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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023102520
(43)【公開日】2023-07-25
(54)【発明の名称】フランジカルボン酸の製造方法
(51)【国際特許分類】
C07D 307/68 20060101AFI20230718BHJP
【ＦＩ】
C07D307/68
【審査請求】有
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022003051
(22)【出願日】2022-01-12
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-07-15
(71)【出願人】
【識別番号】593045341
【氏名又は名称】明和製紙原料株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】511110441
【氏名又は名称】駒津 慎
(74)【代理人】
【識別番号】110000567
【氏名又は名称】弁理士法人サトー
(72)【発明者】
【氏名】岡田 達
(72)【発明者】
【氏名】宮藤 久士
(72)【発明者】
【氏名】細谷 隆史
(57)【要約】
【課題】環境への負荷および投入エネルギーが小さく、より簡易な条件でＦＤＣＡを生成するとともに、一連の工程でフラン化合物の酸化からＦＤＣＡの単離まで達成するＦＤＣＡの製造方法を提供する。
【解決手段】一実施形態によるＦＤＣＡの製造方法は、混合工程、酸化工程、および分離工程を含む。混合工程は、フラン化合物、ＴＥＭＰＯ類縁体、炭酸水素ナトリウム、および酸化剤を、水と５０℃以下で混合し、反応液を生成する。酸化工程は、反応液を、反応温度を０～５０℃、反応時間を０．５～２４時間として、撹拌し、フラン化合物を酸化してＦＤＣＡを生成する。酸化工程の後、酸化剤を還元する還元剤を加え、酸化工程を停止する。分離工程は、反応液に酸を加えて酸性にし、反応液に溶解するＦＤＣＡを析出させる。
【選択図】図１
【解決手段】一実施形態によるＦＤＣＡの製造方法は、混合工程、酸化工程、および分離工程を含む。混合工程は、フラン化合物、ＴＥＭＰＯ類縁体、炭酸水素ナトリウム、および酸化剤を、水と５０℃以下で混合し、反応液を生成する。酸化工程は、反応液を、反応温度を０～５０℃、反応時間を０．５～２４時間として、撹拌し、フラン化合物を酸化してＦＤＣＡを生成する。酸化工程の後、酸化剤を還元する還元剤を加え、酸化工程を停止する。分離工程は、反応液に酸を加えて酸性にし、反応液に溶解するＦＤＣＡを析出させる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フラン化合物、ＴＥＭＰＯ類縁体、炭酸水素ナトリウム、および酸化剤を、水と５０℃以下で混合し、反応液を生成する混合工程と、
前記反応液を、反応温度を０～５０℃、反応時間を０．５～２４時間として、撹拌し、前記フラン化合物を酸化してフランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）を生成する酸化工程と、
前記酸化工程を終えた反応液に酸を加えて酸性にし、前記反応液に溶解する前記ＦＤＣＡを析出させる分離工程と、
を含むＦＤＣＡの製造方法。
前記反応液を、反応温度を０～５０℃、反応時間を０．５～２４時間として、撹拌し、前記フラン化合物を酸化してフランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）を生成する酸化工程と、
前記酸化工程を終えた反応液に酸を加えて酸性にし、前記反応液に溶解する前記ＦＤＣＡを析出させる分離工程と、
を含むＦＤＣＡの製造方法。
【請求項2】
前記混合工程は、前記フラン化合物、前記ＴＥＭＰＯ類縁体および前記炭酸水素ナトリウムを、水に混合する第一混合工程と、
前記第一混合工程で生成した水溶液に、前記酸化剤を加える第二混合工程と、
を含む請求項１記載のＦＤＣＡの製造方法。
前記第一混合工程で生成した水溶液に、前記酸化剤を加える第二混合工程と、
を含む請求項１記載のＦＤＣＡの製造方法。
【請求項3】
前記混合工程は、前記ＴＥＭＰＯ類縁体、前記炭酸水素ナトリウムおよび前記酸化剤を、水に混合する第一混合工程と、
前記第一混合工程で混合された水溶液に、前記フラン化合物の水溶液を加える第二混合工程と、
を含む請求項１記載のＦＤＣＡの製造方法。
前記第一混合工程で混合された水溶液に、前記フラン化合物の水溶液を加える第二混合工程と、
を含む請求項１記載のＦＤＣＡの製造方法。
【請求項4】
前記酸化工程における前記反応温度は、２０～３５℃の室温である請求項１～３のいずれか一項記載のＦＤＣＡの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、フランジカルボン酸の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
フランジカルボン酸（ＦＤＣＡ：Furan-2,5-DiCarboxylic Acid）は、バイオプラスチックの原料として活用が研究されている。ＦＤＣＡは、例えば生物由来の化合物であるヒドロキシメチルフルフラール（５－ＨＭＦ：5-HydroxyMethyl-2-Furaldehyade）などのフラン化合物を原料物質として、これを酸化することによって生成される。
【0003】
従来、ＦＤＣＡは、例えば５－ＨＭＦを、重金属を触媒として空気中の酸素を用いて酸化することが一般的であった。しかし、重金属の触媒は、高価であるだけでなく、環境や人体への影響も大きいことから、生成したＦＤＣＡの後処理が煩雑であるという問題がある。そこで、例えばＴＥＭＰＯ（2,2,6,6-TetraMethylPiperidine-1-Oxyl）などの有機触媒を用いてＦＤＣＡを酸化することが提案されている（特許文献１参照）。
【0004】
