JPH0288569A - 5‐ヒドロキシメチルフルフラールの酸化方法 - Google Patents
5‐ヒドロキシメチルフルフラールの酸化方法Info
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- JPH0288569A JPH0288569A JP1192773A JP19277389A JPH0288569A JP H0288569 A JPH0288569 A JP H0288569A JP 1192773 A JP1192773 A JP 1192773A JP 19277389 A JP19277389 A JP 19277389A JP H0288569 A JPH0288569 A JP H0288569A
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- Japan
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- carried out
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- solubilizing agent
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
- C07D307/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
- C07D307/34—Heterocyclic 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
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- C07D307/40—Radicals substituted by oxygen atoms
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- C07D307/56—Heterocyclic 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 hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
- C07D307/68—Carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen
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- Furan Compounds (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、種々の利用、特に界面活性剤、プラスチック
類および樹脂類の中間体として利用できる生成物を生成
する5−ヒドロキシメチルフルフラールの接触酸化に関
するものである。
類および樹脂類の中間体として利用できる生成物を生成
する5−ヒドロキシメチルフルフラールの接触酸化に関
するものである。
(従来技術)
種々の酸化剤、例えば、濃硫酸(J、J、 Blank
sma。
sma。
Chemisches ZenLralbatt 19
101.539)または−方でジメチルスルホキシドお
よび他方で無水酢酸、四酸化二窒素または硝酸の混合物
(Morikawa。
101.539)または−方でジメチルスルホキシドお
よび他方で無水酢酸、四酸化二窒素または硝酸の混合物
(Morikawa。
Chem、Abstr、 Vol、 92 (1980
)、 198181a)等を用いて触媒を用いることな
く5−ヒドロキシメチルフルフラールを酸化することは
公知である。
)、 198181a)等を用いて触媒を用いることな
く5−ヒドロキシメチルフルフラールを酸化することは
公知である。
基本的には、三種類の反応生成物が上記の酸化に対して
見出されている。
見出されている。
フラン−2,5−ジカルボン酸
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、5−ヒI・ロキシメチルフルフラールの
酸化生成物の従来公知の製造方法は、著しい欠点を有す
る。通常の試薬である硝酸、四酸化窒素およびジメチル
スルホキシドを用いる場合、多量の例えば、硝気または
硫黄化合物等の望ましくない生成物が、特定の試薬によ
り相当の支出を必要とする廃棄を必然的に生成する。同
様に、後処理の際に、過剰の酸化剤を分離するのは、非
常に高価である。従って、上記の如き欠点がなく、且つ
技術的に簡単な方法で行うことができる5−ヒドロキシ
メチルフルフラールの酸化法に対する要求がある。
酸化生成物の従来公知の製造方法は、著しい欠点を有す
る。通常の試薬である硝酸、四酸化窒素およびジメチル
スルホキシドを用いる場合、多量の例えば、硝気または
硫黄化合物等の望ましくない生成物が、特定の試薬によ
り相当の支出を必要とする廃棄を必然的に生成する。同
様に、後処理の際に、過剰の酸化剤を分離するのは、非
