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JP5078490B2 - Method for producing carboxylic acid - Google Patents

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JP5078490B2 JP2007198077A JP2007198077A JP5078490B2 JP 5078490 B2 JP5078490 B2 JP 5078490B2 JP 2007198077 A JP2007198077 A JP 2007198077A JP 2007198077 A JP2007198077 A JP 2007198077A JP 5078490 B2 JP5078490 B2 JP 5078490B2
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Description

本発明は、カルボン酸の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a carboxylic acid.

100℃以上の沸点を有する高沸点の非プロトン性極性溶媒は、水との高い混和性や極性が高く無機塩も溶解することができること、さらに高温での反応を行うことができるため、有機合成の溶媒として広く使用されている。特にこれらの溶媒中での酸化反応は、広く研究されている。   High-boiling aprotic polar solvents having boiling points of 100 ° C. or higher are highly miscible with water, have high polarity, can dissolve inorganic salts, and can react at higher temperatures, so organic synthesis It is widely used as a solvent. In particular, oxidation reactions in these solvents have been extensively studied.

これら高沸点の非プロトン性極性溶媒中でのアルコールの酸化方法としては、バナジウムやパラジウム化合物を触媒として酸素雰囲気下で酸化する方法(特許文献1、非特許文献1)、酸化剤として窒素酸化物やクロム酸を使用して酸化する方法(特許文献2、非特許文献2)、ジメチルスルホキシド(DMSO)を溶媒として、DMSOの活性化剤を使用するDMSO酸化方法(非特許文献2)が知られている。   As a method for oxidizing alcohol in these high boiling point aprotic polar solvents, a method of oxidizing in an oxygen atmosphere using vanadium or a palladium compound as a catalyst (Patent Document 1, Non-Patent Document 1), and a nitrogen oxide as an oxidizing agent. And a method of oxidizing using chromic acid (Patent Document 2, Non-Patent Document 2) and a DMSO oxidation method using DMSO activator using dimethyl sulfoxide (DMSO) as a solvent (Non-Patent Document 2) are known. ing.

しかし、これらの方法では、得られる酸化生成物がアルデヒドであり、カルボン酸を得ることはできない。
特表2005−506984号公報 特開昭55−49368号公報 K.P.Peterson and R.C.Larock,J. Org. Chem.,63(1998) 野口研究所時報,22(1979)
However, in these methods, the obtained oxidation product is an aldehyde, and carboxylic acid cannot be obtained.
JP 2005-506984 A JP 55-49368 A K. P. Peterson and R.M. C. Larock, J. et al. Org. Chem. 63 (1998) Noguchi Laboratory Time Report, 22 (1979)

上記に示した特許文献や非特許文献のような酸化方法では、アルデヒドまでしか反応は進行せず、カルボン酸を得ることはできない。
従って、本発明の目的は、100℃以上の沸点を有する高沸点の非プロトン性極性溶媒中で芳香族アルコール又は芳香族アルデヒドからカルボン酸を製造する方法を提供することである。
In the oxidation methods such as the above-mentioned patent documents and non-patent documents, the reaction proceeds only to the aldehyde, and carboxylic acid cannot be obtained.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a carboxylic acid from an aromatic alcohol or an aromatic aldehyde in a high boiling aprotic polar solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher.

上記の課題を解決するカルボン酸の製造方法は、原料の下記一般式(1)   The manufacturing method of carboxylic acid which solves said subject is the following general formula (1) of a raw material.

Figure 0005078490
Figure 0005078490

(式中、Ar1は置換基を有しても良い芳香環を表す。)で表される芳香族アルコール又は下記一般式(2) (Wherein Ar 1 represents an aromatic ring which may have a substituent) or the following general formula (2)

Figure 0005078490
Figure 0005078490

(式中、Ar2は置換基を有しても良い芳香環を表す。)で表される芳香族アルデヒドを、沸点100℃以上の非プロトン性極性溶媒の存在下で触媒を介して酸化する工程と、前記原料に対して0.01重量倍以上20重量倍以下の水を添加する工程とを有することを特徴とする。 (In the formula, Ar 2 represents an aromatic ring which may have a substituent.) The aromatic aldehyde represented by the formula is oxidized via a catalyst in the presence of an aprotic polar solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher. And a step of adding 0.01 to 20 times by weight of water with respect to the raw material.

また、上記の課題を解決するカルボン酸の製造方法は、原料の下記一般式(1)   Moreover, the manufacturing method of carboxylic acid which solves said subject is the following general formula (1) of a raw material.

