KR20130133315A - 물에 안정한 루이스 산을 이용한 소르비톨로부터 아이소소바이드의 제조방법 - Google Patents

물에 안정한 루이스 산을 이용한 소르비톨로부터 아이소소바이드의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 물에 안정한 루이스 산(water-compatible lewis acid)을 사용하고 물을 제거하면서 소르비톨(sorbitol)을 탈수반응시켜 아이소소바이드(isosorbide)와 소르비탄(sorbitan)을 제조하는 아이소소바이드(isosorbide)의 제조방법에 관한 것으로서, 반응시 물에 안정한 루이스 산을 사용하여, 산폐수가 발생하지 않고, 비교적 저렴한 루이스 산을 사용하여 경제적이며 친환경적인 아이소소바이드로의 전환방법을 제공할 수 있다.

Description

물에 안정한 루이스 산을 이용한 소르비톨로부터 아이소소바이드의 제조방법 {METHOD FOR PREPARING ISOSORBIDE FROM SORBITOL USING WATER-COMPATIBLE LEWIS ACID}
본원은 물에 안정한 루이스 산을 이용한 아이소소바이드의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 친환경적이고 경제성이 있으며 반응효율이 높은, 물에 안정한 루이스 산을 이용한 소르비톨로부터 아이소소바이드의 제조방법에 관한 것이다.
세계적인 에너지 수요 증가와 함께 전통적인 에너지원의 고갈로 인하여 현재 대체 에너지 개발이 각광받고 있다. 이 중에서도 바이오매스는 미국 에너지성에 의해 진행된 대체에너지 개발 프로젝트인 ‘바이오매스에서의 연료 생산’등에서 보듯이 크게 주목을 받고 있는 재생이 가능한 양적 생물자원이다. 그 중 초본계 바이오매스를 여러공정에 걸쳐 얻을 수 있는 소르비톨을 이용하여 아이소소바이드는 이미 생산 및 사용이 확립되어 있는 석유화학 기반의 기초 화합물을 대신할 수 있는 바이오매스 유래 물질 중 하나로, 현재까지 계속 이와 관련된 많은 연구가 진행되고 있다.
아이소소바이드 (isosorbide)는 소르비톨 (sorbitol)의 간단한 탈수화 공정을 통하여 얻을 수 있는 물질로, 기존에 사용되던 고분자 제품들을 대체할 수 있는 차세대 고성능, 친환경 소재의 합성에 필요한 단량체로 주목받고 있다.
현재 소르비톨 (sorbitol)에서 아이소소바이드 (isosorbide)의 관련된 전환 방법은 황산을 촉매로 하여 얻을 수 있는 방법 (Roquette process (France): G. Fleche, M. H. Lestrem, starch/starke 1986, 38, 26-30), molten salt hydrate를 이용한 방법 (ChemSusChem. 2010, 3, 325-328)이 보고되어 있으나, 이들은 황산을 사용해 환경 문제에 영향을 끼치고, 높은 온도와 과량의 촉매를 이용해야 하는 등 여러 제약 조건으로 인하여 상용화에 어려움이 있다. 특히 기존 공정에서 사용되는 황산과 촉매를 이용하는 경우에는 폐수 문제와 촉매들의 가격이 비싸고, 중금속 사용으로 인하여 환경에 친화적이지 못하다는 문제점이 있다.
따라서 위의 아이소소바이드 (isosorbide)에 대한 효율적인 제조 방법이 개발되고 그에 따른 대량 생산 공정이 갖추어져 가격이 충분히 낮은 원료의 확보가 이루어진다면 산업 제품으로서의 수요 범위를 확대시킬 수 있을 것이다.
따라서 본 발명은 전술한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 창안된 발명으로 본 발명의 첫번째 과제는 황산을 사용하지 않으므로 반응폐수가 발생하지 않고, 비교적 가격이 저렴하고, 물에 안정한 루이스 산 (water-compatible lewis acid)을 이용하는 친환경적인 아이소소바이드의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 두번째 과제는 제조 공정이 간단하고 높은 반응 수율을 갖는 경제적인 아이소소바이드의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 세번째 과제는 바이오매스 유래 물질을 반응원료로 사용할 수 있는 아이소소바이드의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 네번째 과제는 중간체인 소르비탄을 가지고 물에 안정한 루이스 산을 사용하여, 아이소소바이드로의 전환방법을 제공함으로써, 소르비탄을 회수하여 다시 사용할 수 있어 전체적으로 아이소소바이드로의 전환에 있어 높은 수율과 경제성을 제공할 수 있는 아이소소바이드의 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 하나의 측면에 따르면, 물에 안정한 루이스 산(water-compatible lewis acid)을 사용하고 물을 제거하면서 소르비톨(sorbitol)을 탈수반응시켜 아이소소바이드(isosorbide)와 소르비탄(sorbitan)을 제조하는 단계(a)를 포함하는 아이소소바이드(isosorbide)의 제조방법을 제공할 수 있다.