常に高価である。従って、上記の如き欠点がなく、且つ
技術的に簡単な方法で行うことができる5−ヒドロキシ
メチルフルフラールの酸化法に対する要求がある。
(課題を解決するための手段)
本発明は、白金族の金属少なくとも1種を含有する触媒
の存在下に、酸化剤として酸素を用いる水性媒体中にて
5−ヒドロキシメチルフルフラールを酸化することを含
む5−ヒドロキシメチルフルフラールの酸化方法に関す
るものである。
の存在下に、酸化剤として酸素を用いる水性媒体中にて
5−ヒドロキシメチルフルフラールを酸化することを含
む5−ヒドロキシメチルフルフラールの酸化方法に関す
るものである。
好適な触媒としては、イリジウム、ロジウム、ルテニウ
ム等の白金族の金属を含むものがあるが、好ましくは、
パラジウムおよび/または白金を含むものである。白金
族の金属として白金のみを含む触媒が特に好ましい。上
記の白金族の金属は、支持体上で、特に活性炭上で用い
られることが好ましい。触媒における金属、好ましくは
、白金の含量は、■乃至10重量%である。好適な触媒
の例としては、活性炭上の白金5乃至lO重計%を含有
する市販触媒がある。
ム等の白金族の金属を含むものがあるが、好ましくは、
パラジウムおよび/または白金を含むものである。白金
族の金属として白金のみを含む触媒が特に好ましい。上
記の白金族の金属は、支持体上で、特に活性炭上で用い
られることが好ましい。触媒における金属、好ましくは
、白金の含量は、■乃至10重量%である。好適な触媒
の例としては、活性炭上の白金5乃至lO重計%を含有
する市販触媒がある。
上記水性媒体における5−ヒドロキシメチルフルフラー
ルの濃度は、広範囲に渡ることができる。
ルの濃度は、広範囲に渡ることができる。
水および可溶化剤に対して5乃至30重量%、好ましく
は、10乃至20重量%であることが好ましい。
は、10乃至20重量%であることが好ましい。
酸化の際に反応生成物の沈降を避けるために、反応条件
下において反応体に不活性である可溶化剤を、特に高濃
度で、好ましくは、水および可溶化剤に対して10乃至
75重量%、殊に30乃至50重量%で、用いるのが有
利である。使用する可溶化剤は、酸素が水溶液を通過す
るに際して、蒸気空間における爆発の危険性を実質的に
避けるように比軸的低沸点のものが好都合でり、一方、
酸化後に例えば、蒸留により容易に分離されるものが好
ましい。
下において反応体に不活性である可溶化剤を、特に高濃
度で、好ましくは、水および可溶化剤に対して10乃至
75重量%、殊に30乃至50重量%で、用いるのが有
利である。使用する可溶化剤は、酸素が水溶液を通過す
るに際して、蒸気空間における爆発の危険性を実質的に
避けるように比軸的低沸点のものが好都合でり、一方、
酸化後に例えば、蒸留により容易に分離されるものが好
ましい。
好適な可溶化剤の例としては、遊離囲碁のないグリコー
ルエーテル、例えば、式: 11’O[C11□CI((CI+3)01. R2(
式中、nはI乃至4の整数であり、 R1およびR2は
同一または異なり、炭素原子数1乃至4のアルキル基で
ある)のグリコールエーテルが挙げられる。ジメチル、
ジエチルまたはメチルエチルエーテルおよび沸点範囲約
100乃至約250℃を有する相当する上記の式のプロ
ピレングリコールエーテル、例、jば、)・ジエチレン
グリコールジメチルエーテル、および特にジエチレング
リコールジメチルエーテルがとりわけ好適である。クラ
ウンエーテル等の他のエーテルも、可溶化剤として好適
であるが、個々の場合において、本発明の方法の経済性
観点から分離に対する費用および可溶化剤を使用するコ
ストに注意を払う必要性がある。
ルエーテル、例えば、式: 11’O[C11□CI((CI+3)01. R2(
式中、nはI乃至4の整数であり、 R1およびR2は
同一または異なり、炭素原子数1乃至4のアルキル基で
ある)のグリコールエーテルが挙げられる。ジメチル、
ジエチルまたはメチルエチルエーテルおよび沸点範囲約
100乃至約250℃を有する相当する上記の式のプロ
ピレングリコールエーテル、例、jば、)・ジエチレン
グリコールジメチルエーテル、および特にジエチレング
リコールジメチルエーテルがとりわけ好適である。クラ
ウンエーテル等の他のエーテルも、可溶化剤として好適
であるが、個々の場合において、本発明の方法の経済性
観点から分離に対する費用および可溶化剤を使用するコ
ストに注意を払う必要性がある。
純粋酸素は、好適な酸化剤である。しかしながら、酸素
と反応条件下において不活性である気体との混合物、例
えば、酸素と不活性ガスとの混合物または酸素と空気と
の混合物を用いることも可能である。
と反応条件下において不活性である気体との混合物、例
えば、酸素と不活性ガスとの混合物または酸素と空気と
の混合物を用いることも可能である。
一般に、この操作は、全圧0.5から100バールの間
で行われる。反応速度は、酸素の分圧が増加するのに従
って著しく増加するが、本発明の方法の経済性を考慮す
れば、高い反応速度という利点は、高圧を加えるために
必要とされる装置における高い出費により相殺されて余