Figure 0005078490
Figure 0005078490

(式中、Ar1は置換基を有しても良い芳香環を表す。)で表される芳香族アルコール又は下記一般式(2) (Wherein Ar 1 represents an aromatic ring which may have a substituent) or the following general formula (2)

Figure 0005078490
Figure 0005078490

(式中、Ar2は置換基を有しても良い芳香環を表す。)で表される芳香族アルデヒドを、沸点100℃以上の非プロトン性極性溶媒および前記原料に対して0.01重量倍以上20重量倍以下の水の存在下で触媒を介して酸化する工程を有することを特徴とする。 (In the formula, Ar 2 represents an aromatic ring which may have a substituent.) 0.01 wt.% Of the aromatic aldehyde represented by an aprotic polar solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher and the raw material It has the process of oxidizing through a catalyst in presence of water more than twice and below 20 weight times.

本発明によれば、100℃以上の沸点を有する高沸点の非プロトン性極性溶媒中で芳香族アルコール又は芳香族アルデヒドからカルボン酸を製造することができる。   According to the present invention, a carboxylic acid can be produced from an aromatic alcohol or an aromatic aldehyde in a high-boiling aprotic polar solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係るカルボン酸の製造方法は、原料の下記一般式(1)
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The method for producing carboxylic acid according to the present invention comprises the following general formula (1)

Figure 0005078490
Figure 0005078490

(式中、Ar1は置換基を有しても良い芳香環を表す。)で表される芳香族アルコール又は下記一般式(2) (Wherein Ar 1 represents an aromatic ring which may have a substituent) or the following general formula (2)

Figure 0005078490
Figure 0005078490

(式中、Ar2は置換基を有しても良い芳香環を表す。)で表される芳香族アルデヒドを、沸点100℃以上の非プロトン性極性溶媒の存在下で触媒を介して酸化する工程と、前記原料に対して0.01重量倍以上20重量倍以下の水を添加する工程とを有することを特徴とする。 (In the formula, Ar 2 represents an aromatic ring which may have a substituent.) The aromatic aldehyde represented by the formula is oxidized via a catalyst in the presence of an aprotic polar solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher. And a step of adding 0.01 to 20 times by weight of water with respect to the raw material.

また、本発明に係るカルボン酸の製造方法は、原料の上記一般式(1)で表される芳香族アルコール又は上記一般式(2)で表される芳香族アルデヒドを、沸点100℃以上の非プロトン性極性溶媒および前記原料に対して0.01重量倍以上20重量倍以下の水の存在下で触媒を介して酸化する工程を有することを特徴とする。   In addition, the method for producing a carboxylic acid according to the present invention comprises a raw material having an aromatic alcohol represented by the above general formula (1) or an aromatic aldehyde represented by the above general formula (2) having a boiling point of 100 ° C. or higher. It has the process of oxidizing via a catalyst in presence of 0.01 weight times or more and 20 weight times or less of water with respect to the protic polar solvent and the said raw material.

前記水を原料のアルデヒド存在時に添加することが好ましい。
前記水の量が原料に対して1重量倍以上10重量倍以下である前記触媒がパラジウム化合物であることが好ましい。
The water is preferably added when the raw material aldehyde is present.
It is preferable that the catalyst in which the amount of water is 1 to 10 times by weight with respect to the raw material is a palladium compound.

前記非プロトン性極性溶媒がジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドンおよびジメチルホルムアミドから選択される1種または2種以上であることが好ましい。
芳香族アルコールが5−ヒドロキシメチル−2−フルフラールであることが好ましい。
The aprotic polar solvent is preferably one or more selected from dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone and dimethylformamide.
It is preferred that the aromatic alcohol is 5-hydroxymethyl-2-furfural.

前記水が、原料中のヒドロキシ基又はアルデヒド基の総数に対して0.5当量以上4当量以下の強塩基を含むことが好ましい。
本発明のカルボン酸の製造方法は、原料の芳香族アルコール又は芳香族アルデヒドを、100℃以上の沸点を有する高沸点の非プロトン性極性溶媒中で触媒を介して酸化する工程と、原料に対して0.01重量倍から20重量倍の水を添加する工程とを有することを特徴としている。
The water preferably contains 0.5 to 4 equivalents of a strong base with respect to the total number of hydroxy groups or aldehyde groups in the raw material.
The method for producing a carboxylic acid according to the present invention comprises a step of oxidizing a raw material aromatic alcohol or aromatic aldehyde via a catalyst in a high boiling aprotic polar solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher, And a step of adding 0.01 to 20 times by weight of water.

反応系に水を添加することで、アルデヒドの水和物が生成し、カルボン酸まで酸化を進行させることができる。また、アルデヒドからカルボン酸への酸化速度が遅い場合には、強塩基水溶液を添加することで、カニッツァロ反応により、カルボン酸への酸化速度を上昇させることができる。   By adding water to the reaction system, an aldehyde hydrate is formed, and oxidation can proceed to carboxylic acid. Moreover, when the oxidation rate from aldehyde to carboxylic acid is slow, the oxidation rate to carboxylic acid can be increased by adding a strong base aqueous solution by the Cannizzaro reaction.

