rings include, but are not limited to, C 1 -C 8 alkyl, C 2 -C 8 alkenyl, C 2 -C 8 alkynyl, C 3 -C 8 cycloalkyl, 3-12 membered heterocyclyl, C 6 -C 12 aryl and 5-12 membered heteroaryl, halo, =O(oxo), =S(thiono), =N-CN, =N -OR x , =NR x , -CN, -C(O)R x , -CO 2 R x , -C(O)NR x R y , -SR x , -SOR x , -SO 2 R x , - SO 2 NR x R y , -NO 2 , -NR x R y , -NR x C(O)R y , -NR x C(O)NR x R y , -NR x C(O)OR x , - NR x SO 2 R y , -NR x SO 2 NR x R y , -OR x , -OC(O)R x and -OC(O)NR x R y , wherein each R x and R y is hydrogen (H), C 1 -C 8 alkyl, C 1 -C 8 acyl, C 2 -C 8 alkenyl, C 2 -C 8 alkynyl, C 3 -C 8 cycloalkyl, 3 to 12 membered independently heterocyclyl, C 6 -C 12 aryl or 5-12 membered heteroaryl, or R x and R y together with the N atom to which they are attached represent a 3-12 membered heterocyclyl or 5-12 membered heteroaryl ring , each optionally containing 1, 2 or 3 additional heteroatoms selected from O, N and S(O) q , where q is 0 to 2; Each of R x and R y is halo, =O, =S, =N-CN, =N-OR', =NR', -CN, -C(O)R', -CO 2 R', -C (O)NR' 2 , -SOR', -SO 2 R', -SO 2 NR' 2 , -NO 2 , -NR' 2 , -NR'C(O)R', -NR'C(O) NR' 2 , -NR'C(O)OR', -NR'SO 2 R', -NR'SO 2 NR' 2 , -OR', -OC(O)R' and -OC(O)NR' optionally substituted with 1 to 3 substituents independently selected from the group consisting of 2 , wherein each R' is independently hydrogen (H), C 1 -C 8 alkyl, C 1 -C 8 acyl, C 2 -C 8 alkenyl, C 2 -C 8 alkynyl, C 3 -C 8 cycloalkyl, 3-12 membered heterocyclyl, C 6 -C 12 aryl or C 5 -C 12 heteroaryl; each of the above C 1 -C 8 alkyl, C 2 -C 8 alkenyl, C 2 -C 8 alkynyl, C 3 -C 8 cycloalkyl, 3-12 membered heterocyclyl, C 6 -C 12 aryl and A 5-12 membered heteroaryl may be optionally substituted as further defined herein.

본 명세서에서 "금속 전구체"란 금속을 반응시키기 위하여 미리 제조되는 화학물질을 지칭하는 개념이다. 일 예로, "전이금속 전구체"란 전이금속을 반응시키기 위하여 미리 제조되는 화학물질을 지칭하는 개념이다.In this specification, "metal precursor" is a concept that refers to a chemical substance prepared in advance to react a metal. For example, a “transition metal precursor” is a concept that refers to a chemical substance prepared in advance to react a transition metal.

일 구현예에 따른 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물을 제조하기 위한 불균일 촉매는, 활성 금속, 및 상기 활성 금속을 담지하는 염기성 금속 산화물 담체를 포함한다.A heterogeneous catalyst for producing a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound according to an embodiment includes an active metal and a basic metal oxide support supporting the active metal.

상기 불균일 촉매는 하기 화학식 1로 표시되는 방향족 헤테로환 화합물 원료를 산화 반응시켜 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물을 생성한다.The heterogeneous catalyst generates a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound by an oxidation reaction of an aromatic heterocyclic compound raw material represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112021091093290-pat00010
Figure 112021091093290-pat00010

상기 화학식 1로 표시되는 방향족 헤테로환 화합물 원료는 목질(木質)에서 전환된 화합물로서, 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물 제조시 최초로 사용되는 화합물이다. 일 예로, 상기 방향족 헤테로환은 퓨란, 티오펜 및 피롤로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. The aromatic heterocyclic compound raw material represented by Chemical Formula 1 is a compound converted from wood, and is a compound that is first used in the production of dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compounds. For example, the aromatic heterocyclic ring may be at least one selected from the group consisting of furan, thiophene, and pyrrole.

상기 화학식 1에서, R1 및 R2 중 어느 하나는 알데히드기이고, 나머지 하나는 수소기, 하이드록시기, 알데히드기, 아세톡시기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기일 수 있다. 즉, 상기 화학식 1에서 R1이 알데히드인 경우, R2는 수소기, 하이드록시기, 알데히드기, 아세톡시기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기일 수 있다. 또한, 일 예로, C1-C20 알킬기 또는 C1-C20 알콕시기는 비치환되거나 1종 이상의 할로겐 원자로 치환될 수도 있다. In Formula 1, one of R 1 and R 2 is an aldehyde group, and the other is a hydrogen group, a hydroxyl group, an aldehyde group, an acetoxy group, a halogen group, a substituted or unsubstituted C 1 -C 20 alkyl group, or a substituted Or it may be an unsubstituted C 1 -C 20 alkoxy group. That is, in Formula 1, when R 1 is an aldehyde, R 2 is a hydrogen group, a hydroxyl group, an aldehyde group, an acetoxy group, a halogen group, a substituted or unsubstituted C 1 -C 20 alkyl group, or a substituted or unsubstituted It may be a C 1 -C 20 alkoxy group. Also, for example, a C 1 -C 20 alkyl group or a C 1 -C 20 alkoxy group may be unsubstituted or substituted with one or more halogen atoms.

구체적으로, 상기 방향족 헤테로환 화합물 원료는 하기 화학식 2 내지 화학식 5로 표시되는 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. Specifically, the aromatic heterocyclic compound raw material may include compounds represented by Formulas 2 to 5 below, or a combination thereof.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112021091093290-pat00011
Figure 112021091093290-pat00011

[화학식 3] [Formula 3]

Figure 112021091093290-pat00012
Figure 112021091093290-pat00012

[화학식 4] [Formula 4]

Figure 112021091093290-pat00013
Figure 112021091093290-pat00013

[화학식 5] [Formula 5]

Figure 112021091093290-pat00014
Figure 112021091093290-pat00014

더욱 구체적으로, 상기 불균일 촉매는 상기 화학식 2로 표시되는 5-하이드록시메틸푸르푸랄(5-hydroxymethyl furfural, HMF)을 산화 반응시켜, 일 예로 상기 반응식 1과 같은 경로를 통하여, 하기 화학식 6으로 표시되는 2,5-퓨란디카르복실산(2,5-furandicarboxylic acid, FDCA)을 생성할 수 있다. More specifically, the heterogeneous catalyst oxidizes 5-hydroxymethyl furfural (HMF) represented by Chemical Formula 2, for example, through the same route as in Reaction Scheme 1, represented by Chemical Formula 6 below. 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) can be produced.

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112021091093290-pat00015
Figure 112021091093290-pat00015

이를 위하여, 상기 불균일 촉매는 활성 금속, 및 상기 활성 금속을 담지하는 염기성 금속 산화물 담체를 포함한다.To this end, the heterogeneous catalyst includes an active metal and a basic metal oxide support supporting the active metal.