りある。大気圧から10バール(絶対)までの圧力範囲
が好ましく、大気圧での操作が行うのに特に簡単である
。
で行われる。反応速度は、酸素の分圧が増加するのに従
って著しく増加するが、本発明の方法の経済性を考慮す
れば、高い反応速度という利点は、高圧を加えるために
必要とされる装置における高い出費により相殺されて余
りある。大気圧から10バール(絶対)までの圧力範囲
が好ましく、大気圧での操作が行うのに特に簡単である
。
−IIIQに、本発明による方法は、30℃乃至水性媒
体の沸点、好ましくは、50乃至95℃3特に60乃至
90″Cの温度で行われる。
体の沸点、好ましくは、50乃至95℃3特に60乃至
90″Cの温度で行われる。
この反応は、pH値に関して種々の方法で行うことがで
き、pH調節は、最終生成物における個々の生成物の性
質に対する影響があり得る。従って例えば、この反応は
、反応生成物により酸性となる媒体において、即ち、p
l!範囲7未満である媒体において行ってもよい。同様
に、塩基、酸または緩i)i混合物の添加により酸化の
際のpH値を調節することも可能であり、pH値8未満
が一般に保持される。
き、pH調節は、最終生成物における個々の生成物の性
質に対する影響があり得る。従って例えば、この反応は
、反応生成物により酸性となる媒体において、即ち、p
l!範囲7未満である媒体において行ってもよい。同様
に、塩基、酸または緩i)i混合物の添加により酸化の
際のpH値を調節することも可能であり、pH値8未満
が一般に保持される。
しかしながら、本発明の酸化を、より高いpH値で行う
こともできる。
こともできる。
例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたは上記
の[目当する水溶液の連続添加によって、6.5乃至8
、好ましくは、7乃至7.5の実質的に一定のρ11値
を設定することも可能である。操作における後Hの態様
において、酸化生成物であるフラン−2,5−ジカルボ
ン酸が優位に生成される。別の態様によると、本発明の
酸化を、pH約7で開始し、酸または塩基を添加しない
で続ける。酸性媒体において、2,5−ジホルミルフラ
ンおよび5−ホルミルフラン−2−カルボン酸が優位に
生成される。
の[目当する水溶液の連続添加によって、6.5乃至8
、好ましくは、7乃至7.5の実質的に一定のρ11値
を設定することも可能である。操作における後Hの態様
において、酸化生成物であるフラン−2,5−ジカルボ
ン酸が優位に生成される。別の態様によると、本発明の
酸化を、pH約7で開始し、酸または塩基を添加しない
で続ける。酸性媒体において、2,5−ジホルミルフラ
ンおよび5−ホルミルフラン−2−カルボン酸が優位に
生成される。
本発明による方法は、固体触媒、水性媒体および気体酸
素からなる三相系において生じる。加圧または加圧なし
で液相において反応を行うのに好適な全ての装置におい
て行うことが可能である。
素からなる三相系において生じる。加圧または加圧なし
で液相において反応を行うのに好適な全ての装置におい
て行うことが可能である。
この例としては、攪拌容器または触媒を懸架したバブル
カラムにおける操作がある。しかしながら、本発明の酸
化は、細流法反応器において粒状触媒を用いた固定床反
応として行ってもよい。
カラムにおける操作がある。しかしながら、本発明の酸
化は、細流法反応器において粒状触媒を用いた固定床反
応として行ってもよい。
各場合において、所望の反応生成物の生成に要する反応
時間は、一定時間間隔で反応溶液のサンプルを抜取り、
これを分析することによって測定するのが好都合である
。例えば、反応生成物の収量は、高圧液体クロマトグラ
フィーにより標準溶液と比較するサンプルの分析による
という簡単な方法で連続的に測定することができる。酸
素の通過時間が不必要に延ばされると、過剰な酸化を導
きやすく、それにより、例えば、カルボキシル分解し、
それにより所望の生成物の収量の1員失を導くので、反
応時間を適性化することが望ましい。
時間は、一定時間間隔で反応溶液のサンプルを抜取り、
これを分析することによって測定するのが好都合である
。例えば、反応生成物の収量は、高圧液体クロマトグラ
フィーにより標準溶液と比較するサンプルの分析による
という簡単な方法で連続的に測定することができる。酸
素の通過時間が不必要に延ばされると、過剰な酸化を導
きやすく、それにより、例えば、カルボキシル分解し、
それにより所望の生成物の収量の1員失を導くので、反
応時間を適性化することが望ましい。
反応混合物は、公知方法で後処理することができる。好
適な方法において、先ず可溶化剤並びに水を留去し、続
いて結晶化または抽出による精製を行う。
適な方法において、先ず可溶化剤並びに水を留去し、続
いて結晶化または抽出による精製を行う。
(発明の効果)
最初に記載した従来の酸化方法に比較して、本発明によ
る方法は、例えば、硝気または硫黄化合物等の所望とさ
れない生成物の生成が回避され、更には、過剰の酸化剤
の分離も省かれるという利点を有する。本発明による接
触酸化は、所望の生成物は別として、水のみが必須的に