芳香族アルコールとしては、芳香環に結合したヒドロキシメチル基を有するものであり、下記一般式(1)   The aromatic alcohol has a hydroxymethyl group bonded to an aromatic ring and has the following general formula (1)

Figure 0005078490
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(式中、Ar1は置換基を有しても良い芳香環を表す。)で表される化合物を挙げることができる。
また、芳香族アルデヒドとしては、芳香環に結合したアルデヒド基を有するものであり、下記一般式(2)
(Wherein, Ar 1 represents an aromatic ring which may have a substituent).
Moreover, as an aromatic aldehyde, it has an aldehyde group couple | bonded with the aromatic ring, and following General formula (2)

Figure 0005078490
Figure 0005078490

(式中、Ar2は置換基を有しても良い芳香環を表す。)で表される化合物を挙げることができる。
これらの芳香族アルコール又は芳香族アルデヒドは、多官能でもよく、また、ヒドロキシメチル基とアルデヒド基を同時に有していても良い。その具体例としては、5−ヒドロキシメチル−2−フルフラール、2,5−ビスヒドロキシメチルフラン、2,5−ジホルミルフラン、2−カルボキシ−5−ホルミルフラン、4−ヒドロキシメチル−2−フルフラール、2,4−ビスヒドロキシメチルフラン、2,4−ジホルミルフラン、2−カルボキシ−4−ホルミルフラン、2−ヒドロキシメチル−4−フルフラール、4−カルボキシ−2−ホルミルフラン、4−ヒドロキシメチル−3−フルフラール、3,4−ビスヒドロキシメチルフラン、3,4−ジホルミルフラン、3−カルボキシ−4−ホルミルフラン、ベンジルアルコール、ベンズアルデヒド等を例示できるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
(Wherein, Ar 2 represents an aromatic ring which may have a substituent).
These aromatic alcohols or aromatic aldehydes may be polyfunctional or may have a hydroxymethyl group and an aldehyde group at the same time. Specific examples thereof include 5-hydroxymethyl-2-furfural, 2,5-bishydroxymethylfuran, 2,5-diformylfuran, 2-carboxy-5-formylfuran, 4-hydroxymethyl-2-furfural, 2,4-bishydroxymethylfuran, 2,4-diformylfuran, 2-carboxy-4-formylfuran, 2-hydroxymethyl-4-furfural, 4-carboxy-2-formylfuran, 4-hydroxymethyl-3 -Furfural, 3,4-bishydroxymethylfuran, 3,4-diformylfuran, 3-carboxy-4-formylfuran, benzyl alcohol, benzaldehyde and the like can be exemplified, but are not necessarily limited thereto.

反応を促進させるための触媒としては、パラジウム、白金、ロジウム等の貴金属を用いることが可能であり、パラジウム化合物が好ましい。
その具体例としては、酢酸パラジウム、塩化パラジウム、臭化パラジウム、硫酸パラジウム、硝酸パラジウム、酸化パラジウム、又はそれらの錯体化合物等を例示できるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。これらのパラジウム化合物はそれぞれ単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。特に好ましくは酢酸パラジウムである。また、金属成分であるパラジウムが2価であることが好ましい。
As a catalyst for promoting the reaction, a noble metal such as palladium, platinum or rhodium can be used, and a palladium compound is preferable.
Specific examples thereof include palladium acetate, palladium chloride, palladium bromide, palladium sulfate, palladium nitrate, palladium oxide, and complex compounds thereof, but are not necessarily limited thereto. These palladium compounds may be used alone or in combination of two or more. Particularly preferred is palladium acetate. Moreover, it is preferable that palladium which is a metal component is bivalent.

本発明にかかるカルボン酸の製造方法は次のとおりである。本発明は、芳香族アルコール又は芳香族アルデヒドの少なくとも1種と2価のパラジウム化合物の少なくとも1種を酸素の存在下、非プロトン性極性溶媒中で酸化する。非プロトン性極性溶媒としては、100℃以上の沸点を有し、酸化反応を阻害せず、反応条件下で安定であれば特に限定されるもではないが、好ましくは、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミドが挙げられる。これらの溶媒は単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。本発明における溶媒量は、多すぎるとカルボン酸の単離工程で溶媒除去が困難になり、さらに、経済的に好ましくない。また、少なすぎると反応が十分に進行しない。そのため、原料の5重量倍以上50重量倍以下が好ましく、さらに好ましくは、10重量倍以上20重量倍以下である。   The method for producing carboxylic acid according to the present invention is as follows. In the present invention, at least one of an aromatic alcohol or an aromatic aldehyde and at least one of a divalent palladium compound are oxidized in an aprotic polar solvent in the presence of oxygen. The aprotic polar solvent is not particularly limited as long as it has a boiling point of 100 ° C. or higher, does not inhibit the oxidation reaction, and is stable under the reaction conditions, but preferably dimethyl sulfoxide, N-methyl Examples include pyrrolidone and dimethylformamide. These solvents may be used alone or in combination of two or more. If the amount of the solvent in the present invention is too large, it is difficult to remove the solvent in the carboxylic acid isolation step, and this is not economically preferable. Moreover, when there is too little, reaction will not fully advance. Therefore, it is preferably 5 to 50 times the raw material, more preferably 10 to 20 times the raw material.