しかしながら、特許文献１の場合、親水性と疎水性の２つの液相において、臭化物や塩化物などのハロゲン化物の存在下で相間移動触媒を用いることを前提としている。また、特許文献１の場合、その条件として、ｐＨが９を超える高いアルカリ環境下での反応が必要となる。そのため、特許文献１の場合、相間移動触媒の安定性の維持、あるいは疎水性の溶媒の加水分解の回避などの観点から、低温での酸化が求められる。その結果、冷却のために、投入エネルギーの増大を招くという問題がある。さらに、特許文献１の場合、疎水性の有機溶媒を用いることを前提としており、設備の複雑化を招くとともに、環境への負荷が大きいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開ＷＯ２０１９／０７２９２０明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
そこで、環境への負荷および投入エネルギーが小さく、より簡易な条件でＦＤＣＡを生成するとともに、一連の工程でフラン化合物の酸化からＦＤＣＡの単離まで達成するＦＤＣＡの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するために本実施形態では、反応液の溶媒として水を用いている。これにより、環境への負荷が大きく可燃性が高い疎水性溶媒を使用する必要がない。また、フラン化合物からＦＤＣＡへの酸化は、室温に近い温度でも実行可能となる。そして、酸化されたＦＤＣＡを含む反応液に酸を加えて酸性環境とすることにより、不溶となったＦＤＣＡは結晶となって析出する。そのため、生成したＦＤＣＡは、複雑な工程を招くことなく、簡単に単離される。したがって、環境への負荷および投入エネルギーを小さくすることができ、より簡易な条件でＦＤＣＡを生成することができるとともに、フラン化合物の酸化からＦＤＣＡの単離までを一連の工程で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】一実施形態によるＦＤＣＡの製造方法の手順を示す概略図
【図2】一実施形態によるＦＤＣＡの製造方法の実施例を示す概略図
【図3】一実施形態によるＦＤＣＡの製造方法の実施例を示す概略図
【図4】一実施形態によるＦＤＣＡの製造方法の実施例を示す概略図
【図5】一実施形態によるＦＤＣＡの製造方法の実施例を示す概略図
【図6】一実施形態によるＦＤＣＡの製造方法の実施例を示す概略図
【図7】一実施形態によるＦＤＣＡの製造方法の実施例を示す概略図
【図8】一実施形態によるＦＤＣＡの製造方法の実施例を示す概略図
【図9】一実施形態によるＦＤＣＡの製造方法の実施例を示す概略図
【図10】一実施形態によるＦＤＣＡの製造方法の比較例を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、ＦＤＣＡの製造方法の一実施形態を説明する。
図１に示すように、一実施形態によるＦＤＣＡの製造方法は、混合工程（Ｓ１０１）、酸化工程（Ｓ１０２）、停止工程（Ｓ１０３）および分離工程（Ｓ１０４）を含んでいる。これら混合工程、酸化工程、停止工程および分離工程は、一連の工程として実行される。
図１に示すように、一実施形態によるＦＤＣＡの製造方法は、混合工程（Ｓ１０１）、酸化工程（Ｓ１０２）、停止工程（Ｓ１０３）および分離工程（Ｓ１０４）を含んでいる。これら混合工程、酸化工程、停止工程および分離工程は、一連の工程として実行される。
【0010】
（混合工程）
混合工程は、フラン化合物、ＴＥＭＰＯ類縁体、炭酸水素ナトリウムおよび酸化剤を、溶媒としての水に混合する。ＴＥＭＰＯ類縁体は、例えば２，２，６，６－テトラメチルピペリヂン－１－オキシルを代表とする化合物である。この他に、ＴＥＭＰＯ類縁体としては、例えば２，２，６，６－テトラメチルピペリジン－１－オキシ－４－オル（ＴＥＭＰＯＬ）、ｌ－オキシル－２，２，６，６－テトラメチルピペリジン－４－ｏｎ（ＴＥＭＰＯＮ）、ｌ－オキシル－２，２，６，６－テトラメチル－４－カルボキシル－ピペリジン（４－カルボキシ－ＴＥＭＰＯ）、１－オキシル－２，２，５，５－テトラメチルピロリジン、４－メトキシ－２，２，６，６－テトラメチルピペリジン－Ｎ－オキシル、４－オキソ－２，２，６，６－テトラメチルピペリジン－Ｎ－オキシル、ｌ－オキソ－２，２，５，５－テトラメチル－３－カルボキシルピロリジン（３－カルボキシ－ＰＲＯＸＹＬ）、４－ベンゾイルオキシ－２，２，６，６－テトラメチルピペリジン－Ｎ－オキシドなどが挙げられる。
混合工程は、フラン化合物、ＴＥＭＰＯ類縁体、炭酸水素ナトリウムおよび酸化剤を、溶媒としての水に混合する。ＴＥＭＰＯ類縁体は、例えば２，２，６，６－テトラメチルピペリヂン－１－オキシルを代表とする化合物である。この他に、ＴＥＭＰＯ類縁体としては、例えば２，２，６，６－テトラメチルピペリジン－１－オキシ－４－オル（ＴＥＭＰＯＬ）、ｌ－オキシル－２，２，６，６－テトラメチルピペリジン－４－ｏｎ（ＴＥＭＰＯＮ）、ｌ－オキシル－２，２，６，６－テトラメチル－４－カルボキシル－ピペリジン（４－カルボキシ－ＴＥＭＰＯ）、１－オキシル－２，２，５，５－テトラメチルピロリジン、４－メトキシ－２，２，６，６－テトラメチルピペリジン－Ｎ－オキシル、４－オキソ－２，２，６，６－テトラメチルピペリジン－Ｎ－オキシル、ｌ－オキソ－２，２，５，５－テトラメチル－３－カルボキシルピロリジン（３－カルボキシ－ＰＲＯＸＹＬ）、４－ベンゾイルオキシ－２，２，６，６－テトラメチルピペリジン－Ｎ－オキシドなどが挙げられる。
【0011】
フラン化合物は、例えば５－ＨＭＦが代表的に用いられる。フラン化合物は、５－ＨＭＦに限らず、例えば５－ホルミル－２－フランカルボン酸（ＦＦＣＡ）、２，５－フランジアルデヒド（ＦＤＡＬ）など、官能基の酸化によって最終的にＦＤＣＡを生成する中間体なども用いることができる。酸化剤は、次亜塩素酸または次亜塩素酸塩の水溶液である。酸化剤は、次亜塩素酸または次亜塩素酸塩の単体であってもよく、次亜塩素酸の水溶液または次亜塩素酸塩の水溶液であってもよい。酸化剤は、多くなるほどフラン化合物の酸化が促進されるものの、過剰に多くなると副反応が生じやすくなり、副反応物の生成および生成したＦＤＣＡの分解などが生じるおそれがある。そこで、酸化剤は、フラン化合物として５－ＨＭＦを用いる場合、このフラン化合物に対し、１～１０モル当量を加えることが好ましく、３～５モル当量を加えることがより好ましい。また、酸化剤のモル当量は、出発物質となるフラン化合物に応じて、変更することが好ましい。