生成するが、これは、何れにせよ溶媒として用いられる
。
る方法は、例えば、硝気または硫黄化合物等の所望とさ
れない生成物の生成が回避され、更には、過剰の酸化剤
の分離も省かれるという利点を有する。本発明による接
触酸化は、所望の生成物は別として、水のみが必須的に
生成するが、これは、何れにせよ溶媒として用いられる
。
5−ヒドロキシメチルフルフラールの酸化生成物は、プ
ラスチック、界面活性剤または樹脂の製造の中間体とし
て有効である。例えば、フラン2.5−ジカルボン酸は
、ポリエステルの成分として用いることができ、アルデ
ヒドである2、5−ジホルミルフランおよび5−ホルミ
ルフラン−2−カルボン酸は、長鎖アミン類との反応の
後に、界面活性剤として、或いは新規のプラスチックま
たは樹脂の製造の重合または共重合に用いることができ
る。
ラスチック、界面活性剤または樹脂の製造の中間体とし
て有効である。例えば、フラン2.5−ジカルボン酸は
、ポリエステルの成分として用いることができ、アルデ
ヒドである2、5−ジホルミルフランおよび5−ホルミ
ルフラン−2−カルボン酸は、長鎖アミン類との反応の
後に、界面活性剤として、或いは新規のプラスチックま
たは樹脂の製造の重合または共重合に用いることができ
る。
実施例
実施例1
毎時801(標準状態)の酸素を、5−ヒドロキシメチ
ルフルフラール162g、水1460gおよび市販の触
媒(活性炭上の5重量%白金)の混合物で満たされた、
外部加熱された垂直方向に設けられたガラス管に、ガラ
スフリツタ−の下方から温度70℃にて通じた。30%
濃度の水酸化ナトリウム水溶液の連続的添加により、p
H値を7〜7.5に保った。
ルフルフラール162g、水1460gおよび市販の触
媒(活性炭上の5重量%白金)の混合物で満たされた、
外部加熱された垂直方向に設けられたガラス管に、ガラ
スフリツタ−の下方から温度70℃にて通じた。30%
濃度の水酸化ナトリウム水溶液の連続的添加により、p
H値を7〜7.5に保った。
2.5時間の反応時間の後、反応溶液は、理論量の91
%に相当する収量であるフラン−2,5−ジカルボン酸
234gをニナトリウム塩の形態で含有した。
%に相当する収量であるフラン−2,5−ジカルボン酸
234gをニナトリウム塩の形態で含有した。
実施例2
実施例1に記載の装置において、実施例1に使用された
触媒の存在下に、5−ヒドロキシメチルフルフラール2
0%水)客演1500gを85℃の温度で、毎時80!
(標準状態)の酸素により酸化した。pH値を、30%
水酸化ナトリウJ、水溶液で7〜7.5に保った11時
間の反応時間の後、反応混合物は、理論値の70%に相
当するフラン−2,5−ジカルボン酸376gがニナト
リウム塩の形態で含有した。
触媒の存在下に、5−ヒドロキシメチルフルフラール2
0%水)客演1500gを85℃の温度で、毎時80!
(標準状態)の酸素により酸化した。pH値を、30%
水酸化ナトリウJ、水溶液で7〜7.5に保った11時
間の反応時間の後、反応混合物は、理論値の70%に相
当するフラン−2,5−ジカルボン酸376gがニナト
リウム塩の形態で含有した。
実施例3
実施例1に記載された装置において、5−ヒドロキシメ
チルフルフラール180g、水700g、ジエチレング
リコールジメチルエーテル700gおよび市販触媒(活
性炭上の5重量%白金)の混合物を、6o″Cの温度で
酸素と反応させた。実施例1および2とは相違して、水
酸化ナトリウムを、添加せず、そのため、カルボキシル
基の形成によりpH値は、初期値の約7から7未満に落
ちた。8時間の反応時間の後、5−ホルミルフラン−2
−カルボンfjQ 122g(理論値の61%)、2,
5−ジホルミルフラン43g(理論値の24%)および
フラン−2,5−ジカルボン酸18g (理論値の8%
)を含有した。
チルフルフラール180g、水700g、ジエチレング
リコールジメチルエーテル700gおよび市販触媒(活
性炭上の5重量%白金)の混合物を、6o″Cの温度で
酸素と反応させた。実施例1および2とは相違して、水
酸化ナトリウムを、添加せず、そのため、カルボキシル
基の形成によりpH値は、初期値の約7から7未満に落
ちた。8時間の反応時間の後、5−ホルミルフラン−2
−カルボンfjQ 122g(理論値の61%)、2,
5−ジホルミルフラン43g(理論値の24%)および
フラン−2,5−ジカルボン酸18g (理論値の8%
)を含有した。
実施例4
実施例1に記載された反応を、60℃で4時間、それ以
外は同一の条件下にて行った。反応溶液は、−ナトリウ
ム塩の形態で理論値の98%の収量であるフラン−2,
5−ジカルボン酸252gを含有した。
外は同一の条件下にて行った。反応溶液は、−ナトリウ
ム塩の形態で理論値の98%の収量であるフラン−2,
5−ジカルボン酸252gを含有した。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)白金族の金属少なくとも1種を含有する触媒の存在
下に、酸素を用いて水性媒体中にて5−ヒドロキシメチ
ルフルフラールを酸化することを含む5−ヒドロキシメ