여기서, 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 아이소소바이드의 제조방법은 단계(a) 후에 감압증류하여 아이소소바이드와 소르비탄을 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 아이소소바이드의 제조방법은 단계(a) 후에 크로마토그래피를 통하여 아이소소바이드와 소르비탄을 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 아이소소바이드의 제조방법은 상기 단계(a) 후에, 아이소소바이드와 소르비탄을 용해하나, 상기 물에 안정한 루이스 산을 용해시키지 않는 용매를 사용하여 아이소소바이드와 소르비탄을 추출하여 아이소소바이드와 소르비탄의 추출액을 얻는 단계(b); 및 단계(b)로 얻어진 상기 추출액으로부터 아이소소바이드와 소르비탄을 각각 분리하여 아이소소바이드와 소르비탄을 얻는 단계(c);를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단계(c)는 상기 추출액을 필터링(filtering)하여 상기 물에 안정한 루이산을 수득하고, 상기 물에 안정한 루이산이 제거된 추출액으로부터 아이소소바이드와 소르비탄을 각각 분리하여 아이소소바이드와 소르비탄을 얻는 단계일 수 있다.
또한, 상기 단계(c)의 분리는 크로마토그래피를 통하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 아이소소바이드의 제조방법은 상기 단계(c) 후에, 물에 안정한 루이스 산(water-compatible lewis acid)을 사용하고 물을 제거하면서 단계(c)에서 얻은 소르비탄을 탈수반응시켜 아이소소바이드를 제조하는 단계(d)를 추가로 포함할 수 있다.
또한 상기 아이소소바이드의 제조방법은 상기 단계(d) 후에, 아이소소바이드를 용해하되, 물에 안정한 루이스 산을 용해시키지 않는 용매를 사용하여 아이소소바이드를 추출하여 아이소소바이드 추출액을 얻는 단계(e); 및 단계(d)로 얻어진 아이소소바이드 추출액에서 아이소소바이드를 분리하여 아이소소바이드를 얻는 단계(f);를 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단계(f)의 분리는 크로마토그래피를 통하여 수행될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 물에 안정한 루이스 산은 하기 화학식 1로 표시되는 금속염일 수 있다.
[화학식 1]
MmXn
상기 화학식 1에서,
M은 각각 독립적으로 Sc, Mn, Fe, Cu, Zn, Y, Ag, Cd, In, Ln, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, 및 Al의 이온들로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고,
X는 각각 독립적으로 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, C1O4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- (CF3CF2SO2)2N-, SO4 2 -, 및 HSO4 -으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고,
m은 1 내지 5의 정수이고,
n은 1 내지 5의 정수이다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 탈수반응은 25 내지 350?에서 수행될 수 있다.
또한 상기 탈수반응은 0.1 내지 24시간 수행될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 물에 안정한 루이스 산은 상기 소르비톨 100중량부를 기준으로 0.001 내지 100중량부 사용될 수 있다.
또한 상기 탈수반응은 상압 또는 감압 하에서 수행될 수 있다.
또한 상기 감압은 0.001 내지 100 mmHg의 범위일 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 용매는 디에틸 에테르, 디클로로에틸에테르, 디이소프로필 에테르, n-부틸 에테르, 디이소아밀 에테르, 메틸페닐 에테르, 테트라히드로푸란, 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 메틸 셀로소르브 아세테이트, 에틸 셀로소르브 아세테이트, 디에틸 셀로소르브 아세테이트, 메틸에틸 카르비톨, 디에틸 카르비톨, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 메틸에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸에테르, 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 프로필에테르 아세테이트, 톨루엔, 크실렌, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-n-부틸케논, 메틸-n-아밀케톤 및 2-헵타논, 메탄올, 에탄올, 및 이소프로판올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 아이소소바이드가 제공될 수 있다.
따라서 본 발명은 반응용매와 황산을 사용하지 않으므로 반응폐수가 발생하지 않고, 비교적 가격이 저렴하고, 물에 안정한 루이스 산 (water-compatible lewis acid)을 이용하는 친환경적인 아이소소바이드의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 제조 공정이 간단하고 높은 반응 수율을 갖는 경제적인 아이소소바이드의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 바이오매스 유래 물질을 반응원료로 사용할 수 있는 아이소소바이드의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 중간체인 소르비탄을 가지고 물에 안정한 루이스 산을 사용하여, 아이소소바이드로의 전환방법을 제공함으로써, 소르비탄을 회수하여 다시 사용하므로 전체적으로 아이소소바이드로의 전환에 있어 높은 수율과 경제성을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 반응촉매인 루이스산을 수득하여 재활용할 수 있는 경제적이고 친환경적인 아이소소바이드 제조방법을 제공할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다.
그러나, 이하의 설명은 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.
본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 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.
본 발명에서 특별한 언급이 없는한, "물에 안정한 루이스 산(water-compatible lewis acid)"이라 함은 물에 안정하고 물과 접촉하여도 촉매활성을 유지하는 루이스 산을 의미한다. 물에 안정한 루이스 산은 무수용매를 사용하지 않아도 루이스 산으로서 촉매활성을 유지하고, 심지어는 물을 용매, 또는 혼합용매로 하는 반응에서도 촉매로 사용될 수 있다. 그러나 종래의 루이스 산은 물에 불안정하여 물과 접촉하면 촉매활성을 잃게된다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명에 따르면, 물에 안정한 루이스 산(water-compatible lewis acid)을 사용하고 물을 제거하면서 소르비톨(sorbitol)을 탈수반응시켜 아이소소바이드(isosorbide)와 소르비탄(sorbitan)을 제조하는 단계를 포함하는 아이소소바이드(isosorbide)의 제조방법을 제공할 수 있다.