【0012】
これら、炭酸水素ナトリウム、ＴＥＭＰＯ類縁体、フラン化合物および酸化剤は、水と混合される。つまり、反応液は、水に炭酸水素ナトリウム、ＴＥＭＰＯ類縁体、フラン化合物および酸化剤を含む水溶液である。
【0013】
混合工程では、反応液を室温に近い温度で撹拌することにより、混合される。混合工程は、０～５０℃の範囲であればよく、室温である２０～３５℃の範囲がより好ましい。なお、混合工程における０℃とは、厳密な０℃ではなく、例えば２～３℃程度と氷で冷却できる１０℃以下の温度であればよい。また、フラン化合物を含む反応液は、炭酸水素ナトリウムを加えることにより、反応液はｐＨ９．０未満の弱アルカリ性となる。
【0014】
本実施形態の場合、混合工程は、混合方法Ａまたは混合方法Ｂのいずれかを用いて実施される。
（混合方法Ａ）
混合方法Ａは、反応液に含まれる原料となるフラン化合物の濃度が比較的小さいときに用いられる。混合方法Ａは、第一混合工程および第二混合工程に細分される。混合方法Ａは、第一混合工程において、フラン化合物、ＴＥＭＰＯ類縁体および炭酸水素ナトリウムを、水に混合する。第二混合工程では、第一混合工程で混合された水溶液に、酸化剤が加えられる。この第二混合工程では、酸化剤は、水溶液を０～５０℃に保持した状態で撹拌しながら、水溶液に加えられる。このように、混合方法Ａの場合、酸化剤は、フラン化合物、ＴＥＭＰＯ類縁体および炭酸水素ナトリウムを含む水溶液に加えられる。
（混合方法Ａ）
混合方法Ａは、反応液に含まれる原料となるフラン化合物の濃度が比較的小さいときに用いられる。混合方法Ａは、第一混合工程および第二混合工程に細分される。混合方法Ａは、第一混合工程において、フラン化合物、ＴＥＭＰＯ類縁体および炭酸水素ナトリウムを、水に混合する。第二混合工程では、第一混合工程で混合された水溶液に、酸化剤が加えられる。この第二混合工程では、酸化剤は、水溶液を０～５０℃に保持した状態で撹拌しながら、水溶液に加えられる。このように、混合方法Ａの場合、酸化剤は、フラン化合物、ＴＥＭＰＯ類縁体および炭酸水素ナトリウムを含む水溶液に加えられる。
【0015】
混合方法Ａの場合、フラン化合物は、水溶液における濃度が０．０１～５質量％である。特に、混合方法Ａの場合、フラン化合物は、水溶液における濃度が０．１～１質量％であることが好ましい。また、ＴＥＭＰＯ類縁体は、フラン化合物を含む水溶液１００ｍｌあたり、０．１～３００ｍｇが加えられる。特に、ＴＥＭＰＯ類縁体は、水溶液１００ｍｌあたりの添加量が、１～４０ｍｇであることが好ましい。さらに、炭酸水素ナトリウムは、フラン化合物を含む水溶液１００ｍｌあたり、０．１～３０ｇが加えられる。特に、炭酸水素ナトリウムは、水溶液１００ｍｌあたりの添加量が、１～１０ｇであることが好ましい。
【0016】
（混合方法Ｂ）
混合方法Ｂは、反応液に含まれる原料となるフラン化合物の濃度が比較的高いときに用いられる。混合方法Ｂは、混合方法Ａと同様に第一混合工程および第二混合工程に細分される。混合方法Ｂは、第一混合工程において、ＴＥＭＰＯ類縁体、炭酸水素ナトリウムおよび酸化剤を、水に混合する。第二混合工程では、第一混合工程において混合された水溶液に、フラン化合物の水溶液が加えられる。この第二混合工程では、フラン化合物の水溶液は、第一混合工程で生成した水溶液を０～５０℃に保持した状態で撹拌しながら加えられる。このように、混合方法Ｂの場合、フラン化合物の水溶液は、ＴＥＭＰＯ類縁体、炭酸水素ナトリウムおよび酸化剤を含む水溶液に加えられる。
混合方法Ｂは、反応液に含まれる原料となるフラン化合物の濃度が比較的高いときに用いられる。混合方法Ｂは、混合方法Ａと同様に第一混合工程および第二混合工程に細分される。混合方法Ｂは、第一混合工程において、ＴＥＭＰＯ類縁体、炭酸水素ナトリウムおよび酸化剤を、水に混合する。第二混合工程では、第一混合工程において混合された水溶液に、フラン化合物の水溶液が加えられる。この第二混合工程では、フラン化合物の水溶液は、第一混合工程で生成した水溶液を０～５０℃に保持した状態で撹拌しながら加えられる。このように、混合方法Ｂの場合、フラン化合物の水溶液は、ＴＥＭＰＯ類縁体、炭酸水素ナトリウムおよび酸化剤を含む水溶液に加えられる。
【0017】
混合方法Ｂの場合、フラン化合物は、水溶液における濃度が０．１～９５質量％の範囲とすることができ、５～９５質量％であることが好ましい。特に、混合方法Ｂの場合、フラン化合物は、水溶液における濃度が５～５０質量％であることがより好ましい。また、ＴＥＭＰＯ類縁体は、フラン化合物を含む水溶液１００ｍｌあたり、３０～３５００ｍｇが加えられる。炭酸水素ナトリウムは、フラン化合物を含む水溶液１００ｍｌあたり、１～１２０ｇが加えられる。
【0018】
混合方法Ａまたは混合方法Ｂで生成された反応液は、過剰な炭酸水素ナトリウムを含んでいる。具体的には、反応液は、上記した割合で添加することにより、原料となるフラン化合物に対し、２～２０当量の炭酸水素ナトリウムが添加される。この場合、反応液は、フラン化合物に対し、５～１０当量の炭酸水素ナトリウムを含むことが好ましい。また、混合方法Ａまたは混合方法Ｂで生成された反応液は、上記した割合で添加することにより、原料となるフラン化合物に対し、０．０１～１当量のＴＥＭＰＯを含んでいる。この場合、反応液は、フラン化合物に対し、０．０２～０．２当量のＴＥＭＰＯを含むことが好ましい。
【0019】
（酸化工程）