상기 활성 금속은 상기 방향족 헤테로환 화합물 원료로부터 상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물 제조시에 생성물 수율의 향상에 기여하는 활성을 가지고, 상기 염기성 금속 산화물 담체에 담지되는 성분이다.The active metal is a component supported on the basic metal oxide carrier and having an activity contributing to an improvement in product yield when the dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound is prepared from the aromatic heterocyclic compound raw material.

상기 활성 금속은 다양한 산화 수를 가질 수 있는 Fe, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Au, Pt, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 일 예로 Ru, Pd, Pt, 또는 Au를 포함할 수 있다.The active metal may include Fe, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Au, Pt, or a combination thereof, which may have various oxidation numbers, and for example, Ru, Pd, Pt, or Au can include

상기 불균일 촉매는 상기 불균일 촉매 전체 중량에 대하여 상기 활성 금속을 0.1 중량% 내지 10 중량%로 포함할 수 있고, 예를 들어 0.1 중량% 내지 5 중량%로 포함할 수 있다. 상기 활성 금속의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우 산화반응이 진행되지 않을 수 있고, 10 중량%를 초과하는 경우 연속 공정 반응상 반응에 필요한 양 이상이 되기 때문에 불필요한 양으로 인하여 경제적 손실이 있을 수 있으며, 상기 담체에 상기 활성 금속이 균일하게 담지(deposition)되지 않고 활성 금속끼리 뭉쳐져 있을 수 있다.The heterogeneous catalyst may include 0.1 wt% to 10 wt% of the active metal, for example, 0.1 wt% to 5 wt%, based on the total weight of the heterogeneous catalyst. If the content of the active metal is less than 0.1% by weight, the oxidation reaction may not proceed, and if it exceeds 10% by weight, there may be economic loss due to the unnecessary amount because it is more than the amount required for the reaction in the continuous process reaction, The active metal may not be uniformly deposited on the carrier and may be aggregated with each other.

상기 불균일 촉매는 상기 활성 금속과 함께, Bi, Na, Cu, Ce, K, 또는 이들의 조합을 포함하는 촉매 증진제를 더 포함할 수 있다. 상기 촉매 증진제는 상기 활성 금속과 함께 상기 염기성 금속 산화물 담체에 담지될 수 있다. 또한, 상기 불균일 촉매는 상기 활성 금속 표면에 상기 촉매 증진제를 포함하는 쉘(shell)을 포함할 수 있다. 상기 촉매 증진제를 포함하는 쉘은 상기 염기성 금속 산화물 담체 위에도 위치할 수 있다.The heterogeneous catalyst may further include a catalyst promoter including Bi, Na, Cu, Ce, K, or a combination thereof together with the active metal. The catalyst promoter may be supported on the basic metal oxide carrier together with the active metal. In addition, the heterogeneous catalyst may include a shell containing the catalyst enhancer on the surface of the active metal. A shell containing the catalyst enhancer may also be placed on the basic metal oxide support.

상기 촉매 증진제는 상기 불균일 촉매 표면의 일산화탄소(CO) 또는 이산화탄소(CO2)의 분리를 촉진시켜 상기 불균일 촉매의 활성이 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 촉매 증진제는 활성 금속의 입자 크기에 제한적인 영향을 미칠 수 있지만, 흡착된 수소, 질소, 암모니아 양을 크게 증가시킬 수 있으며, 특히 K의 경우 담체에 지지된 Ru에 대한 수소, 질소, 암모니아 등의 흡착 특성을 향상시킬 뿐만 아니라 질소와 암모니아 등의 흡착 강도를 약화시킬 수 있다. The catalyst enhancer promotes the separation of carbon monoxide (CO) or carbon dioxide (CO 2 ) on the surface of the heterogeneous catalyst, thereby preventing the activity of the heterogeneous catalyst from being lowered. In addition, the catalyst enhancer may have a limited effect on the particle size of the active metal, but can greatly increase the amount of adsorbed hydrogen, nitrogen, and ammonia. In particular, in the case of K, hydrogen, nitrogen, In addition to improving the adsorption characteristics of ammonia, etc., the adsorption strength of nitrogen and ammonia may be weakened.

상기 불균일 촉매는 상기 불균일 촉매 전체 중량에 대하여 상기 촉매 증진제를 0.1 중량% 내지 6 중량%로 포함할 수 있다. 상기 촉매 증진제의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우 상기 불균일 촉매 표면의 일산화탄소(CO) 또는 이산화탄소(CO2)의 분리를 촉진시켜 상기 불균일 촉매의 활성이 떨어지는 것을 방지하는 효과가 미미할 수 있고, 6 중량%를 초과하는 경우 활성 금속의 함량이 적어져 촉매 활성이 저하될 수 있다.The heterogeneous catalyst may include 0.1 wt% to 6 wt% of the catalyst enhancer based on the total weight of the heterogeneous catalyst. When the content of the catalyst enhancer is less than 0.1% by weight, the effect of preventing deterioration of the activity of the heterogeneous catalyst by promoting the separation of carbon monoxide (CO) or carbon dioxide (CO 2 ) on the surface of the heterogeneous catalyst may be insignificant, and 6% by weight If it exceeds , the content of the active metal may decrease and the catalytic activity may decrease.

상기 염기성 금속 산화물 담체는 상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물과 배위 결합하여 착물을 형성할 수 있는 염기성 금속 산화물을 포함한다.The basic metal oxide support includes a basic metal oxide capable of forming a complex through coordination with the dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound.

일 예로, 상기 디카르본산 방향족 화합물은 상기 방향족 헤테로환 화합물 원료를 상기 불균일 촉매 존재하에 극성 용매 중에서 산화 반응시켜 제조될 수 있는데, 상기 생성된 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물은 흰색 파우더(powder)로서, 반응 과정에서 액상 상태로 존재해야 반응기 내에서 석출되지 않는다. 이때, 상기 염기성 금속 산화물은 상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물과 배위 결합하여 반응이 끝날 때까지 상기 최종 생성물을 액상으로 유지시키는 역할을 한다.For example, the dicarboxylic acid aromatic compound may be prepared by oxidizing the aromatic heterocyclic compound raw material in a polar solvent in the presence of the heterogeneous catalyst, and the produced dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound is a white powder. , it must exist in a liquid phase during the reaction so that it does not precipitate in the reactor. At this time, the basic metal oxide coordinates with the dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound to maintain the final product in a liquid phase until the reaction is completed.

예를 들어, 상기 염기성 금속 산화물은 상기 방향족 헤테로환 화합물 원료 및 극성 용매를 포함하는 반응물을 pH 6 내지 pH 8인 염기성으로 유지시켜 줌으로써, 상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물이 염(salt) 형태로 유지되어, 산(acid)으로 처리하지 않는 이상, 액상 상태로 유지시킬 수 있다.For example, the basic metal oxide maintains a reaction product including the aromatic heterocyclic compound raw material and a polar solvent in a basic pH of 6 to pH 8, so that the dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound is in the form of a salt. It can be maintained and maintained in a liquid state unless treated with an acid.

하기 반응식 2는 FDCA의 금속 염(metal salts)을 나타내는 상태 구조식으로서, 상기 염기성 금속 산화물의 금속인 M1(상기 금속이 2가인 경우), 또는 M2(상기 금속이 3가인 경우)가 상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물의 일 예인 FDCA와 배위 결합하여 상기 FDCA를 액상으로 유지시킬 수 있음을 보여준다.Scheme 2 below is a state structural formula representing metal salts of FDCA, wherein M 1 (when the metal is divalent) or M 2 (when the metal is trivalent), which is the metal of the basic metal oxide, is It is shown that the FDCA can be maintained in a liquid phase by coordinating with FDCA, which is an example of a levonic acid aromatic heterocyclic compound.