단계(a): 물에 안정한 루이스 산( water - compatible lewis acid )을 이용한 아이소소바이드의 제조
본 발명에서 이용되는 탈수 반응에 대하여 설명하면, 소르비톨에서 물 2분자가 빠지게 되어, 고리를 형성하게 되는 탈수 반응이다. 종래의 강산을 촉매로 이용한 탈수 반응의 경우, 촉매의 양이 과량 사용되어 경제적이지 못하고, 강산을 사용하기 때문에 친환경적이지 못하다는 단점을 가지고 있다. 그러나 본 발명은 반응용매와 강산을 사용하지 않고 비교적 저렴하고, 물에 안정한 루이스 산을 이용하여 위와 같은 단점을 개선하였다.
상기 물에 안정한 루이스 산은 하기 화학식 1로 표시되는 금속염일 수 있다.
[화학식 1]
MmXn
상기 화학식 1에서,
M은 각각 독립적으로 Sc, Mn, Fe, Cu, Zn, Y, Ag, Cd, In, Ln, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, 및 Al의 이온들로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고,
X는 각각 독립적으로 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, C1O4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- (CF3CF2SO2)2N-, SO4 2 -, 및 HSO4 -으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고,
m은 1 내지 5의 정수이고,
n은 1 내지 5의 정수이다.
상기 금속염으로서, 바람직하게는 아래의 화학식으로 표시되는 Sc(OTf)3, Y(OTf)3, Bi(OTf)3 등을 예로 들 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
Figure pat00001
상기 탈수반응은 0.1 내지 24시간 수행될 수 있으며, 출발물질이 모두 반응할 때까지 수행되는 것이 바람직하다. 탈수반응이 0.1시간 미만인 경우에는 반응이 충분히 진행하지 못할 수 있고, 24시간을 초과하는 경우에는 더 이상 반응이 진행하지 않을 수 있다.
상기 탈수반응은 25 내지 350?, 보다 바람직하게는 50 내지 350?에서 수행될 수 있다. 상기 반응이 25℃ 미만에서 수행되면 반응이 느리게 진행되고 350℃를 초과한 온도에서 수행되면 반응이 너무 격렬하게 진행되어 부반응이 다량 생성될 수 있다.
상기 탈수반응은 상압 혹은 감압, 보다 바람직하게는 0.001 내지 내지 100 mmHg에서 수행될 수 있으며, 변경되는 압력에 따라 적절히 반응 시간과 온도 역시 조절할 수 있음은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 자명한 것으로 이해될 수 있다.
상기 물에 안정한 루이스 산은 상기 소르비톨 100중량부를 기준으로 0.001 내지 100중량부, 보다 바람직하게는 0.01 내지 50중량부, 보다 더욱 바람직하게는 0.1 내지 10중량부 사용될 수 있다. 상기 물에 안정한 루이스 산을 상기 소르비톨 100중량부를 기준으로 0.001 중량부 미만으로 사용할 경우 반응 속도가 저하될 수 있고, 100중량부를 초과하여 사용할 경우 부 반응 진행이 과도하게 일어날 수 있다.
소르비탄과 아이소소바이드의 분리
본 발명에서 소르비탄과 아이소소바이드의 분리는 종래의 유기화합물의 분리방법을 본 발명의 목적에 부합되는 한도에서 제한 없이 사용할 수 있다.
여기서, 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 물에 안정한 루이스 산(water-compatible lewis acid)을 사용하고 물을 제거하면서 소르비톨(sorbitol)을 탈수반응시켜 아이소소바이드(isosorbide)와 소르비탄(sorbitan)을 제조하는 단계(a) 후에, 감압증류하여 아이소소바이드와 소르비탄을 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 물에 안정한 루이스 산(water-compatible lewis acid)을 사용하고 물을 제거하면서 소르비톨(sorbitol)을 탈수반응시켜 아이소소바이드(isosorbide)와 소르비탄(sorbitan)을 제조하는 단계(a) 후에, 크로마토그래피를 통하여 아이소소바이드와 소르비탄을 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
단계(b) 및 (c): 소르비탄과 아이소소바이드의 분리
또한 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 상기 탈수반응 후에, 아이소소바이드와 소르비탄을 용해하되, 상기 물에 안정한 루이스 산을 용해시키지 않는 용매를 사용하여 아이소소바이드와 소르비탄을 추출하여 아이소소바이드와 소르비탄의 추출액을 얻었다(단계 b). 여기서 얻어진 아이소소바이드와 소르비탄의 추출액을 감압농축하고, 농축된 추출액으로부터 아이소소바이드와 소르비탄을 분리하여 아이소소바이드와 소르비탄을 얻었다(단계 c).
상기 단계(c)는 상기 추출액을 필터링(filtering)하여 상기 물에 안정한 루이산을 수득하고, 상기 물에 안정한 루이산이 제거된 추출액으로부터 아이소소바이드와 소르비탄을 각각 분리하여 아이소소바이드와 소르비탄을 얻는 단계일 수 있다. 여기서 물에 안정한 루이스산을 수득하여 재활용함으로써 봉 발명은 경제적이고 친환경적인 아이소소바이드 제조방법을 제공할 수 있다.