酸化工程は、混合工程で生成された反応液に含まれるフラン化合物を酸化する工程である。酸化剤は、例えば上述のように次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）または次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）が用いられる。酸化剤は、反応液に含まれるフラン化合物に対し、上記した割合で添加することにより、１～１０モル当量が加えられる。酸化工程では、反応液に含まれるフラン化合物がＴＥＭＰＯ類縁体を触媒として酸化剤によって酸化される。すなわち、酸化工程では、フラン化合物の官能基として含まれるケトン基またはヒドロキシメチル基は、カルボキシル基に酸化される。これにより、フラン化合物は、酸化され、ＦＤＣＡとなる。
酸化工程は、混合工程で生成された反応液に含まれるフラン化合物を酸化する工程である。酸化剤は、例えば上述のように次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）または次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＯＣｌ）が用いられる。酸化剤は、反応液に含まれるフラン化合物に対し、上記した割合で添加することにより、１～１０モル当量が加えられる。酸化工程では、反応液に含まれるフラン化合物がＴＥＭＰＯ類縁体を触媒として酸化剤によって酸化される。すなわち、酸化工程では、フラン化合物の官能基として含まれるケトン基またはヒドロキシメチル基は、カルボキシル基に酸化される。これにより、フラン化合物は、酸化され、ＦＤＣＡとなる。
【0020】
酸化工程は、反応温度が０～５０℃に設定される。反応温度は、特に２０～３５℃程度の室温に設定することが好ましい。反応温度を２０～３５℃の室温に設定することにより、酸化工程において加熱や冷却が不要となり、投入エネルギーの低減が図られる。また、酸化工程は、反応時間が０．５～２４時間に設定される。このように、酸化工程では、混合工程で混合された反応液が、０～５０℃、好ましくは室温で０．５～２４時間撹拌される。これにより、酸化工程では、フラン化合物がＦＤＣＡに酸化される。
【0021】
また、フラン化合物を含む反応液は、酸化工程におけるｐＨが９．０未満である。具体的には、酸化工程における反応液のｐＨは、７．０～９．０であり、７．０～８．４であることが好ましい。これは、本実施形態では、反応液に炭酸水素ナトリウムを加えていることによるものである。つまり、フラン化合物を含む反応液に炭酸水素ナトリウムを加えることにより、この反応液は中性に近い弱アルカリ性となる。フラン化合物の酸化は、アルカリ性の環境下で進行する。
【0022】
本実施形態では、炭酸水素ナトリウムを用いることにより、水溶液のｐＨを９．０未満の弱アルカリ性の環境としている。そして、弱アルカリ性の環境下でフラン化合物を酸化することにより、反応温度は室温に近い温度に設定している。このように、本実施形態では、弱アルカリ性の環境下においてフラン化合物を酸化することにより、投入エネルギーの低減を図ることができる。
【0023】
（停止工程）
停止工程は、フラン化合物の酸化を停止する工程である。フラン化合物の酸化が過剰に進行すると、フラン化合物または生成したＦＤＣＡを由来とする目的外の副生成物などの不純物の生成を招く。そこで、停止工程では、還元剤を加えることにより、酸化工程を停止する。具体的には、停止工程で加える還元剤は、例えばハイポ（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）または亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ３）などを用いることができる。なお、停止工程は、省略することができる。すなわち、酸化剤の量を適切に設定することにより、酸化工程におけるフラン化合物の酸化によって酸化剤はすべて消費される。そのため、酸化剤の量を適切に設定した場合、還元剤の添加は省略することができる。
停止工程は、フラン化合物の酸化を停止する工程である。フラン化合物の酸化が過剰に進行すると、フラン化合物または生成したＦＤＣＡを由来とする目的外の副生成物などの不純物の生成を招く。そこで、停止工程では、還元剤を加えることにより、酸化工程を停止する。具体的には、停止工程で加える還元剤は、例えばハイポ（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）または亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ３）などを用いることができる。なお、停止工程は、省略することができる。すなわち、酸化剤の量を適切に設定することにより、酸化工程におけるフラン化合物の酸化によって酸化剤はすべて消費される。そのため、酸化剤の量を適切に設定した場合、還元剤の添加は省略することができる。
【0024】
（分離工程）
分離工程は、反応液に残留するＦＤＣＡを分離する工程である。フラン化合物の酸化によって生成したＦＤＣＡは、アルカリ性の環境下において反応液に溶解している。反応液を減圧下で濃縮し、酸を加えることにより、反応液は酸性の環境となる。そのため、反応液に溶解しているＦＤＣＡは、結晶となって析出する。このとき、用いる酸は、塩酸（ＨＣｌ）や硫酸（Ｈ２ＳＯ４）など任意に用いることができる。析出したＦＤＣＡは、例えばろ過などによって収集される。収集されたＦＤＣＡは、例えば洗浄、再結晶、乾燥などの後工程を経て精製品となる。
分離工程は、反応液に残留するＦＤＣＡを分離する工程である。フラン化合物の酸化によって生成したＦＤＣＡは、アルカリ性の環境下において反応液に溶解している。反応液を減圧下で濃縮し、酸を加えることにより、反応液は酸性の環境となる。そのため、反応液に溶解しているＦＤＣＡは、結晶となって析出する。このとき、用いる酸は、塩酸（ＨＣｌ）や硫酸（Ｈ２ＳＯ４）など任意に用いることができる。析出したＦＤＣＡは、例えばろ過などによって収集される。収集されたＦＤＣＡは、例えば洗浄、再結晶、乾燥などの後工程を経て精製品となる。
【0025】
（実施例）