[반응식 2][Scheme 2]

Figure 112021091093290-pat00016
Figure 112021091093290-pat00016

또한, 상기 활성 금속을 종래와 같이 탄소 담체에 담지시키는 경우, 상기 산화 반응 중 산화 소실을 겪게 되어 담체 소실이 생기게 된다. 구체적으로, 상기 탄소 담체는 산화 반응 중에 H2O2의 생성에 기여하거나, CO 또는 CO2로 전환될 수 있다. 반면, 상기 염기성 금속 산화물을 사용하는 경우, 상기와 같은 부반응을 줄여 수율을 개선시킬 수 있다. In addition, when the active metal is supported on a carbon carrier as in the prior art, it undergoes oxidative loss during the oxidation reaction, resulting in loss of the carrier. Specifically, the carbon carrier may contribute to the generation of H 2 O 2 or be converted into CO or CO 2 during an oxidation reaction. On the other hand, in the case of using the basic metal oxide, the yield may be improved by reducing the above side reactions.

또한, 상기 디카르본산 방향족 화합물 제조시 반응 생성물은 5-포밀-2-퓨로산(FFCA)을 일부 포함할 수 있다. 이를 제거하기 위하여, 상기 반응 생성물을 물에 용해시킨 후, 상기 FFCA는 수소화 반응(수첨 반응)을 통해 퓨란 링(Furan ring)의 이중 결합을 깨뜨려 용매인 물에 용해시켜 제거하고, 이후 물에 녹지 않는 FDCA를 얻는 정제 과정을 거친다. 또한, 배치(Batch) 반응에서 새어나오는 Pd/C를 필터하기 위해서 반응 생성물을 물에 용해시킬 필요가 있는데, 상기 염기성 금속 산화물은 상기 디카르본산 방향족 화합물을 물에 용해시키는 역할을 할 수도 있다.In addition, when preparing the dicarboxylic acid aromatic compound, the reaction product may partially include 5-formyl-2-furoic acid (FFCA). In order to remove this, after dissolving the reaction product in water, the FFCA is removed by breaking the double bond of the furan ring through a hydrogenation reaction (hydrogenation reaction) to dissolve in water as a solvent, and then insoluble in water It goes through a purification process to obtain FDCA that does not In addition, it is necessary to dissolve the reaction product in water in order to filter Pd/C leaked from the batch reaction, and the basic metal oxide may serve to dissolve the dicarboxylic acid aromatic compound in water.

상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물과 배위 결합하여 착물을 형성할 수 있는 염기성 금속 산화물은, BaO, Nd2O3, Cs2O, CsX(X는 OH, Cl, Br, 또는 I임), 염기성 제올라이트, 염기성 복합금속산화물, 금속-유기 골격체(Metal-Organic Frameworks, MOFs), 하이드로탈사이트(hydrotalcite), 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The basic metal oxide capable of forming a complex by coordinately bonding with the dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound is BaO, Nd 2 O 3 , Cs 2 O, CsX (X is OH, Cl, Br, or I), basic It may include zeolite, basic composite metal oxide, metal-organic frameworks (MOFs), hydrotalcite, hydroxyapatite, or a combination thereof.

한편, Mg 산화물의 경우 구형이나 입자형(granule type)으로 성형이 어려우며, 성형을 하더라도 쉽게 부서지는 문제가 있다. 이 때문에, Mg 산화물은 연속 공정에서의 촉매 담체로 활용되기 어렵다.On the other hand, in the case of Mg oxide, it is difficult to mold into a spherical or granule type, and there is a problem that it is easily broken even after molding. Because of this, Mg oxide is difficult to utilize as a catalyst carrier in a continuous process.

일 예로, 상기 염기성 제올라이트는 실리카/알루미나(SiO2/Al2O3)의 몰비가 20 내지 1000인 하이 실리카 베타 또는 모데나이트 산성 제올라이트의 수소가 Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이들의 조합을 포함하는 이온으로 치환된 제올라이트일 수 있다.For example, in the basic zeolite, the hydrogen of a high silica beta or mordenite acidic zeolite having a silica/alumina (SiO 2 /Al 2 O 3 ) molar ratio of 20 to 1000 is Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr , Ba, or a zeolite substituted with an ion containing a combination thereof.

일 예로, 상기 염기성 복합금속산화물은 Mg2Al2O4, ZnAl2O4, BaTiO3, ZnTiO3, MgO-SiO2, CaO-SiO2, SrO-SiO2, BaO-SiO2, MgO-Al2O3, CaO-Al2O3, SrO-Al2O3, BaO-Al2O3, MgO-TiO2, CaO-TiO2, SrO-TiO2, BaO-TiO2, MgO-ZnO, CaO-ZnO, SrO-ZnO, BaO-ZnO, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.For example, the basic composite metal oxide is Mg 2 Al 2 O 4 , ZnAl 2 O 4 , BaTiO 3 , ZnTiO 3 , MgO-SiO 2 , CaO-SiO 2 , SrO-SiO 2 , BaO-SiO 2 , MgO-Al 2 O 3 , CaO-Al 2 O 3 , SrO-Al 2 O 3 , BaO-Al 2 O 3 , MgO-TiO 2 , CaO-TiO 2 , SrO-TiO 2 , BaO-TiO 2 , MgO-ZnO, CaO -ZnO, SrO-ZnO, BaO-ZnO, or combinations thereof.

상기 Na, Mg, 또는 Ca 등의 염기성 금속은 일부 담체와 고온에서 반응하여 부분적으로 스피넬 구조를 갖게 한다. 이는 촉매가 코크 생성에 대해 우수한 내구성과 높은 촉매 활성을 지니게 하여 반응성 및 안정성을 높여줄 수 있다. 일반적으로 알루미나는 루이스산의 성질을 지니고 있고, 이러한 산적인 성질은 반응 중 코크 생성을 증가시키는 요인이 된다. 그러므로, 담체의 산적인 성질을 염기성으로 바꾸어 스피넬 구조를 갖게 함으로써 코크 생성을 억제시켜 줄 수 있다.The basic metal such as Na, Mg, or Ca reacts with some carriers at a high temperature to partially form a spinel structure. This allows the catalyst to have excellent durability and high catalytic activity for coke formation, thereby increasing reactivity and stability. In general, alumina has the properties of a Lewis acid, and this acidic property is a factor that increases coke formation during the reaction. Therefore, coke production can be suppressed by changing the acidic nature of the carrier to basic to have a spinel structure.

일 예로, 상기 금속-유기 골격체는 Zr계 MOFs, Mg계 MOFs, Ca계 MOFs, Sr계 MOFs, Ba계 MOFs, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.For example, the metal-organic framework may include Zr-based MOFs, Mg-based MOFs, Ca-based MOFs, Sr-based MOFs, Ba-based MOFs, or combinations thereof.