여기서 바람직하게는 크로마토그래피를 통하여 아이소소바이드와 소르비탄을 농축된 추출액으로 분리할 수 있고, 분리방법이 이에 제한되는 것은 물론 아니다.
상기 단계(b)의 용매로서 디에틸 에테르, 디클로로에틸에테르, 디이소프로필 에테르, n-부틸 에테르, 디이소아밀 에테르, 메틸페닐 에테르, 테트라히드로푸란, 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 메틸 셀로소르브 아세테이트, 에틸 셀로소르브 아세테이트, 디에틸 셀로소르브 아세테이트, 메틸에틸 카르비톨, 디에틸 카르비톨, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 메틸에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸에테르, 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 프로필에테르 아세테이트, 톨루엔, 크실렌, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-n-부틸케논, 메틸-n-아밀케톤 또는 2-헵타논, 메탄올, 에탄올, 또는 이소프로판올을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.
단계 (d): 소르비탄으로부터 아이소소바이드의 제조
아이소소바이드와 소르비탄을 분리(c)한 후에, 물에 안정한 루이스 산(water-compatible lewis acid)을 사용하고 물을 제거하면서 소르비탄을 탈수반응시켜 아이소소바이드을 제조(d)할 수 있다.
또한 소르비탄을 탈수반응시켜 아이소소바이드을 제조(d)한 후에, 아이소소바이드를 용해하되, 물에 안정한 루이스 산을 용해시키지 않는 용매를 사용하여 아이소소바이드를 추출하여 아이소소바이드 추출액을 얻고(e), 여기서 얻어진 아이소소바이드 추출액을 감압농축하고, 농축된 아이소소바이드 추출액으로부터 아이소소바이드를 분리하여 아이소소바이드를 얻었다(단계 f). 여기서 바람직하게는 크로마토그래피를 통하여 아이소소바이드를 농축된 추출액으로 분리할 수 있으며, 분리방법이 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 단계(e)의 용매로서 디에틸 에테르, 디클로로에틸에테르, 디이소프로필 에테르, n-부틸 에테르, 디이소아밀 에테르, 메틸페닐 에테르, 테트라히드로푸란, 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 메틸 셀로소르브 아세테이트, 에틸 셀로소르브 아세테이트, 디에틸 셀로소르브 아세테이트, 메틸에틸 카르비톨, 디에틸 카르비톨, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 메틸에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸에테르, 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 프로필에테르 아세테이트, 톨루엔, 크실렌, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-n-부틸케논, 메틸-n-아밀케톤 또는 2-헵타논, 메탄올, 에탄올, 또는 이소프로판올을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.
또한 본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조된 아이소소바이드를 제공할 수 있다.
본 발명에서의 수율은 별도의 언급이 명시되어있지 않는 한 다음 식 1로 표시된다.
[식 1]
수율 (%) = (실제 수율 / 이론적인 수율) ⅹ100
이하 본 발명의 구성을 아래의 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
Figure pat00002
Figure pat00003
상기 반응식 1을 참고하면, 둥근 플라스크에 소르비톨 (D-sorbitol, Aldrich사) 3.64 g(20 mmol)와 루이스산인 Scandium trifluoromethanesulfonate 0.1 g(0.2 mmol, 1 mol%)를 첨가하고 135℃에서 교반시켜 녹인 후 온도를 180℃까지 올린 이후 압력 (35 mmHg)걸어 물을 제거하면서 4시간 반응시킨다.
반응의 확인은 TLC를 사용하여 KMnO4로 염색하여 확인하였다. 반응이 종료된 후, 메틸 알코올 (100 ml)로 녹여 낸 후 이를 감압 농축하여 컬럼 크로마토그래피를 통하여 아이소소바이드를 분리한 후 감압 농축하면 백색 고체 형태의 아이소소바이드(화합물 I)와 물 1분자가 제거된 소르비탄(화합물 II)를 얻을 수 있다.
생성물의 수율은 표 1에 나타내었다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 상기 흰색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였으며, 분석자료는 아래와 같았다.
[아이소소바이드], 1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 4.67 (t, J = 5.0 Hz, 1H), 4.44-4.36 (m, 2H), 4.36-4.24 (m, 1H), 3.94-3.84 (m, 2H), 3.54 (dd, J = 9.6, 5.6 Hz, 1H), 2.65 (d, J = 6.8 Hz, 1H), 1.85 (brs, 1H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) : δ 88.3, 81.8, 76.7, 75.9, 73.7, 72.4.