以下、実施例および比較例について説明する。実施例および比較例では、用いる原料、触媒、溶媒、温度、反応時間などの条件を変更しながら、得られたＦＤＣＡの収率Ｙおよび純度Ｐを評価した。収率Ｙは、分離工程を経た後に最終的に単離された物質の質量Ｗ１、および化学反応として理論的に得られるＦＤＣＡの質量Ｗ２を用いて、Ｙ＝Ｗ１／Ｗ２×１００として算出した。また、純度Ｐは、ＮＭＲを用いて観測された不純物をＦＦＣＡおよびＤＫＨＤＣＡとして、ピークの積分値の比率を案分することにより、
Ｐ＝ＦＤＣＡ×１５６．０９／（ＦＤＣＡ×１５６．０９＋ＦＦＣＡ×１４０．０９＋ＤＫＨＤＣＡ×１７２．０９）
として算出した。ここで、ＦＤＣＡ（δ：7.3ppm）のピークの積分値は２Ｈとした。ＦＦＣＡ（δ：7.4、7.6、9.8ppm）のピークの積分値の平均値は１Ｈとした。ＤＫＨＤＣＡ（δ：6.7ppm）のピークの積分値は２Ｈとした。ＤＫＨＤＣＡは、ジケトヘキセンジカルボン酸（Diketohexendicalboxylic Acid）である。
以下、実施例および比較例について説明する。実施例および比較例では、用いる原料、触媒、溶媒、温度、反応時間などの条件を変更しながら、得られたＦＤＣＡの収率Ｙおよび純度Ｐを評価した。収率Ｙは、分離工程を経た後に最終的に単離された物質の質量Ｗ１、および化学反応として理論的に得られるＦＤＣＡの質量Ｗ２を用いて、Ｙ＝Ｗ１／Ｗ２×１００として算出した。また、純度Ｐは、ＮＭＲを用いて観測された不純物をＦＦＣＡおよびＤＫＨＤＣＡとして、ピークの積分値の比率を案分することにより、
Ｐ＝ＦＤＣＡ×１５６．０９／（ＦＤＣＡ×１５６．０９＋ＦＦＣＡ×１４０．０９＋ＤＫＨＤＣＡ×１７２．０９）
として算出した。ここで、ＦＤＣＡ（δ：7.3ppm）のピークの積分値は２Ｈとした。ＦＦＣＡ（δ：7.4、7.6、9.8ppm）のピークの積分値の平均値は１Ｈとした。ＤＫＨＤＣＡ（δ：6.7ppm）のピークの積分値は２Ｈとした。ＤＫＨＤＣＡは、ジケトヘキセンジカルボン酸（Diketohexendicalboxylic Acid）である。
【0026】
（実施例１）
実施例１は、混合方法Ａを用いた。実施例１は、図２に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
実施例１は、混合方法Ａを用いた。実施例１は、図２に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
【0027】
反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて１０ｍｌに調整し、濃塩酸を１ｍｌ加えて酸性にした。これにより、反応液には、ＦＤＣＡが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水１ｍｌで２回洗浄を行ない、減圧乾燥してＦＤＣＡを得た。実施例１におけるＦＤＣＡの収率は、６８％であった。
【0028】
（実施例２）
実施例２は、混合方法Ａを用いた。実施例２は、図２に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、０．５時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
実施例２は、混合方法Ａを用いた。実施例２は、図２に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、０．５時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
【0029】
反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて１０ｍｌに調整し、濃塩酸を１ｍｌ加えて酸性にした。これにより、反応液には、ＦＤＣＡが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水１ｍｌで２回洗浄を行ない、減圧乾燥してＦＤＣＡを得た。実施例２におけるＦＤＣＡの収率は、８３％であった。
【0030】
（実施例３）
実施例３は、混合方法Ａを用いた。実施例３は、図２に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、２４時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
実施例３は、混合方法Ａを用いた。実施例３は、図２に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、２４時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
【0031】
反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて１０ｍｌに調整し、濃塩酸を１ｍｌ加えて酸性にした。これにより、反応液には、ＦＤＣＡが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水１ｍｌで２回洗浄を行ない、減圧乾燥してＦＤＣＡを得た。実施例３におけるＦＤＣＡの収率は、７５％であった。
【0032】
実施例１～実施例３は、酸化工程における反応時間がＦＤＣＡの収率に与える影響を考察している。これら実施例１～実施例３によると、酸化工程における反応時間は、ＦＤＣＡの収率に与える影響が小さいことがわかる。酸化工程における反応時間が短いと、ＦＦＣＡのような中間体が混入し、生成物の純度が低下する。また、酸化工程における反応時間が長くなると、酸化剤の量に応じて酸化反応が進行し、生成したＦＤＣＡの分解が進行すると考えられる。
【0033】
（実施例４）
実施例４は、混合方法Ａを用いた。実施例４は、図３に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、１０℃以下の氷冷で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、氷冷で１０℃以下に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