触媒は、原料1モルに対して0.1モル%以上20モル%以下添加することが好ましく、さらに好ましくは1モル%以上5モル%以下である。20モルより多いと経済的に好ましくなく、0.1モル%より少ないと反応速度の低下を招き、長時間の反応を必要とするため好ましくない。   The catalyst is preferably added in an amount of 0.1 mol% or more and 20 mol% or less, more preferably 1 mol% or more and 5 mol% or less with respect to 1 mol of the raw material. If it is more than 20 mol, it is not economically preferable, and if it is less than 0.1 mol%, the reaction rate is lowered and a long reaction time is required, which is not preferable.

また、触媒による酸化促進のため塩基を添加しても良い。添加する塩基は、副反応にも影響するため、強塩基よりも弱塩基が好ましい。例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩や重炭酸塩、カルボン酸塩、炭酸マグネシウムや炭酸カルシウム等のアルカリ土類金属と弱酸の塩、ピリジンやトリエチルアミン等の三級アミンが好ましい。その添加量は、原料1モルに対して0.1モル以上4モル以下添加することが好ましく、さらに好ましくは0.5モル以上2モル以下である。これらの弱塩基は添加しなくても反応を行うことは可能であるが、無添加や添加量が少ないと反応速度が遅く、反応に時間がかかる。   Further, a base may be added to promote oxidation by the catalyst. Since the base to be added also affects side reactions, a weak base is preferable to a strong base. For example, alkali metal carbonates and bicarbonates such as sodium carbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, sodium acetate, and potassium acetate, alkaline earth metals such as carbonate, magnesium carbonate and calcium carbonate, and weak acids And tertiary amines such as pyridine and triethylamine are preferred. The addition amount is preferably 0.1 mol or more and 4 mol or less, more preferably 0.5 mol or more and 2 mol or less, with respect to 1 mol of the raw material. Although it is possible to carry out the reaction without adding these weak bases, the reaction rate is slow and the reaction takes time if no addition or a small amount is added.

酸化剤は、酸素または酸素を含有する気体混合物であれば良く、その導入方法もバブリングや常圧下、加圧下で導入することができる。
酸化を行う反応温度は、30℃以上150℃以下で、好ましくは60℃以上120℃以下である。
The oxidizing agent may be oxygen or a gas mixture containing oxygen, and can be introduced by bubbling, normal pressure, or pressure.
The reaction temperature for the oxidation is 30 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, preferably 60 ° C. or higher and 120 ° C. or lower.

反応時間は、原料の種類や濃度、反応温度、塩基の有無等により変化するが、通常5時間から72時間程度である。
次に、水添加の工程について詳細に説明する。水は、アルデヒドの水和物を形成し、カルボン酸まで酸化を進行するために必要である。水の添加は、予め反応前に添加しても良いし、反応中に添加しても良いが、反応を効率的に行うためには、アルデヒドの存在時に添加するのが好ましい。その添加量は、多すぎると酸化反応の阻害原因となるため、反応速度が著しく低下し、少ないと水和物を形成させることができず、カルボン酸まで酸化することができない。したがって、水の添加量は原料に対して0.01重量倍以上20重量倍以下が好ましい。水の添加量が0.01重量倍以上であればカルボン酸まで酸化することは可能であるが、原料によっては酸化速度が非常に遅くなることがある。また、水の添加量が増加するにつれて酸化反応が阻害され、反応速度が遅くなることがある。そのため、水の添加量は、原料の1重量倍以上10重量倍以下がさらに好ましい。また、酸化過程で生成する水も利用することができるが、生成量が少ないため、別に添加するのが好ましい。
The reaction time varies depending on the type and concentration of the raw material, the reaction temperature, the presence or absence of a base, etc., but is usually about 5 to 72 hours.
Next, the water addition process will be described in detail. Water is necessary to form aldehyde hydrates and proceed oxidation to carboxylic acids. Water may be added in advance before the reaction or during the reaction, but it is preferably added in the presence of an aldehyde in order to carry out the reaction efficiently. If the amount added is too large, the oxidation reaction is inhibited, so the reaction rate is remarkably reduced. If the amount added is too small, hydrates cannot be formed and the carboxylic acid cannot be oxidized. Accordingly, the amount of water added is preferably 0.01 to 20 times the weight of the raw material. If the amount of water added is 0.01 weight times or more, it is possible to oxidize to carboxylic acid, but depending on the raw material, the oxidation rate may be very slow. In addition, as the amount of water added increases, the oxidation reaction is inhibited, and the reaction rate may become slower. Therefore, the amount of water added is more preferably 1 to 10 times the weight of the raw material. Moreover, although the water produced | generated in an oxidation process can also be utilized, since the production amount is small, it is preferable to add separately.