실시예 2
Scandium trifluoromethanesulfonate 대신에 Ytterbium trifluoromethanesulfonate를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 소르비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
실시예 3
Scandium trifluoromethanesulfonate 대신에 Bismuth trifluoromethanesulfonate를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 소르비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
실시예 4
Scandium trifluoromethanesulfonate 0.1g 대신에 Scandium trifluoromethanesulfonate 0.01 g (0.02 mmol, 0.1 mol%)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 소르비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
실시예 5
Scandium trifluoromethanesulfonate 대신에 Ytterbium trifluoromethanesulfonate를 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 소르비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
실시예 6
루이스 산 Scandium trifluoromethanesulfonate 대신에 Bismuth trifluoromethanesulfonate 를 사용한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 소르비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
실시예 7
Figure pat00004
상기 반응식 2를 참고하면, 둥근 플라스크에 소르비톨 (D-sorbitol, Aldrich사) 3.64 g(20 mmol)와 Scandium trifluoromethanesulfonate 0.1 g(0.2 mmol, 1 mol%)를 첨가하고 135 ℃에서 교반시켜 녹인 후 온도를 230 ℃까지 올린 이후 압력 (35 mmHg)걸어 물을 제거하면서 4시간 반응시킨다. 반응의 확인은 TLC를 사용하여 KMnO4로 염색하여 확인하였다. 반응이 종료된 후, 메틸 알코올 (100 ml)로 녹여 낸 후 이를 감압 농축하여 컬럼 크로마토그래피를 통하여 아이소소바이드를 분리한 후 감압 농축하면 백색 고체 형태의 아이소소바이드(화합물 I)와 물 1분자가 제거된 소르비탄(화합물 II)를 얻을 수 있다. 이 후 실리카에 흡착되어 있는 촉매를 물로 추출하고 감압건조하여 회수한다.
생성물의 수율은 표 1에 나타내었다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 상기 흰색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였으며, 분석자료는 아래와 같았다.
[Isosoribde] 1H NMR (400 MHz, CDCl3) : δ 4.67 (t, J = 5.0 Hz, 1H), 4.44-4.36 (m, 2H), 4.36-4.24 (m, 1H), 3.94-3.84 (m, 2H), 3.54 (dd, J = 9.6, 5.6 Hz, 1H), 2.65 (d, J = 6.8 Hz, 1H), 1.85 (brs, 1H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) : δ 88.3, 81.8, 76.7, 75.9, 73.7, 72.4.
실시예 8
Scandium trifluoromethanesulfonate 대신에 Ytterbium trifluoromethanesulfonate를 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 소르비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61 ℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
실시예 9
Scandium trifluoromethanesulfonate 대신에 Bismuth trifluoromethanesulfonate 를 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 소르비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61 ℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
실시예 10
Figure pat00005

Figure pat00006
상기 반응식 3을 참고하면, 둥근 플라스크에 소르비톨 (D-sorbitol, Aldrich사) 3.64 g(20 mmol)와 Scandium bromide 0.06g(0.2 mmol, 1 mol%)를 첨가하고 135℃에서 교반시켜 녹인 후 온도를 180℃까지 올린 이후 압력 (35 mmHg)걸어 물을 제거하면서 4시간 반응시킨다. 반응의 확인은 TLC를 사용하여 KMnO4로 염색하여 확인하였다. 반응이 종료된 후, 메틸 알코올 (100 ml)로 녹여 낸 후 이를 감압 농축하여 컬럼 크로마토그래피를 통하여 아이소소바이드를 분리한 후 감압 농축하면 백색 고체 형태의 아이소소바이드(화합물 I)와 물 1분자가 제거된 소르비탄(화합물 II)를 얻을 수 있다.
생성물의 수율은 표 1에 나타내었다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 상기 흰색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였으며, 분석자료는 아래와 같았다.
[Isosoribde] 1H NMR (400 MHz, CDCl3) : δ 4.67 (t, J = 5.0 Hz, 1H), 4.44-4.36 (m, 2H), 4.36-4.24 (m, 1H), 3.94-3.84 (m, 2H), 3.54 (dd, J = 9.6, 5.6 Hz, 1H), 2.65 (d, J = 6.8 Hz, 1H), 1.85 (brs, 1H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) : δ 88.3, 81.8, 76.7, 75.9, 73.7, 72.4.
실시예 11
Scandium bromide 대신에 Ytterbium bromide를 사용한 것을 제외하고는 실시예 10과 동일한 방법으로 소르비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
실시예 12
Scandium bromide 대신에 Bismuth bromide를 사용한 것을 제외하고는 실시예 10과 동일한 방법으로 소르비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61 ℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
실시예 13
Figure pat00007
상기 반응식 4을 참고하면, 둥근 플라스크에 솔비톨 (D-sorbitol, Aldrich사) 3.64 g(20 mmol)와 Aluminium sulfate 7mg(0.02 mmol, 0.1 mol%) 135℃에서 교반시켜 녹인 후 온도를 180 ℃까지 올린 이후 압력 (35 mmHg)걸어 물을 제거하면서 6시간 반응시킨다. 반응의 확인은 TLC를 사용하여 KMnO4로 염색하여 확인하였다. 반응이 종료된 후, 메틸 알코올 (100 ml)로 녹여 낸 후 filter를 통해 Aluminium sulfate를 분리해 낸다. 분리한 Aluminium sulfate는 회수하여 감압을 하에서 건조하였다. filter 후 분리한 반응액을 감압 농축하여 컬럼 크로마토그래피를 통하여 아이소소바이드를 분리한 후 감압 농축하면 백색 고체 형태의 아이소소바이드(화합물 I)와 물 1분자가 제거된 솔비탄(화합물 II)를 얻을 수 있다.
생성물의 수율은 표 1에 나타내었다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 상기 흰색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였으며, 분석자료는 아래와 같았다.
[Isosoribde] 1H NMR (400 MHz, CDCl3) : δ 4.67 (t, J = 5.0 Hz, 1H), 4.44-4.36 (m, 2H), 4.36-4.24 (m, 1H), 3.94-3.84 (m, 2H), 3.54 (dd, J = 9.6, 5.6 Hz, 1H), 2.65 (d, J = 6.8 Hz, 1H), 1.85 (brs, 1H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) : δ 88.3, 81.8, 76.7, 75.9, 73.7, 72.4.