実施例４は、混合方法Ａを用いた。実施例４は、図３に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、１０℃以下の氷冷で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、氷冷で１０℃以下に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
【0034】
反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて１０ｍｌに調整し、濃塩酸を１ｍｌ加えて酸性にした。これにより、反応液には、ＦＤＣＡが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水１ｍｌで２回洗浄を行ない、減圧乾燥してＦＤＣＡを得た。実施例４におけるＦＤＣＡの収率は、９１％であった。
【0035】
（実施例５）
実施例５は、混合方法Ａを用いた。実施例５は、図３に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、５０℃で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、５０℃に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
実施例５は、混合方法Ａを用いた。実施例５は、図３に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、５０℃で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、５０℃に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
【0036】
反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて１０ｍｌに調整し、濃塩酸を１ｍｌ加えて酸性にした。これにより、反応液には、ＦＤＣＡが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水１ｍｌで２回洗浄を行ない、減圧乾燥してＦＤＣＡを得た。実施例５におけるＦＤＣＡの収率は、７５％であった。
【0037】
実施例４～実施例５は、酸化工程における反応温度がＦＤＣＡの収率に与える影響を考察している。これら実施例４～実施例５によると、酸化工程における反応温度が低くなるほど、ＦＤＣＡの収率は高くなる傾向にあることがわかる。これは、酸化工程における反応温度が高くなると、ＦＤＣＡ以外の副生成物の生成が進むとともに、生成したＦＤＣＡの分解が進むためと考えられる。
【0038】
（実施例６）
実施例６は、混合方法Ａを用いた。実施例６は、図４に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水２５ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
実施例６は、混合方法Ａを用いた。実施例６は、図４に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水２５ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
【0039】
反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて１０ｍｌに調整し、濃塩酸を１ｍｌ加えて酸性にした。これにより、反応液には、ＦＤＣＡが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水１ｍｌで２回洗浄を行ない、減圧乾燥してＦＤＣＡを得た。実施例６におけるＦＤＣＡの収率は、６８％であった。
【0040】
（実施例７）
実施例７は、混合方法Ａを用いた。実施例７は、図４に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
実施例７は、混合方法Ａを用いた。実施例７は、図４に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
【0041】
反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて１０ｍｌに調整し、濃塩酸を１ｍｌ加えて酸性にした。これにより、反応液には、ＦＤＣＡが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水１ｍｌで２回洗浄を行ない、減圧乾燥してＦＤＣＡを得た。実施例７におけるＦＤＣＡの収率は、３７％であった。
【0042】
実施例６～実施例７は、反応液の溶媒として用いる水の量がＦＤＣＡの収率に与える影響を考察している。これら実施例６～実施例７によると、溶媒として用いる水の量は、ＦＤＣＡの収率に影響を与えることがわかる。基準となる実施例１に対して水の量を半分とした実施例６は、収率に大きな影響は見られなかった。一方、実施例１に対して水の量を１／１０とした実施例７は、収率が低下した。これは、水の量が減少することにより、未反応のＦＦＣＡと過剰な反応によって生成するＤＫＨＤＣＡが溶媒中に混在し、ＦＤＣＡの酸化が妨げられるからと考えられる。
【0043】
（実施例８）
実施例８は、混合方法Ａを用いた。実施例８は、図５に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を１．９ｍｌ（３．０ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
実施例８は、混合方法Ａを用いた。実施例８は、図５に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を１．９ｍｌ（３．０ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