アルデヒドからカルボン酸への酸化速度が遅い場合には、強塩基水溶液を添加することで、水和物の形成を促進し、さらに、カニッツァロ反応によるカルボン酸生成を促進することができる。強塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物を例示できる。その添加量は、多いと副反応の進行を促進するため収率低下の原因となり、少ないとカルボン酸生成の効果が低いため、原料1モルに対して0.5モル以上4モル以下が好ましく、さらに好ましくは1モル以上2モル以下である。   When the oxidation rate of aldehyde to carboxylic acid is slow, the addition of a strong base aqueous solution can promote the formation of hydrates and further promote the production of carboxylic acid by the Cannizzaro reaction. Examples of the strong base include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide. If the amount added is large, it promotes the progress of side reactions and causes a decrease in yield. If the amount is small, the effect of producing carboxylic acid is low. More preferably, it is 1 mol or more and 2 mol or less.

本発明において、前記反応終了後、生成したカルボン酸を含む混合溶液から蒸留、昇華又は水での希釈後に酸で再沈殿する等によりカルボン酸を単離することが可能である。また、生成したカルボン酸が非プロトン性極性溶媒に不溶であれば、ろ過により単離可能である。このときのろ液は、酸化反応の溶媒として繰り返し使用することも可能である。   In the present invention, after completion of the reaction, the carboxylic acid can be isolated from the resulting mixed solution containing the carboxylic acid by distillation, sublimation, or reprecipitation with an acid after dilution with water. Moreover, if the produced carboxylic acid is insoluble in the aprotic polar solvent, it can be isolated by filtration. The filtrate at this time can be used repeatedly as a solvent for the oxidation reaction.

以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。
実施例1
冷却管、三方コック付酸素風船を取り付けた25mLのフラスコを用意した。このフラスコに、原料の5−ヒドロキシメチルフルフラール(0.63g;5ミリモル)と、酢酸パラジウム(0.056g;0.25ミリモル)、炭酸水素ナトリウム(0.84g;10ミリモル)、ジメチルスルホキシド10mL(水分含量は原料の0.08重量倍)を量りとった。撹拌しながら、三方コックにポンプを取り付け、減圧した後にコックを切り替え酸素風船から酸素を導入した。この操作を3回繰り返し、フラスコ内の空気を酸素へ置換した。80℃に設定したオイルバスに浸し、20時間保持した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
Example 1
A 25 mL flask equipped with a cooling tube and an oxygen balloon with a three-way cock was prepared. To this flask, raw materials 5-hydroxymethylfurfural (0.63 g; 5 mmol), palladium acetate (0.056 g; 0.25 mmol), sodium bicarbonate (0.84 g; 10 mmol), dimethyl sulfoxide 10 mL ( The water content was 0.08 times the weight of the raw material). While stirring, a pump was attached to the three-way cock, and after reducing the pressure, the cock was switched and oxygen was introduced from the oxygen balloon. This operation was repeated three times to replace the air in the flask with oxygen. It was immersed in an oil bath set at 80 ° C. and held for 20 hours.

その後、5N水酸化ナトリウム水溶液2mL(水添加量は原料の3.2重量倍、強塩基添加量は原料1モルに対して2モル、水酸化ナトリウム0.4g:10ミリモル)を添加し、さらに5時間保持した。この混合物を室温まで冷却した後、水10mLで希釈した。この溶液に塩酸をpH1以下になるまで添加した。析出した粗製2,5−フランジカルボン酸の収量は0.48g、収率62モル%であった。また、1H−NMR(DMSO−d6、20℃)による分析結果は、δ:3.4(s、2H、−OH)、δ:7.2(s、2H、フラン環)であり、目的物と一致した。 Thereafter, 2 mL of 5N aqueous sodium hydroxide solution (water added amount is 3.2 times by weight of raw material, strong base added amount is 2 mol per mol of raw material, sodium hydroxide 0.4 g: 10 mmol), Hold for 5 hours. The mixture was cooled to room temperature and diluted with 10 mL of water. Hydrochloric acid was added to this solution until the pH was 1 or less. The yield of precipitated crude 2,5-furandicarboxylic acid was 0.48 g, and the yield was 62 mol%. Moreover, the analysis result by 1 H-NMR (DMSO-d6, 20 ° C.) is δ: 3.4 (s, 2H, —OH), δ: 7.2 (s, 2H, furan ring). Matched the thing.