실시예 14
루이스 산 Aluminium sulfate 0.1 mol%를 사용한 대신에 Aluminium sulfate 1 mol%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 13와 동일한 방법으로 솔비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61 ℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
실시예 15
루이스 산 Aluminium sulfate 0.1 mol%를 사용한 대신에 Aluminium sulfate 1.5 mol%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 13와 동일한 방법으로 솔비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61 ℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
실시예 16
루이스 산 Aluminium sulfate 0.1 mol%를 사용한 대신에 Aluminium sulfate 3 mol%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 13와 동일한 방법으로 솔비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
실시예 17
Figure pat00008
상기 반응식 5을 참고하면, 둥근 플라스크에 솔비톨 (D-sorbitol, Aldrich사) 3.64 g(20 mmol)와 Aluminium sulfate 0.2 g(0.6 mmol, 3 mol%) 135 ℃에서 교반시켜 녹인 후 온도를 180 ℃까지 올린 이후 압력 (35 mmHg)걸어 물을 제거하면서 6시간 반응시킨다. 반응의 확인은 TLC를 사용하여 KMnO4로 염색하여 확인하였다. 반응이 종료된 후, 메틸 알코올 (100 ml)로 녹여 낸 후 filter를 통해 Aluminium sulfate를 분리해 낸다. 분리한 반응액을 감압증류하면 백색 고체 형태의 아이소소바이드(화합물 I)를 얻을 수 있다.
생성물의 수율은 표 1에 나타내었다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 상기 흰색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였으며, 분석자료는 아래와 같았다.
[Isosoribde] 1H NMR (400 MHz, CDCl3) : δ 4.67 (t, J = 5.0 Hz, 1H), 4.44-4.36 (m, 2H), 4.36-4.24 (m, 1H), 3.94-3.84 (m, 2H), 3.54 (dd, J = 9.6, 5.6 Hz, 1H), 2.65 (d, J = 6.8 Hz, 1H), 1.85 (brs, 1H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) : δ 88.3, 81.8, 76.7, 75.9, 73.7, 72.4.
실시예 18
루이스 산 Aluminium sulfate 3 mol%를 사용한 대신에 Bismuth trifluoromethanesulfonate 1 mol%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 17과 동일한 방법으로 솔비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
실시예 19
상기 실시예 1내지 16에서 얻을 수 있는 소르비탄 3.28 g (0.02 mol)과 Scandium trifluoromethanesulfonate 0.1 g (1 mol%)를 둥근 플라스크에 첨가하고, 135℃에서 교반시켜 녹인 후, 180℃로 온도를 높인 후 압력(35mmHg)을 걸어 물을 제거하면서 반응시켰다.
반응의 확인은 TLC를 사용하여 KMnO4로 염색하여 확인하였다. 반응이 종료된 후, 컬럼 크로마토그래피를 통하여 아이소소바이드를 분리한 후 감압 농축하는 방법으로 소르비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
생성물의 수율은 표 2에 나타내었다.
실시예 20
상기 실시예 1내지 16에서 얻을 수 있는 소르비탄 3.28 g (0.02 mol)과 Bismuth trifluoromethanesulfonate 0.1 g (1 mol%)를 둥근 플라스크에 첨가하고, 135℃에서 교반시켜 녹인 후 180℃로 온도를 높인 후 압력(35mmHg)를 걸어 물을 제거하면서 반응시켰다.
반응의 확인은 TLC를 사용하여 KMnO4로 염색하여 확인하였다. 반응이 종료된 후, 컬럼 크로마토그래피를 통하여 아이소소바이드를 분리한 후 감압 농축하는 방법으로 소르비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
생성물의 수율은 표 2에 나타내었다.
비교예 1
둥근 플라스크에 소르비톨 (D-sorbitol, Aldrich사) 25.5 g(0.13 mol)을 첨가하고 135℃에서 교반시켜 녹인 후 황산 1.27 g (10 mol%)을 넣는다. 이후 온도를 서서히 210℃로 올린 이후 압력(35 mmHg)을 걸어 물을 제거하면서 4시간 반응시킨다.
반응의 확인은 TLC를 사용하여 KMnO4로 염색하여 확인하였다. 반응이 종료된 후, 컬럼 크로마토그래피를 통하여 아이소소바이드를 분리한 후 감압 농축하는 방법으로 소르비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
생성물의 수율은 표 1에 나타내었다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 상기 흰색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였으며, 분석자료는 아래와 같았다
[Isosoribde] 1H NMR (400 MHz, CDCl3); δ 4.67 (t, J = 5.0 Hz, 1H), 4.44-4.36 (m, 2H), 4.36-4.24 (m, 1H), 3.94-3.84 (m, 2H), 3.54 (dd, J = 9.6, 5.6 Hz, 1H), 2.65 (d, J = 6.8 Hz, 1H), 1.85 (brs, 1H);
13C NMR (100 MHz, CDCl3): δ 88.3, 81.8, 76.7, 75.9, 73.7, 72.4.
생성물의 수율은 표 1에 나타내었다.