일 예로, 상기 하이드로탈사이트는 [Mg4Al2(OH)12(CO3)·4H2O], [Mg6Al2(OH)16(CO3)·4H2O], [Mg4Zn2Al2(OH)16(CO3)·4H2O], [Ca4Al2(OH)12(NO3)2·xH2O], [Ca6Al2(OH)16(NO3)2·xH2O], [Ca4Zn2Al2(OH)16(CO3)·4H2O], 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.For example, the hydrotalcite is [Mg 4 Al 2 (OH) 12 (CO 3 ) 4H 2 O], [Mg 6 Al 2 (OH) 16 (CO 3 ) 4H 2 O], [Mg 4 Zn 2 Al 2 (OH) 16 (CO 3 ) 4H 2 O], [Ca 4 Al 2 (OH) 12 (NO 3 ) 2 xH 2 O], [Ca 6 Al 2 (OH) 16 (NO 3 ) 2 ·xH 2 O], [Ca 4 Zn 2 Al 2 (OH) 16 (CO 3 )·4H 2 O], or a combination thereof.

상기 불균일 촉매의 사용량은 특히 한정하는 것은 아니나, 일 예로 상기 화학식 1로 표시되는 방향족 헤테로환 화합물 원료 1 몰에 대하여, 촉매 내 활성 금속을 기준으로 600 몰 이하, 또는 50 몰 내지 600 몰로 사용될 수 있다. The amount of the heterogeneous catalyst used is not particularly limited, but may be used in an amount of 600 moles or less, or 50 to 600 moles based on the active metal in the catalyst, based on 1 mole of the aromatic heterocyclic compound raw material represented by Formula 1, for example. .

상기 불균일 촉매는 상기 염기성 금속 산화물 담체에 상기 활성 금속을 담지시켜 제조될 수 있다. 일 예로, 상기 활성 금속을 상기 염기성 금속 산화물 담체에 담지시키는 방법은 상기 염기성 금속 산화물 담체를 상기 활성 금속 전구체를 포함하는 용액에 함침시킨 다음, 선택적으로 이를 소성하여 제조할 수 있다. The heterogeneous catalyst may be prepared by supporting the active metal on the basic metal oxide carrier. For example, the method of supporting the active metal on the basic metal oxide carrier may be prepared by impregnating the basic metal oxide carrier in a solution containing the active metal precursor and then selectively calcining it.

구체적으로, 상기 활성 금속 전구체를 용매에 용해시켜 상기 활성 금속 전구체를 포함하는 용액을 제조하고, 여기에 상기 염기성 금속 산화물 담체를 함침시킨다. 상기 용매는 물, 알코올, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.Specifically, the active metal precursor is dissolved in a solvent to prepare a solution containing the active metal precursor, and the basic metal oxide carrier is impregnated therein. The solvent may include water, alcohol, or a combination thereof.

상기 활성 금속 전구체는 예를 들면, 상기 활성 금속이 루테늄인 경우 디메틸 루테늄, 디에틸 루테늄, 루테늄 아세테이트, 루테늄 아세테이트 이수화물, 루테늄 아세틸아세토네이트, 루테늄 아세틸아세토네이트 수화물, 루테늄 아이오다이드, 루테늄 브로마이드, 루테늄 클로라이드, 루테늄 플루오라이드, 루테늄 플루오라이드 사수화물, 루테늄 카보네이트, 루테늄 시아나이드, 루테늄 나이트레이트, 루테늄 나이트레이트 육수화물, 루테늄 옥사이드, 루테늄 퍼옥사이드, 루테늄 퍼클로레이트, 루테늄 퍼클로레이트 육수화물, 루테늄 설페이트, 디페닐 루테늄, 루테늄 나프탈레이트, 루테늄 올레이트 및 루테늄 스테아레이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. 또한, 상기 활성 금속이 루테늄이 아닌 경우도 동일하게 적용될 수 있다.The active metal precursor is, for example, when the active metal is ruthenium, dimethyl ruthenium, diethyl ruthenium, ruthenium acetate, ruthenium acetate dihydrate, ruthenium acetylacetonate, ruthenium acetylacetonate hydrate, ruthenium iodide, ruthenium bromide, Ruthenium chloride, ruthenium fluoride, ruthenium fluoride tetrahydrate, ruthenium carbonate, ruthenium cyanide, ruthenium nitrate, ruthenium nitrate hexahydrate, ruthenium oxide, ruthenium peroxide, ruthenium perchlorate, ruthenium perchlorate hexahydrate, ruthenium sulfate, diphenyl It may be at least one selected from the group consisting of ruthenium, ruthenium naphthalate, ruthenium oleate and ruthenium stearate. In addition, the same can be applied to the case where the active metal is not ruthenium.

상기 함침은 40 ℃ 내지 80 ℃에서 수행될 수 있고, 압력은 상압으로 유지될 수 있다. 그 후, 선택적으로 상기 함침물을 40 ℃ 내지 800 ℃, 또는 100 ℃ 내지 600 ℃에서 소성할 수 있다. 이 때, 압력은 그대로 유지될 수 있다.The impregnation may be performed at 40 °C to 80 °C, and the pressure may be maintained at normal pressure. Thereafter, the impregnated material may be optionally calcined at 40 °C to 800 °C, or 100 °C to 600 °C. At this time, the pressure may be maintained as it is.

다른 일 구현예에 따른 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물의 제조 방법은 방향족 헤테로환 화합물 원료를 상기 불균일 촉매의 존재 하에 극성 용매 중에서 산화 반응시켜 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물을 제조하는 단계를 포함한다.A method for producing a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound according to another embodiment includes preparing a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound by subjecting an aromatic heterocyclic compound raw material to an oxidation reaction in a polar solvent in the presence of the heterogeneous catalyst.

상기 방향족 헤테로환 화합물 원료는 상기 화학식 1로 표시되는 방향족 헤테로환 화합물일 수 있으며, 일 예로, 상기 화학식 2 내지 화학식 5로 표시되는 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 원료에 대해서는 상술한 바와 같으므로, 반복적인 기재는 생략한다. The aromatic heterocyclic compound raw material may be an aromatic heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1, and may include, for example, compounds represented by Chemical Formulas 2 to 5, or a combination thereof. Since the raw materials are as described above, repetitive descriptions are omitted.

상기 산화 반응의 온도는 80 ℃ 내지 200 ℃일 수 있고, 압력은 상압 조건일 수 있고, 2 시간 내지 10 시간 동안 수행할 수 있다. The temperature of the oxidation reaction may be 80 °C to 200 °C, the pressure may be normal pressure conditions, and may be carried out for 2 hours to 10 hours.

상기 극성 용매는 공지된 극성 용매를 사용할 수 있으며, 일 예로 디메틸설폭사이드, 에탄올, 또는 아세토니트릴 등을 사용할 수 있다. 상기 극성 용매는 상기 방향족 헤테로환 화합물 원료 100 중량부에 대하여 10 중량부 내지 100 중량부로 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.A known polar solvent may be used as the polar solvent, and for example, dimethyl sulfoxide, ethanol, or acetonitrile may be used. The polar solvent may be used in an amount of 10 parts by weight to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the aromatic heterocyclic compound raw material, but the present invention is not limited thereto.

상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물을 제조하는 단계를 통하여 얻어진 반응 생성물은 상기 방향족 헤테로환 화합물 원료와 상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물을 포함하는 조질(crude) 조성물일 수 있다.A reaction product obtained through the step of preparing the dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound may be a crude composition including the aromatic heterocyclic compound raw material and the dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound.

일 예로, 상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물로서 목적하는 화합물은 하기 화학식 6으로 표시되는 2,5-퓨란디카르복실산(2,5-furandicarboxylic acid, FDCA)일 수 있다.For example, the target compound as the dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound may be 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) represented by Formula 6 below.