【0044】
反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて１０ｍｌに調整し、濃塩酸を１ｍｌ加えて酸性にした。これにより、反応液には、ＦＤＣＡが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水１ｍｌで２回洗浄を行ない、減圧乾燥してＦＤＣＡを得た。実施例８におけるＦＤＣＡの収率は、７４％であった。
【0045】
（実施例９）
実施例９は、混合方法Ａを用いた。実施例９は、図５に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を３．１ｍｌ（５．０ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを２ｍｌ（１．９ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
実施例９は、混合方法Ａを用いた。実施例９は、図５に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を３．１ｍｌ（５．０ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを２ｍｌ（１．９ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
【0046】
反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて１０ｍｌに調整し、濃塩酸を１ｍｌ加えて酸性にした。これにより、反応液には、ＦＤＣＡが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水１ｍｌで２回洗浄を行ない、減圧乾燥してＦＤＣＡを得た。実施例９におけるＦＤＣＡの収率は、４２％であった。
【0047】
実施例８～実施例９は、酸化工程で加える酸化剤の量がＦＤＣＡの収率に与える影響を考察している。これら実施例８～実施例９によると、酸化工程で加える酸化剤の量は、ＦＤＣＡの収率に影響を与えることがわかる。すなわち、５－ＨＭＦに対して酸化剤が３当量程度であるとき、ＦＤＣＡの収率は実施例１と大差ないものの、未反応のＦＦＣＡが生じた。このことから、５－ＨＭＦに対して酸化剤が３当量程度では、酸化剤がやや不足すると考えられる。一方、５－ＨＭＦに対して酸化剤が５当量程度と過剰になると、ＦＤＣＡの収率は低下する。これは、酸化剤が過剰になると、ＦＤＣＡ以外の副生成物の生成が進むとともに、生成したＦＤＣＡの分解が進むためと考えられる。なお、実施例９では、酸化剤の量に応じて、停止工程で添加する還元剤の量も変更している。
【0048】
（実施例１０）
実施例１０は、混合方法Ａを用いた。実施例１０は、図６に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを７．８ｍｇ（０．０５ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
実施例１０は、混合方法Ａを用いた。実施例１０は、図６に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを７．８ｍｇ（０．０５ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
【0049】
反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて１０ｍｌに調整し、濃塩酸を１ｍｌ加えて酸性にした。これにより、反応液には、ＦＤＣＡが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水１ｍｌで２回洗浄を行ない、減圧乾燥してＦＤＣＡを得た。実施例１０におけるＦＤＣＡの収率は、６４％であった。
【0050】
（実施例１１）
実施例１１は、混合方法Ａを用いた。実施例１１は、図６に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１．６ｍｇ（０．０１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
実施例１１は、混合方法Ａを用いた。実施例１１は、図６に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１．６ｍｇ（０．０１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
【0051】
反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて１０ｍｌに調整し、濃塩酸を１ｍｌ加えて酸性にした。これにより、反応液には、ＦＤＣＡが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水１ｍｌで２回洗浄を行ない、減圧乾燥してＦＤＣＡを得た。実施例１１におけるＦＤＣＡの収率は、７５％であった。
【0052】
実施例１０～実施例１１は、ＴＥＭＰＯの量がＦＤＣＡの収率に与える影響を考察している。これら実施例１０～実施例１１によると、ＴＥＭＰＯの量は、酸化工程における反応に寄与できる量であれば、ＦＤＣＡの収率に与える影響が小さいことがわかる。但し、ＴＥＭＰＯの量を減らすと、未反応のＦＦＣＡが増加する傾向にあることから、ＴＥＭＰＯの減少にあわせて反応時間の延長などを図ることが好ましいと思われる。
【0053】
（実施例１２）
実施例１２は、混合方法Ａを用いた。実施例１２は、図７に示すようにフラン化合物としてＦＦＣＡを１４０ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を０．６ｍｌ（１．０ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（０．９ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