チルフルフラールの酸化方法。 2)(a)上記白金族金属がパラジウム、白金またはパ
ラジウムと白金との組合せからなり、 (b)上記触媒がキャリヤーとして活性炭素の上の白金
族の金属からなり、 (c)上記触媒がキャリヤー上の1乃至10重量%の白
金からなり、 (d)上記酸化を0.5乃至100バールの圧力範囲の
下に行い、 (e)上記水性媒体が更に反応条件において反応体に対
して不活性である可溶化剤を含有し、 (f)上記酸化を30℃乃至水性媒体の沸点の温度範囲
で行い、 (g)上記水性媒体が酸化開始の際に、水および可溶化
剤の量に基づいて、5乃至30重量%の5−ヒドロキシ
メチルフルフラールを含有し、 (h)上記酸化をpH値8以下で行い、および (i)上記酸化をpH値約7で開始し、pH値を塩基ま
たは酸の添加なしに行う という特徴の少なくとも一つを特徴とする請求項1に記
載の方法。 3)(d)上記酸化を大気圧乃至10バールの圧力範囲
の下に行い、 (e)上記可溶化剤が遊離OH基のないグリコールエー
テルであり、 (f)上記酸化を50乃95℃の温度範囲で行い、 (h)酸化の際の上記pH値を塩基の添加により6.5
乃至8に調整して上記酸化を行うという特徴の少なくと
も一つを特徴とする請求項2に記載の方法。 4)(d)上記酸化を大気圧の下に行い、 (e)上記可溶化剤が式: R^1O[CH_2CH(CH_3)O]_nR^2(
式中、nは1乃至4の整数であり、R^1およびR^2
は同一または異なり、炭素原子数1乃至4のアルキル基
である)を有するグリコールエーテルであり、 (f)上記酸化を60乃90℃の温度範囲で行い、 (h)酸化の際の上記pH値を塩基の添加により7乃至
7.5に調整して上記酸化を行うという特徴の少なくと
も一つを特徴とする請求項3に記載の方法。 5)(e)上記可溶化剤が水および可溶化剤の合計量に
対して10乃至75重量%で存在することを特徴とする
請求項4に記載の方法。 6)(e)上記可溶化剤が水および可溶化剤の合計量に
対して30乃至50重量%で存在することを特徴とする
請求項5に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3826073A DE3826073A1 (de) | 1988-07-30 | 1988-07-30 | Verfahren zur oxidation von 5-hydroxymethylfurfural |
| DE3826073.5 | 1988-07-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0288569A true JPH0288569A (ja) | 1990-03-28 |
Family
ID=6359996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1192773A Pending JPH0288569A (ja) | 1988-07-30 | 1989-07-27 | 5‐ヒドロキシメチルフルフラールの酸化方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4977283A (ja) |
| EP (1) | EP0356703B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0288569A (ja) |
| AT (1) | ATE67994T1 (ja) |
| CA (1) | CA1339569C (ja) |
| DE (2) | DE3826073A1 (ja) |
| ES (1) | ES2027056T3 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5110101A (en) * | 1990-04-19 | 1992-05-05 | Involvo Ag | Apparatus for subdividing a running web of coherent panels in zig-zag formation |
| JP2008088134A (ja) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Mitsubishi Chemicals Corp | フラン誘導体及びその製造法 |
| US7411078B2 (en) | 2006-03-28 | 2008-08-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for producing furan-2,5-dicarboxylic acid |
| US7700788B2 (en) | 2006-10-31 | 2010-04-20 | Battelle Memorial Institute | Hydroxymethyl furfural oxidation methods |
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