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112021091093290-pat00017
Figure 112021091093290-pat00017

이때 상기 반응 생성물은 피치 못하게 상기 화학식 1로 표시되는 방향족 헤테로환 화합물 원료(일 예로, 상기 화학식 2 내지 화학식 5로 표시되는 화합물)을 포함할 수 있다. In this case, the reaction product may inevitably include a raw material for an aromatic heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1 (eg, a compound represented by Chemical Formulas 2 to 5).

즉, 상기 반응은 전술한 원료들을 사용하여 불균일 촉매 존재하에 산화 반응으로서, 이들 반응에서 얻어지는 방향족 헤테로환 화합물의 산화물(이하 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물 또는 반응 생성물이라 함)은 백본에 포함된 불포화기가 산화되어, 상기 반응식 1에서 보듯이, 주로 2,5-퓨란디카르복실산(FDCA), 2-카르복시-5-포르밀 퓨란(FFCA) 또는 레불린산(levulinic acid) 등을 포함할 수 있다. That is, the above reaction is an oxidation reaction in the presence of a heterogeneous catalyst using the above-mentioned raw materials, and the oxide of an aromatic heterocyclic compound obtained from these reactions (hereinafter referred to as a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound or reaction product) is unsaturated contained in the backbone. The group is oxidized, and as shown in Reaction Scheme 1, it may mainly include 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA), 2-carboxy-5-formyl furan (FFCA) or levulinic acid. there is.

이들 생성물은 일반적으로 상기 방향족 헤테로환 화합물 원료보다도 융점이 높기 때문에 용융 상태에서 반응기로부터 꺼내기 어려워 정제 또는 결정화 등의 후처리를 필요로 한다. 일 예로, 상기 2-카르복시-5-포르밀 퓨란은 상기 반응 생성물을 물에 용해시켜, 상기 FFCA는 수소화 반응(수첨 반응)을 통해 퓨란 링(Furan ring)의 이중 결합을 깨뜨려 용매인 물에 용해시켜 제거하고, 물에 녹지 않는 FDCA를 얻는 정제 과정을 거칠 수 있다. Since these products generally have higher melting points than the aromatic heterocyclic compound raw materials, they are difficult to take out from the reactor in a molten state and require post-processing such as purification or crystallization. For example, the 2-carboxy-5-formyl furan dissolves the reaction product in water, and the FFCA breaks the double bond of the furan ring through a hydrogenation reaction (hydrogenation reaction) Dissolving in water as a solvent It can be removed and subjected to a purification process to obtain water-insoluble FDCA.

이후, 상기 반응 생성물을 HCl 등의 산으로 적정한 후, 물(DIW)로 수세하여 재결정화 공정을 거쳐, 정제된 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물을 얻을 수 있다.Thereafter, the reaction product is titrated with an acid such as HCl, washed with water (DIW), and recrystallized to obtain a purified dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound.

이하에서는 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로써 발명의 범위가 제한되어서는 아니된다.Hereinafter, specific embodiments of the invention are presented. However, the embodiments described below are only intended to specifically illustrate or explain the invention, and the scope of the invention should not be limited thereto.

[제조예: 불균일 촉매의 제조][Production Example: Preparation of Heterogeneous Catalyst]

(제조예 1: 5 % Ru/BaO 제조)(Preparation Example 1: Preparation of 5% Ru/BaO)

활성 금속 성분으로서 Ru 전구체(RuCl3·3H2O)와 BaO를 12 시간 동안, N2 분위기 하에서 교반하였으며, 여기에 NaNH4를 상기 Ru 전구체의 10 배 수준을 드롭핑하고 500 rpm 속도의 교반을 N2 분위기에서 상온에서 24 시간 반응하여 5 % Ru/BaO 촉매를 수득하였다.As active metal components, Ru precursor (RuCl 3 3H 2 O) and BaO were stirred for 12 hours under N 2 atmosphere, NaNH 4 was dropped at 10 times the level of the Ru precursor and stirred at 500 rpm. A 5% Ru/BaO catalyst was obtained by reacting for 24 hours at room temperature in an N 2 atmosphere.

(제조예 2: 5 % Ru/Nd(Preparation Example 2: 5% Ru/Nd 22 OO 33 제조) manufacturing)

활성 금속 성분으로서 Ru 전구체(RuCl3·3H2O)와 Nd2O3를 12 시간 동안, N2 분위기 하에서 교반하였으며, 여기에 NaNH4를 상기 Ru 전구체의 10 배 수준을 드롭핑하고 500 rpm 속도의 교반을 N2 분위기에서 상온에서 24 시간 반응하여 5 % Ru/Nd2O3 촉매를 수득하였다.As active metal components, Ru precursor (RuCl 3 3H 2 O) and Nd 2 O 3 were stirred for 12 hours under N 2 atmosphere, and NaNH 4 was dropped therein at 10 times the level of the Ru precursor at a speed of 500 rpm. was stirred for 24 hours at room temperature in a N 2 atmosphere to obtain a 5% Ru/Nd 2 O 3 catalyst.

(제조예 3: 5 % Ru/염기성 제올라이트 제조)(Preparation Example 3: Preparation of 5% Ru/Basic Zeolite)

활성 금속 성분으로서 Ru 전구체(RuCl3·3H2O)와 염기성 제올라이트(하이 실리카 베타 산성 제올라이트의 수소가 Mg 이온으로 치환된 제올라이트)를 12 시간 동안, N2 분위기 하에서 교반하였으며, 여기에 NaNH4를 상기 Ru 전구체의 10 배 수준을 드롭핑하고 500 rpm 속도의 교반을 N2 분위기에서 상온에서 24 시간 반응하여 5 % Ru/염기성 제올라이트 촉매를 수득하였다.As an active metal component, a Ru precursor (RuCl 3 3H 2 O) and a basic zeolite (a zeolite in which hydrogen of a high silica beta acid zeolite is replaced with Mg ions) were stirred for 12 hours under a N 2 atmosphere, and NaNH 4 was added thereto. A 10-fold level of the Ru precursor was dropped and stirred at 500 rpm for 24 hours at room temperature in an N 2 atmosphere to obtain a 5% Ru/basic zeolite catalyst.

(제조예 4: Bi 쉘을 포함하는 5 % Ru/염기성 제올라이트 제조)(Preparation Example 4: Preparation of 5% Ru/Basic Zeolite Containing a Bi Shell)

활성 금속 성분으로서 Ru 전구체(RuCl3·3H2O), 촉매 증진제로서 Bi의 전구체인(Bi(NO3)3·5H2O), 및 염기성 제올라이트(하이 실리카 베타 산성 제올라이트의 수소가 Mg 이온으로 치환된 제올라이트)를 12 시간 동안, N2 분위기 하에서 교반하였으며, 여기에 NaNH4를 상기 Ru 전구체의 10 배 수준을 드롭핑하고 500 rpm 속도의 교반을 N2 분위기에서 상온에서 24 시간 반응하여 Bi 쉘을 포함하는 5 % Ru/염기성 제올라이트 촉매를 수득하였다.A Ru precursor (RuCl 3 3H 2 O) as an active metal component, a precursor of Bi (Bi(NO 3 ) 3 5H 2 O) as a catalyst enhancer, and a basic zeolite (hydrogen of high silica beta acidic zeolite converts to Mg ions). substituted zeolite) was stirred for 12 hours under an N 2 atmosphere, where NaNH 4 was dropped at 10 times the level of the Ru precursor and stirred at 500 rpm for 24 hours at room temperature in a N 2 atmosphere to form a Bi shell. A 5% Ru/basic zeolite catalyst containing