実施例2
冷却管を取り付けた100mLの三つ口フラスコに、フルクトース(5.0g;28ミリモル)、アンバーリスト15ドライ(登録商標、2.0g、オルガノ株式会社)、ジメチルスルホキシド50mL(水分含量は原料の0.08重量倍)を量りとった。撹拌しながら120℃に設定したオイルバスに浸し、5時間保持した。冷却後、アンバーリストをろ過した。
Example 2
In a 100 mL three-necked flask equipped with a condenser, fructose (5.0 g; 28 mmol), Amberlyst 15 Dry (registered trademark, 2.0 g, Organo Corporation), dimethyl sulfoxide 50 mL (moisture content is 0% of the raw material) .08 weight times). It was immersed in an oil bath set at 120 ° C. with stirring and held for 5 hours. After cooling, the amberlist was filtered.

得られたろ液は、高速液体クロマトグラフィーで分析し、標準物質の検量線から収率を計算した。、その結果、5−ヒドロキシメチルフルフラールの収率は87モル%であった。   The obtained filtrate was analyzed by high performance liquid chromatography, and the yield was calculated from the calibration curve of the standard substance. As a result, the yield of 5-hydroxymethylfurfural was 87 mol%.

このろ液15g(原料の5−ヒドロキシメチルフルフラール0.77g;6ミリモル)を、冷却管、三方コック付酸素風船を取り付けた25mLのフラスコに量りとった。さらに、酢酸パラジウム(0.069g;0.3ミリモル)、炭酸水素ナトリウム(1.03g;12ミリモル)を量りとった。撹拌しながら、三方コックにポンプを取り付け、減圧した後にコックを切り替え酸素風船から酸素を導入した。この操作を3回繰り返し、フラスコ内の空気を酸素へ置換した。80℃に設定したオイルバスに浸し、30時間保持した。   15 g of this filtrate (raw material, 5-hydroxymethylfurfural 0.77 g; 6 mmol) was weighed into a 25 mL flask equipped with a condenser and an oxygen balloon with a three-way cock. Further, palladium acetate (0.069 g; 0.3 mmol) and sodium hydrogen carbonate (1.03 g; 12 mmol) were weighed. While stirring, a pump was attached to the three-way cock, and after reducing the pressure, the cock was switched and oxygen was introduced from the oxygen balloon. This operation was repeated three times to replace the air in the flask with oxygen. It was immersed in an oil bath set at 80 ° C. and held for 30 hours.

その後、5N水酸化ナトリウム水溶液2.4mL(水添加量は原料の3.2重量倍、強塩基添加量は原料1モルに対して2モル、水酸化ナトリウム0.48g:12ミリモル)を添加し、さらに7時間保持した。この混合物を室温まで冷却した後、水10mLで希釈した。この溶液に塩酸をpH1以下になるまで添加した。析出した粗製2,5−フランジカルボン酸の収量は0.45g、収率は47モル%であった。フルクトースからの収率は41モル%であった。   Thereafter, 2.4 mL of 5N sodium hydroxide aqueous solution (the amount of water added is 3.2 times the weight of the raw material, the amount of strong base added is 2 mol per mol of the raw material, and sodium hydroxide 0.48 g: 12 mmol) is added. For an additional 7 hours. The mixture was cooled to room temperature and diluted with 10 mL of water. Hydrochloric acid was added to this solution until the pH was 1 or less. The yield of precipitated crude 2,5-furandicarboxylic acid was 0.45 g, and the yield was 47 mol%. The yield from fructose was 41 mol%.

実施例3
冷却管、三方コック付酸素風船を取り付けた25mLのフラスコを用意した。このフラスコに、原料の2−カルボキシ−5−ホルミルフラン(0.7g;5ミリモル)と、酢酸パラジウム(0.056g;0.25ミリモル)、炭酸水素ナトリウム(0.84g;10ミリモル)、ジメチルスルホキシド/水:9/1の混合溶液10mL(水分含量は原料の1.4重量倍)を量りとった。撹拌しながら、三方コックにポンプを取り付け、減圧した後にコックを切り替え酸素風船から酸素を導入した。この操作を3回繰り返し、フラスコ内の空気を酸素へ置換した。80℃に設定したオイルバスに浸し、34時間保持した。
Example 3
A 25 mL flask equipped with a cooling tube and an oxygen balloon with a three-way cock was prepared. To this flask, raw materials 2-carboxy-5-formylfuran (0.7 g; 5 mmol), palladium acetate (0.056 g; 0.25 mmol), sodium hydrogen carbonate (0.84 g; 10 mmol), dimethyl 10 mL of a mixed solution of sulfoxide / water: 9/1 (the water content is 1.4 times the weight of the raw material) was weighed. While stirring, a pump was attached to the three-way cock, and after reducing the pressure, the cock was switched and oxygen was introduced from the oxygen balloon. This operation was repeated three times to replace the air in the flask with oxygen. It was immersed in an oil bath set at 80 ° C. and held for 34 hours.