비교예 2
둥근 플라스크에 소르비톨 (D-sorbitol, Aldrich사) 1.82 g (0.01 mol)을 첨가하고 135℃에서 교반시켜 녹인 후 황산 0.02 g (1 wt%)을 넣는다. 이후 온도를 서서히 210℃로 올린 이후 압력(35mmHg)을 걸어 물을 제거하면서 4시간 반응시킨다.
반응의 확인은 TLC를 사용하여 KMnO4로 염색하여 확인하였다. 반응이 종료된 후, 컬럼 크로마토그래피를 통하여 아이소소바이드를 분리한 후 감압 농축하는 방법으로 소르비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
생성물의 수율은 표 1에 나타내었다.
비교예 3
황산 0.04 g(2 wt%)를 사용한 것을 제외하고는 비교예 2와 동일한 방법으로 소르비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
생성물의 수율은 표 1에 나타내었다.
비교예 4
황산 0.06g(3 wt%)를 사용한 것을 제외하고는 비교예 2와 동일한 방법으로 소르비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
생성물의 수율은 표 1에 나타내었다.
비교예 5
상기 실시예 1내지 12에서 얻을 수 있는 소르비탄 4.92g (0.03 mol)과 황산 0.05g (1 wt%)를 둥근 플라스크에 첨가하고, 160℃로 온도를 높인 후 압력(35mmHg)를 걸어 물을 제거하면서 반응시켰다.
반응의 확인은 TLC를 사용하여 KMnO4로 염색하여 확인하였다. 반응이 종료된 후, 컬럼 크로마토그래피를 통하여 아이소소바이드를 분리한 후 감압 농축하는 방법으로 소르비톨에서 아이소소바이드로 전환하였다.
상기 백색 결정의 융점은 61℃이며, 백색 결정은 목적물임을 1H-NMR, 13C-NMR로 확인하였다.
생성물의 수율은 표 2에 나타내었다.
핵자기 공명 분석
핵자기 공명 분석 (1H NMR 및 13C NMR) 분석은 varian INOVA-399 (400 MHz)를 이용하였으며, tetramethylsilane (TMS) 혹은 residual solvent를 internal standard로 사용하였고, chemical shift는 ppm, coupling constant (J)는 Hertz (Hz)로 나타내었다.
물에 안정한 루이스 산 소르비톨
(g)		 탈수반응온도(℃) Isosorbide
(수율, %)		 Sorbitan
(수율, %)
종류 함량
(g)
실시예 1 Sc(OTf)3 0.1 3.64 135→180 73 15
실시예 2 Y(OTf)3 0.1 3.64 135→180 68 20
실시예 3 Bi(OTf)3 0.1 3.64 135→180 61 28
실시예 4 Sc(OTf)3 0.01 3.64 135→180 68 23
실시예 5 Y(OTf)3 0.01 3.64 135→180 66 27
실시예 6 Bi(OTf)3 0.01 3.64 135→180 65 19
실시예 7 Sc(OTf)3 0.1 3.64 135→230 75 17
실시예 8 Y(OTf)3 0.1 3.64 135→230 71 18
실시예 9 Bi(OTf)3 0.1 3.64 135→230 67 14
실시예 10 ScBr3 0.06 3.64 135→180 61 27
실시예 11 YBr3 0.06 3.64 135→180 58 29
실시예 12 BiBr3 0.06 3.64 135→180 55 25
실시예 13 Al2(SO4 2 -)3 0.007 3.64 135→180 9 60
실시예 14 Al2(SO4 2 -)3 0.07 3.64 135→180 33 50
실시예 15 Al2(SO4 2 -)3 0.1 3.64 135→180 62 20
실시예 16 Al2(SO4 2 -)3 0.2 3.64 135→180 68 15
실시예 17 Al2(SO4 2 -)3 0.2 3.64 135→180 65 20
실시예 18 Bi(OTf)3 0.1 3.64 135→180 62 25
비교예 1 H2SO4 1.27 25.5 135→210 75 10
비교예 2 H2SO4 0.02 1.82 135→210 61 22
비교예 3 H2SO4 0.04 1.82 135→210 65 26
비교예 4 H2SO4 0.06 1.82 135→210 70 15
실시예 물에 안정한 루이스 산 소르비탄
(g)		 탈수반응온도(℃) Isosorbide
(수율, %)		 Sorbitan
(수율, %)
종류 함량
(g)
실시예 19 Sc(OTf)3 0.1 3.28 135→180 77
실시예 20 Bi(OTf)3 0.1 3.28 135→180 71
비교예 5 H2SO4 0.05 4.92 160 69
이상에서 기술한 바와 같이, 본 발명에서 산촉매를 사용하지 않더라도 물에 안정한 루이스 산을 사용함에 따라 소르비톨에서 아이소소바이드로 전환할 수 있다. 또한 기존의 반응에서 생기던 산폐수가 생기지 않고, 비교적 저렴한 물에 안정한 루이스 산을 사용하여 기존의 공정보다 경제성이 좋고 친환경적이다. 또한 간편하고 효율적인 생성물을 분리할 수 있었어 높은 반응효율 및 우수한 생산성을 보여 주었다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 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.