질산마그네슘 6수화물(Mg(NO3)2·6H2O)(Junsei)을 첨가한 후 1 시간 동안 200 rpm으로 교반하였다. 이어서, 교반한 Bi(NO3)3·5H2O 용액을 암모니아수를 이용하여 pH 11로 조절을 하고, 공침을 완료한 혼합물을 1시간 동안 200 rpm으로 교반하여 균일한 혼합 용액을 제조하였다. 그 다음, 수열 공정을 위해, 제조된 혼합 용액을 수열합성장치에 투입하여 200 ℃, 300 rpm에서 약 15 시간 동안 합성하여 노침전물을 수득하였다.After adding magnesium nitrate hexahydrate (Mg(NO 3 ) 2 6H 2 O) (Junsei), the mixture was stirred at 200 rpm for 1 hour. Subsequently, the stirred Bi(NO 3 ) 3 .5H 2 O solution was adjusted to pH 11 using ammonia water, and the co-precipitated mixture was stirred at 200 rpm for 1 hour to prepare a uniform mixed solution. Then, for the hydrothermal process, the prepared mixed solution was put into a hydrothermal synthesizer and synthesized at 200 °C and 300 rpm for about 15 hours to obtain a precipitate.

(비교제조예 1: 5% Ru/C 제조)(Comparative Preparation Example 1: 5% Ru/C Preparation)

활성 금속 성분으로서 Ru 전구체(RuCl3·3H2O)와 수분산된 카본을 상기 실시예 1에서와 동일한 조건에서 반응시켜 5 % Ru/C 촉매를 수득하였다.A 5% Ru/C catalyst was obtained by reacting a Ru precursor (RuCl 3 .3H 2 O) and water-dispersed carbon as an active metal component under the same conditions as in Example 1.

[실시예: 산화 반응 실험][Example: Oxidation reaction experiment]

(실시예 1 내지 실시예 4)(Examples 1 to 4)

반응기로서 직경이 20 cm, 높이 100 cm의 SUS 재질로 이루어지는 컬럼에 상기 제조예 1 내지 제조예 4에서 제조된 불균일 촉매를 1.5 kg으로 충진하였다. 충진 이후 반응기 온도를 150 ℃에서 진공을 유지하여 흡착된 불순물을 제거하였다.1.5 kg of the heterogeneous catalyst prepared in Preparation Examples 1 to 4 was packed in a column made of SUS material having a diameter of 20 cm and a height of 100 cm as a reactor. After filling, the reactor temperature was maintained in vacuum at 150 °C to remove adsorbed impurities.

원료 물질로서 상기 화학식 2로 표시되는 5-하이드록시메틸푸르푸랄(5-hydroxymethyl furfural, HMF)을 당류로부터 전환시켜 준비하고, 이를 극성 용매로서 아세토니트릴에 1 중량%의 농도로 용해하여 원료 저장탱크에 5 리터 충전하였다. 충전 후 산소 가스로 3 bar로 가압하였다. As a raw material, 5-hydroxymethyl furfural (HMF) represented by Formula 2 was prepared by converting it from sugars, and it was dissolved in acetonitrile as a polar solvent at a concentration of 1% by weight to store raw materials. filled with 5 liters. After filling, it was pressurized to 3 bar with oxygen gas.

상기 원료 물질을 컬럼으로 이송시켜 컬럼 내 촉매와 접촉시켜, 산화물을 포함하는 crude 조성물을 수득하였다. The raw material was transferred to a column and contacted with a catalyst in the column to obtain a crude composition containing an oxide.

(비교예 1: 산화 반응 실험)(Comparative Example 1: Oxidation reaction experiment)

상기 실시예 1에서, 상기 불균일 촉매로서 상기 비교제조예 1에서 제조된 불균일 촉매를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 산화 반응 실험을 진행하였다.In Example 1, an oxidation reaction experiment was conducted in the same manner as in Example 1, except that the heterogeneous catalyst prepared in Comparative Preparation Example 1 was used as the heterogeneous catalyst.

[실험예: 산화 반응 평가][Experimental Example: Oxidation Reaction Evaluation]

상기 실시예 1 내지 실시예 4, 및 비교예 1에서 제조된 crude 조성물의 성분분석을 통하여, 반응 시간 별 FDCA의 수득률(%)을 측정하였고, 그 결과를 아래 표 1에 나타내었다. 표 1은 촉매 종류에 따른 FDCA 수득률(%)을 나타낸다.Through component analysis of the crude composition prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, the yield (%) of FDCA for each reaction time was measured, and the results are shown in Table 1 below. Table 1 shows the FDCA yield (%) according to the type of catalyst.

구분division 촉매 종류catalyst type 반응 시간(h)Response time (h) 33 44 55 66 실시예 1Example 1 5 % Ru/BaO5% Ru/BaO 45.00 %45.00% 50.00 %50.00% 54.50 %54.50% 60.50 %60.50% 실시예 2Example 2 5 % Ru/Nd2O3 5% Ru/Nd 2 O 3 35.50 %35.50% 40.00 %40.00% 45.00 %45.00% 55.00 %55.00% 실시예 3Example 3 5 % Ru/염기성 제올라이트5% Ru/basic zeolite 65.00 %65.00% 69.00 %69.00% 72.00 %72.00% 73.00 %73.00% 실시예 4Example 4 Bi 쉘을 포함하는 5 % Ru/염기성 제올라이트5% Ru/basic zeolite with Bi shell 90.00%90.00% 93.00%93.00% 95.00%95.00% 95.00%95.00% 비교예 1Comparative Example 1 5 % Ru/C5% Ru/C 0.14 %0.14% 0.56 %0.56% 0.90 %0.90% 1.50 %1.50%

상기 표 1을 참조하면, FDCA 합성에 Ru/C를 사용하면, 반응의 수율이 현저히 낮음을 알 수 있다. 이는 연속반응기 내부의 촉매층에 결정화된 FDCA가 석출되어 촉매인 Ru/C에 붙어있기 때문이다. 이로 인하여 반응기 내부압이 현저히 올라가게 되고, 파우더 형태의 FDCA가 반응기 밖으로 빠져나오지 않아 수득률이 현저히 낮아진 것이다.Referring to Table 1, it can be seen that the yield of the reaction is remarkably low when Ru/C is used for FDCA synthesis. This is because crystallized FDCA precipitates on the catalyst layer inside the continuous reactor and adheres to the catalyst, Ru/C. As a result, the internal pressure of the reactor is significantly increased, and the yield is significantly lowered because FDCA in powder form does not escape out of the reactor.