得られた生成物は、液体クロマトグラフィーで分析し、標準物質の検量線から収率を計算した。その結果、2,5−フランジカルボン酸の収率は27モル%であった。   The obtained product was analyzed by liquid chromatography, and the yield was calculated from the calibration curve of the standard substance. As a result, the yield of 2,5-furandicarboxylic acid was 27 mol%.

実施例4
冷却管、三方コック付酸素風船を取り付けた25mLのフラスコを用意した。このフラスコに、原料のベンジルアルコール(0.54g;5ミリモル)と、酢酸パラジウム(0.056g;0.25ミリモル)、炭酸水素ナトリウム(0.84g;10ミリモル)、ジメチルスルホキシド/水:9/1の混合溶液10mL(水分含量は原料の1.9重量倍)を量りとった。撹拌しながら、三方コックにポンプを取り付け、減圧した後にコックを切り替え酸素風船から酸素を導入した。この操作を3回繰り返し、フラスコ内の空気を酸素へ置換した。80℃に設定したオイルバスに浸し、69時間保持した。
Example 4
A 25 mL flask equipped with a cooling tube and an oxygen balloon with a three-way cock was prepared. Into this flask, raw benzyl alcohol (0.54 g; 5 mmol), palladium acetate (0.056 g; 0.25 mmol), sodium hydrogen carbonate (0.84 g; 10 mmol), dimethyl sulfoxide / water: 9 / 10 mL of the mixed solution of 1 (the water content was 1.9 times the weight of the raw material) was weighed. While stirring, a pump was attached to the three-way cock, and after reducing the pressure, the cock was switched and oxygen was introduced from the oxygen balloon. This operation was repeated three times to replace the air in the flask with oxygen. It was immersed in an oil bath set at 80 ° C. and held for 69 hours.

得られた生成物は、液体クロマトグラフィーで分析し、標準物質の検量線から収率を計算した。その結果、安息香酸の収率は66モル%、ベンズアルデヒドの収率は10モル%であった。   The obtained product was analyzed by liquid chromatography, and the yield was calculated from the calibration curve of the standard substance. As a result, the yield of benzoic acid was 66 mol%, and the yield of benzaldehyde was 10 mol%.

実施例5
実施例1と同じ条件で強塩基水溶液の替わりに水2mL(水添加量は原料の3.2重量倍)を添加して行った。80℃に設定したオイルバスに浸し、25時間保持した。
Example 5
Under the same conditions as in Example 1, 2 mL of water was added instead of the strong base aqueous solution (the amount of water added was 3.2 times the weight of the raw material). It was immersed in an oil bath set at 80 ° C. and held for 25 hours.

得られた生成物は、液体クロマトグラフィーで分析し、標準物質の検量線から収率を計算した。その結果、2,5−フランジカルボン酸の収率は18モル%であった。   The obtained product was analyzed by liquid chromatography, and the yield was calculated from the calibration curve of the standard substance. As a result, the yield of 2,5-furandicarboxylic acid was 18 mol%.

実施例6
実施例1と同じ条件で強塩基水溶液を添加せずに反応を行った(水分含量は原料の0.08重量倍)。80℃に設定したオイルバスに浸し、25時間保持した。得られた生成物を液体クロマトグラフィーで分析し、反応液の重量と2,5−フランジカルボン酸の濃度から計算した結果、収率は7モル%であった。
Example 6
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 without adding an aqueous strong base solution (the water content was 0.08 times the weight of the raw material). It was immersed in an oil bath set at 80 ° C. and held for 25 hours. As a result of analyzing the obtained product by liquid chromatography and calculating from the weight of the reaction solution and the concentration of 2,5-furandicarboxylic acid, the yield was 7 mol%.