Claims (17)

  1. 물에 안정한 루이스 산(water-compatible lewis acid)을 사용하고 물을 제거하면서 소르비톨(sorbitol)을 탈수반응시켜 아이소소바이드(isosorbide)와 소르비탄(sorbitan)을 제조하는 단계(a)를 포함하는 아이소소바이드의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아이소소바이드의 제조방법은 단계(a) 후에 감압증류하여 아이소소바이드와 소르비탄을 분리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 아이소소바이드의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아이소소바이드의 제조방법은 단계(a) 후에 크로마토그래피를 통하여 아이소소바이드와 소르비탄을 분리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 아이소소바이드의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 아이소소바이드의 제조방법은 상기 단계(a) 후에, 아이소소바이드와 소르비탄을 용해하되, 상기 물에 안정한 루이스 산을 용해시키지 않는 용매를 사용하여 아이소소바이드와 소르비탄을 추출하여 아이소소바이드와 소르비탄의 추출액을 얻는 단계(b); 및
    단계(b)로 얻어진 상기 추출액으로부터 아이소소바이드와 소르비탄을 각각 분리하여 아이소소바이드와 소르비탄을 얻는 단계(c);를
    추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 아이소소바이드의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단계(c)는 상기 추출액을 필터링(filtering)하여 상기 물에 안정한 루이산을 수득하고, 상기 물에 안정한 루이산이 제거된 추출액으로부터 아이소소바이드와 소르비탄을 각각 분리하여 아이소소바이드와 소르비탄을 얻는 단계인 것을 특징으로 하는 아이소소바이드의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 단계(c)의 분리는 크로마토그래피를 통하여 수행되는 것을 특징으로 하는 아이소소바이드의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 아이소소바이드의 제조방법은 상기 단계(c) 후에, 물에 안정한 루이스 산(water-compatible lewis acid)을 사용하고 물을 제거하면서 단계(c)에서 얻은 소르비탄을 탈수반응시켜 아이소소바이드를 제조하는 단계(d)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 아이소소바이드(isosorbide)의 제조방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 아이소소바이드의 제조방법은 단계(d) 후에, 아이소소바이드를 용해하되, 물에 안정한 루이스 산을 용해시키지 않는 용매를 사용하여 아이소소바이드를 추출하여 아이소소바이드 추출액을 얻는 단계(e); 및
    단계(e)로 얻어진 아이소소바이드 추출액에서 아이소소바이드를 분리하여 아이소소바이드를 얻는 단계(f);를
    추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 아이소소바이드의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단계(f)의 분리는 크로마토그래피를 통하여 수행되는 것을 특징으로 하는 아이소소바이드의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 물에 안정한 루이스 산은 하기 화학식 1로 표시되는 금속염인 것을 특징으로 하는 아이소소바이드의 제조방법.
    [화학식 1]
    MmXn
    상기 화학식 1에서,
    M은 각각 독립적으로 Sc, Mn, Fe, Cu, Zn, Y, Ag, Cd, In, Ln, Pb, Bi, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, 및 Al의 이온들로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고,
    X는 각각 독립적으로 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, C1O4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- (CF3CF2SO2)2N-, SO4 2 -, 및 HSO4 -으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고,
    m은 1 내지 5의 정수이고,
    n은 1 내지 5의 정수이다.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 탈수반응은 25 내지 350℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 아이소소바이드의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 탈수반응은 0.1 내지 24시간 수행되는 것을 특징으로 하는 아이소소바이드의 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 물에 안정한 루이스 산은 상기 소르비톨 100중량부를 기준으로 0.001 내지 100중량부 사용되는 것을 특징으로 하는 아이소소바이드의 제조방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 탈수반응은 상압 또는 감압 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 아이소소바이드의 제조방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 감압은 0.001 내지 100 mmHg인 것을 특징으로 하는 아이소소바이드의 제조방법.
  16. 제4항 또는 제8항에 있어서,
    상기 용매는 디에틸 에테르, 디클로로에틸에테르, 디이소프로필 에테르, n-부틸 에테르, 디이소아밀 에테르, 메틸페닐 에테르, 테트라히드로푸란, 에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 메틸 셀로소르브 아세테이트, 에틸 셀로소르브 아세테이트, 디에틸 셀로소르브 아세테이트, 메틸에틸 카르비톨, 디에틸 카르비톨, 디에틸렌 글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 디에틸렌 글리콜 메틸에틸에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸에테르, 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트, 프로필렌 글리콜 프로필에테르 아세테이트, 톨루엔, 크실렌, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논, 메틸-n-프로필케톤, 메틸-n-부틸케논, 메틸-n-아밀케톤 및 2-헵타논, 메탄올, 에탄올, 및 이소프로판올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 아이소소바이드의 제조방법.
  17. 제1항의 제조방법에 따라 제조된 아이소소바이드.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016516014A (ja) * 2013-03-05 2016-06-02 アーチャー−ダニエルズ−ミッドランド カンパニー 糖アルコールの酸脱水のための方法
JP2017517491A (ja) * 2014-04-10 2017-06-29 アーチャー−ダニエルズ−ミッドランド カンパニー Ｒ−グルコシド、糖アルコール、還元糖アルコールおよび還元糖アルコールのフラン誘導体の合成
CN114437099A (zh) * 2020-11-02 2022-05-06 中国石油化工股份有限公司 一种高纯度异山梨醇的制备方法
CN117777155A (zh) * 2023-12-22 2024-03-29 重庆大学 一种基于山梨醇与碳酸二甲酯的异山梨醇的制备方法及异山梨醇

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