그러나, 염기성 금속 산화물 담체를 사용하면 FDCA에 배위 결합되어 반응물의 상태를 pH 6 이상의 염기성으로 유지시키기 때문에 FDCA가 결정화 되지 않고 액상 형태로 수득될 수 있다. 수득된 FDCA 액상은 산 적정을 통해서 pH 3 이하로 조정하여 결정화된 파우더를 얻을 수 있다.However, when a basic metal oxide support is used, FDCA can be obtained in a liquid form without crystallization because it coordinates with FDCA to maintain a basic state of pH 6 or higher. The obtained FDCA liquid phase can be adjusted to pH 3 or less through acid titration to obtain a crystallized powder.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also made according to the present invention. falls within the scope of the rights of

Claims (16)

디카르본산 방향족 헤테로환 화합물을 제조하기 위한 불균일 촉매로서,
활성 금속, 및
상기 활성 금속을 담지하며, 상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물과 배위 결합하여 착물을 형성할 수 있는 염기성 금속 산화물 담체를 포함하며,
상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물과 배위 결합하여 착물을 형성할 수 있는 염기성 금속 산화물은, BaO, Nd2O3, Cs2O, CsX(X는 OH, Cl, Br, 또는 I임), 염기성 제올라이트, 금속-유기 골격체(Metal-Organic Frameworks, MOFs), 또는 이들의 조합을 포함하고,
상기 염기성 제올라이트는 실리카/알루미나(SiO2/Al2O3)의 몰비가 20 내지 1000인 하이 실리카 베타 또는 모데나이트 산성 제올라이트의 수소가 Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이들의 조합을 포함하는 이온으로 치환된 제올라이트이고,
상기 금속-유기 골격체는 Zr계 MOFs, Mg계 MOFs, Ca계 MOFs, Sr계 MOFs, Ba계 MOFs, 또는 이들의 조합을 포함하는, 불균일 촉매.
As a heterogeneous catalyst for producing a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound,
active metal, and
A basic metal oxide support supporting the active metal and capable of forming a complex by coordinating with the dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound,
The basic metal oxide capable of forming a complex by coordinately bonding with the dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound is BaO, Nd 2 O 3 , Cs 2 O, CsX (X is OH, Cl, Br, or I), basic Including zeolites, metal-organic frameworks (MOFs), or combinations thereof,
The basic zeolite is a silica/alumina (SiO 2 /Al 2 O 3 ) molar ratio of 20 to 1000 high silica beta or mordenite acid zeolite hydrogen is Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Or a zeolite substituted with an ion containing a combination thereof,
The metal-organic framework includes Zr-based MOFs, Mg-based MOFs, Ca-based MOFs, Sr-based MOFs, Ba-based MOFs, or a combination thereof.
제1항에서,
상기 활성 금속은 Fe, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Au, Pt, 또는 이들의 조합을 포함하는, 불균일 촉매.
In paragraph 1,
wherein the active metal comprises Fe, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Au, Pt, or a combination thereof.
제1항에서,
상기 불균일 촉매는 상기 불균일 촉매 전체 중량에 대하여 상기 활성 금속을 0.1 중량% 내지 10 중량%로 포함하는, 불균일 촉매.
In paragraph 1,
The heterogeneous catalyst comprises 0.1% to 10% by weight of the active metal based on the total weight of the heterogeneous catalyst.
제1항에서,
상기 불균일 촉매는 Bi, Na, Cu, Ce, K, 또는 이들의 조합을 포함하는 촉매 증진제를 더 포함하는, 불균일 촉매.
In paragraph 1,
The heterogeneous catalyst further comprises a catalyst promoter comprising Bi, Na, Cu, Ce, K, or a combination thereof.
제4항에서,
상기 불균일 촉매는 상기 활성 금속 표면에 상기 촉매 증진제를 포함하는 쉘(shell)을 포함하는, 불균일 촉매.
In paragraph 4,
wherein the heterogeneous catalyst comprises a shell comprising the catalyst promoter on the active metal surface.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에서,
상기 불균일 촉매는 하기 화학식 2로 표시되는 방향족 헤테로환 화합물을 극성 용매 중에서 산화 반응시켜 하기 화학식 6으로 표시되는 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물을 생성하는, 불균일 촉매:
[화학식 2]

[화학식 6]
In paragraph 1,
The heterogeneous catalyst is a heterogeneous catalyst for producing a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound represented by the following formula (6) by oxidizing an aromatic heterocyclic compound represented by the following formula (2) in a polar solvent:
[Formula 2]

[Formula 6]
방향족 헤테로환 화합물 원료를 불균일 촉매의 존재 하에 극성 용매 중에서 산화 반응시켜 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물을 제조하는 단계를 포함하며,
상기 불균일 촉매는 활성 금속, 및 상기 활성 금속을 담지하며 상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물과 배위 결합하여 착물을 형성할 수 있는 염기성 금속 산화물 담체를 포함하며,
상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물과 배위 결합하여 착물을 형성할 수 있는 염기성 금속 산화물은, BaO, Nd2O3, Cs2O, CsX(X는 OH, Cl, Br, 또는 I임), 염기성 제올라이트, 금속-유기 골격체(Metal-Organic Frameworks, MOFs), 또는 이들의 조합을 포함하고,
상기 염기성 제올라이트는 실리카/알루미나(SiO2/Al2O3)의 몰비가 20 내지 1000인 하이 실리카 베타 또는 모데나이트 산성 제올라이트의 수소가 Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, 또는 이들의 조합을 포함하는 이온으로 치환된 제올라이트이고,
상기 금속-유기 골격체는 Zr계 MOFs, Mg계 MOFs, Ca계 MOFs, Sr계 MOFs, Ba계 MOFs, 또는 이들의 조합을 포함하는, 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물의 제조 방법.
A step of preparing a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound by oxidizing a raw material for an aromatic heterocyclic compound in a polar solvent in the presence of a heterogeneous catalyst;
The heterogeneous catalyst includes an active metal and a basic metal oxide support supporting the active metal and capable of forming a complex by coordinately bonding with the dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound,
The basic metal oxide capable of forming a complex by coordinately bonding with the dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound is BaO, Nd 2 O 3 , Cs 2 O, CsX (X is OH, Cl, Br, or I), basic Including zeolites, metal-organic frameworks (MOFs), or combinations thereof,
The basic zeolite is a silica/alumina (SiO 2 /Al 2 O 3 ) molar ratio of 20 to 1000 high silica beta or mordenite acid zeolite hydrogen is Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Or a zeolite substituted with an ion containing a combination thereof,
Wherein the metal-organic framework comprises Zr-based MOFs, Mg-based MOFs, Ca-based MOFs, Sr-based MOFs, Ba-based MOFs, or a combination thereof.
제12항에서,
상기 방향족 헤테로환 화합물 원료는 하기 화학식 1로 표시되는, 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물의 제조 방법:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서, R1 및 R2 중 어느 하나는 알데히드기이고, 나머지 하나는 수소기, 하이드록시기, 알데히드기, 아세톡시기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C1-C20 알콕시기이다.
In paragraph 12,
The aromatic heterocyclic compound raw material is a method for producing a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound represented by the following formula (1):
[Formula 1]

In Formula 1, one of R 1 and R 2 is an aldehyde group, and the other is a hydrogen group, a hydroxyl group, an aldehyde group, an acetoxy group, a halogen group, a substituted or unsubstituted C 1 -C 20 alkyl group, or a substituted or an unsubstituted C 1 -C 20 alkoxy group.
제13항에서,
상기 화학식 1로 표시되는 방향족 헤테로환 화합물 원료는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물, 하기 화학식 4로 표시되는 화합물, 하기 화학식 5로 표시되는 화합물, 또는 이들의 조합을 포함하는, 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물의 제조 방법:
[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]
In paragraph 13,
The raw material for the aromatic heterocyclic compound represented by Chemical Formula 1 includes a compound represented by Chemical Formula 2, a compound represented by Chemical Formula 3, a compound represented by Chemical Formula 4, a compound represented by Chemical Formula 5, or a combination thereof. Method for producing a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound:
[Formula 2]