実施例7
実施例3と同じ条件で、ジメチルスルホキシド/水:9/1の混合溶液の替わりにジメチルスルホキシド(水分含量は原料の0.07重量倍)を溶媒として反応を行った。80℃に設定したオイルバスに浸し、66時間保持した。得られた生成物を液体クロマトグラフィーで分析し、標準物質の検量線から収率を計算した。その結果、2,5−フランジカルボン酸の収率は1.2モル%であった。
Example 7
Under the same conditions as in Example 3, the reaction was carried out using dimethyl sulfoxide (water content 0.07 times by weight of the raw material) instead of the mixed solution of dimethyl sulfoxide / water: 9/1 as a solvent. It was immersed in an oil bath set at 80 ° C. and held for 66 hours. The obtained product was analyzed by liquid chromatography, and the yield was calculated from the calibration curve of the standard substance. As a result, the yield of 2,5-furandicarboxylic acid was 1.2 mol%.

本発明は、100℃以上の沸点を有する高沸点の非プロトン性極性溶媒中で芳香族アルコール又は芳香族アルデヒドからカルボン酸を製造することができるので、芳香族カルボン酸の製造方法に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY Since the present invention can produce a carboxylic acid from an aromatic alcohol or an aromatic aldehyde in a high-boiling aprotic polar solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher, it can be used in a method for producing an aromatic carboxylic acid. Can do.

Claims (8)

カルボン酸の製造方法であって、原料の下記一般式(1)
Figure 0005078490
(式中、Ar1は置換基を有しても良い芳香環を表す。)で表される芳香族アルコール又は下記一般式(2)
Figure 0005078490
(式中、Ar2は置換基を有しても良い芳香環を表す。)で表される芳香族アルデヒドを、沸点100℃以上の非プロトン性極性溶媒の存在下で触媒を介して酸化する工程と、前記原料に対して0.01重量倍以上20重量倍以下の水を添加する工程とを有することを特徴とするカルボン酸の製造方法。
A method for producing a carboxylic acid, which is a raw material represented by the following general formula (1)
Figure 0005078490
(Wherein Ar 1 represents an aromatic ring which may have a substituent) or the following general formula (2)
Figure 0005078490
(In the formula, Ar 2 represents an aromatic ring which may have a substituent.) The aromatic aldehyde represented by the formula is oxidized via a catalyst in the presence of an aprotic polar solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher. A method for producing a carboxylic acid, comprising a step and a step of adding 0.01 to 20 times by weight of water to the raw material.
カルボン酸の製造方法であって、原料の下記一般式(1)
Figure 0005078490
(式中、Ar1は置換基を有しても良い芳香環を表す。)で表される芳香族アルコール又は下記一般式(2)
Figure 0005078490
(式中、Ar2は置換基を有しても良い芳香環を表す。)で表される芳香族アルデヒドを、沸点100℃以上の非プロトン性極性溶媒および前記原料に対して0.01重量倍以上20重量倍以下の水の存在下で触媒を介して酸化する工程を有することを特徴とするカルボン酸の製造方法。
A method for producing a carboxylic acid, which is a raw material represented by the following general formula (1)
Figure 0005078490
(Wherein Ar 1 represents an aromatic ring which may have a substituent) or the following general formula (2)
Figure 0005078490
(In the formula, Ar 2 represents an aromatic ring which may have a substituent.) 0.01 wt.% Of the aromatic aldehyde represented by an aprotic polar solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher and the raw material A method for producing a carboxylic acid, which comprises a step of oxidizing via a catalyst in the presence of water of not less than twice and not more than 20 weight times.
前記水を原料のアルデヒド存在時に添加する請求項1または2記載のカルボン酸の製造方法。   The method for producing a carboxylic acid according to claim 1 or 2, wherein the water is added when the aldehyde as a raw material is present. 前記水の量が原料に対して1重量倍以上10重量倍以下である請求項1乃至3のいずれかの項に記載のカルボン酸の製造方法。   The method for producing a carboxylic acid according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of water is 1 to 10 times the weight of the raw material. 前記触媒がパラジウム化合物である請求項1乃至4のいずれかの項に記載のカルボン酸の製造方法。   The method for producing a carboxylic acid according to any one of claims 1 to 4, wherein the catalyst is a palladium compound. 前記非プロトン性極性溶媒がジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドンおよびジメチルホルムアミドから選択される1種または2種以上である請求項1乃至5のいずれかの項に記載のカルボン酸の製造方法。   The method for producing a carboxylic acid according to any one of claims 1 to 5, wherein the aprotic polar solvent is one or more selected from dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone and dimethylformamide. 芳香族アルコールが5−ヒドロキシメチル−2−フルフラールである請求項1乃至6のいずれかの項に記載のカルボン酸の製造方法。   The method for producing a carboxylic acid according to any one of claims 1 to 6, wherein the aromatic alcohol is 5-hydroxymethyl-2-furfural. 前記水が、原料1モルに対して0.5モル以上4モル以下の強塩基を含む請求項1に記載のカルボン酸の製造方法。   The method for producing a carboxylic acid according to claim 1, wherein the water contains 0.5 to 4 mol of a strong base with respect to 1 mol of the raw material.
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