[Formula 3]

[Formula 4]

[Formula 5]
제12항에서,
상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물은 하기 화학식 6으로 표시되는 2,5-퓨란디카르복실산(2,5-furandicarboxylic acid, FDCA)인, 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물의 제조 방법.
[화학식 6]
In paragraph 12,
The dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound is 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) represented by the following formula (6), a method for producing a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound.
[Formula 6]
디카르본산 방향족 헤테로환 화합물을 제조하기 위한 불균일 촉매로서,
활성 금속, 및
상기 활성 금속을 담지하며, 상기 디카르본산 방향족 헤테로환 화합물과 배위 결합하여 착물을 형성할 수 있는 염기성 금속 산화물 담체를 포함하며,
상기 불균일 촉매는 Bi, Na, Cu, Ce, K, 또는 이들의 조합을 포함하는 촉매 증진제를 더 포함하고, 상기 불균일 촉매는 상기 활성 금속 표면에 상기 촉매 증진제를 포함하는 쉘(shell)을 포함하는, 불균일 촉매.
As a heterogeneous catalyst for producing a dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound,
active metal, and
A basic metal oxide support supporting the active metal and capable of forming a complex by coordinating with the dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound,
The heterogeneous catalyst further comprises a catalyst promoter comprising Bi, Na, Cu, Ce, K, or a combination thereof, and the heterogeneous catalyst comprises a shell containing the catalyst promoter on the surface of the active metal. , a heterogeneous catalyst.
KR1020210103999A 2020-09-22 2021-08-06 Catalyst for preparing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound, and mehtod for preparing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound KR102573854B1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2021/010730 WO2022065687A1 (en) 2020-09-22 2021-08-12 Catalyst for preparing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound, and mehtod for preparing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound
US18/246,068 US20230356195A1 (en) 2020-09-22 2021-08-12 Catalyst for preparing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound, and mehtod for preparing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound
JP2023518058A JP2023543720A (en) 2020-09-22 2021-08-12 Catalyst for producing aromatic heterocyclic dicarboxylic acid compound and method for producing aromatic heterocyclic dicarboxylic acid compound
CN202180064859.7A CN116209519A (en) 2020-09-22 2021-08-12 Catalyst for preparing dicarboxylic aromatic heterocyclic compound and preparation method of dicarboxylic aromatic heterocyclic compound
EP21872717.0A EP4215270A1 (en) 2020-09-22 2021-08-12 Catalyst for preparing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound, and mehtod for preparing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20200122489 2020-09-22
KR1020200122489 2020-09-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220039561A KR20220039561A (en) 2022-03-29
KR102573854B1 true KR102573854B1 (en) 2023-09-01

Family

ID=80996057

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210103999A KR102573854B1 (en) 2020-09-22 2021-08-06 Catalyst for preparing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound, and mehtod for preparing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102573854B1 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100894315B1 (en) 2007-05-23 2009-04-24 주식회사 덴티움 An emergency Implant Fixture
KR101835609B1 (en) * 2016-03-07 2018-03-08 한국생산기술연구원 Catalyst for producing 2,5- furandicarboxlic acid and method for producing 2,5- furandicarboxlic acid using the same
KR102153513B1 (en) * 2018-07-06 2020-09-08 한국화학연구원 The Catalyst for preparing 1,2-pentanediol and Method for preparing 1,2-pentanediol using the same

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Churchil Angel Antonyraj et al., Base-free oxidation of 5-hydroxymethyl-2-furfural ~ under aqueous conditions, Journal of Chemical Sciences 130, 156 (2018) 1~9쪽, 2018.10.30.발행*
Lei Chen et al, Base-free atmospheric O2-mediated oxidation of ~ by Mg-bearing MTW zeolite supported Au nanoparticles, Applied Catalysis A: General, 616, 118106, 2021.3.13.온라인공개
S.Salakhum et al, Pt Nanoparticles on ZSM-5 Nanoparticles for Base-Free Oxidation of 5-Hydroxymethylfurfural to 2,5-Furandicarboxylic Acid, ACS Appl. Nano Mater. 2021, 4, 12, 14047~14059쪽, 2021.12.2.
Yanbing Wang et al, Basicity-Tuned Hydrotalcite-Supported Pd Catalysts ~ under Mild Conditions, ACS Sustainable Chem. Eng. 2016, 4, 9, 4752-4761쪽, 2016.8.3.발행*
Yury Y. Gorbanev et al, Effect of Support in Heterogeneous Ruthenium Catalysts Used for the Selective Aerobic Oxidation of HMF in Water, Topics in Catalysis 54, (2011) 1318~1324쪽, 2011.9.7.발행*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220039561A (en) 2022-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2775319C (en) Method for the preparation of 2,5-furandicarboxylic acid and for the preparation of the dialkyl ester of 2,5-furandicarboxylic acid
CN106565647B (en) Method for preparing 2, 5-furandicarboxylic acid by catalytic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural
KR101847683B1 (en) Spray oxidation process for producing 2,5-furandicarboxylic acid from hydroxymethylfurfural
US8318627B2 (en) Process for preparation of a catalyst carrier
EP2307395B1 (en) Process for the oxidation of alcohol and/or aldehyde groups
US7910518B2 (en) Geometrically sized solid shaped carrier for olefin epoxidation catalyst
KR20140137019A (en) Process for preparation of catalyst carrier and its use in catalyst preperation
JP2002516591A (en) Direct oxidation of olefins to olefin oxides
KR102573854B1 (en) Catalyst for preparing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound, and mehtod for preparing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound
KR102326588B1 (en) Catalyst for making dicarboxyl acid aromatic heterocyclic compound, and method for preparing dicarboxyl acid aromatic heterocyclic compound
US4388221A (en) Vanadium-phosphorus-tin-mordenite oxidation catalysts
EP4215270A1 (en) Catalyst for preparing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound, and mehtod for preparing dicarboxylic acid aromatic heterocyclic compound
KR101199999B1 (en) Supported Copper Catalysts for Synthesis of Dimethyl Carbonate by Oxidative Carbonylation of Methanol
WO2004011411A1 (en) Method of producing trimellitic acid
KR102397424B1 (en) Dicarboxyl acid aromatic heterocyclic compound and method for preparing thereof
US4481363A (en) Method for producing maleic anhydride
US10844031B2 (en) Green, copper-catalyzed disproportionation of aromatic and heteroaromatic carboxylates to dicarboxylates
KR102117542B1 (en) Method for producing 2,5-furandicarboxylic acid using ionic liquid and carbon dioxide
EP4360755A1 (en) Catalyst for making dicarboxyl acid aromatic heterocyclic compound, and method for preparing dicarboxyl acid aromatic heterocyclic compound
EP4361134A1 (en) Dicarboxyl acid aromatic heterocyclic compound and method for preparing same
KR20210154660A (en) Method and system for manufacturing dicarboxyl acid aromatic heterocyclic compound
KR20120128705A (en) Method for preparing a lactone
Zhang et al. Lactic acid/lactates production from biomass over chemocatalytic strategies
US3932549A (en) Process for preparing tert-butylstyrene
CN107915637B (en) Method for producing dimethyl carbonate

Legal Events

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