実施例１２は、混合方法Ａを用いた。実施例１２は、図７に示すようにフラン化合物としてＦＦＣＡを１４０ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を０．６ｍｌ（１．０ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（０．９ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
【0054】
反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて１０ｍｌに調整し、濃塩酸を１ｍｌ加えて酸性にした。これにより、反応液には、ＦＤＣＡが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水１ｍｌで２回洗浄を行ない、減圧乾燥してＦＤＣＡを得た。実施例１２におけるＦＤＣＡの収率は、８６％であった。
【0055】
（実施例１３）
実施例１３は、混合方法Ａを用いた。実施例１３は、図７に示すようにフラン化合物としてＦＤＡＬを１２４ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を１．２ｍｌ（２．０ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（０．９ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
実施例１３は、混合方法Ａを用いた。実施例１３は、図７に示すようにフラン化合物としてＦＤＡＬを１２４ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を１．２ｍｌ（２．０ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（０．９ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
【0056】
反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて１０ｍｌに調整し、濃塩酸を１ｍｌ加えて酸性にした。これにより、反応液には、ＦＤＣＡが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水１ｍｌで２回洗浄を行ない、減圧乾燥してＦＤＣＡを得た。実施例１３におけるＦＤＣＡの収率は、７９％であった。
【0057】
実施例１２～実施例１３は、原料物質であるフラン化合物がＦＤＣＡの収率に与える影響を考察している。これら実施例１２～実施例１３によると、５－ＨＭＦに限らず、その他のフラン化合物も本実施形態に適用可能であることがわかる。なお、実施例１２～実施例１３では、原料物質であるフラン化合物に応じて、酸化工程で添加する酸化剤の量および停止工程で添加する還元剤の量も変更している。
【0058】
（実施例１４）
実施例１４は、混合方法Ａを用いた。実施例１４は、図８に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム１６８ｍｇ（２ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
実施例１４は、混合方法Ａを用いた。実施例１４は、図８に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム１６８ｍｇ（２ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
【0059】
反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて１０ｍｌに調整し、濃塩酸を１ｍｌ加えて酸性にした。これにより、反応液には、ＦＤＣＡが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水１ｍｌで２回洗浄を行ない、減圧乾燥してＦＤＣＡを得た。実施例１４におけるＦＤＣＡの収率は、５１％であった。
【0060】
実施例１４は、反応液に添加する炭酸水素ナトリウムの添加量がＦＤＣＡの収率に与える影響を考察している。実施例１４によると、反応液に含まれる炭酸水素ナトリウムが減少すると、フラン化合物の酸化は進行するものの、ＦＤＣＡの収率が低下することがわかる。このことから、フラン化合物の酸化は弱アルカリ性の環境下が適していると考えられる。
【0061】
（実施例１５）
実施例１５は、混合方法Ｂを用いた。実施例１５は、図９に示すように１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、フラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）加えた。このとき、５－ＨＭＦは、２５．２質量％の水溶液として０．５ｍｌ加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
実施例１５は、混合方法Ｂを用いた。実施例１５は、図９に示すように１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、炭酸水素ナトリウム５９０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。反応液は、室温で撹拌しながら、フラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）加えた。このとき、５－ＨＭＦは、２５．２質量％の水溶液として０．５ｍｌ加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
【0062】
反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて１０ｍｌに調整し、濃塩酸を１ｍｌ加えて酸性にした。これにより、反応液には、ＦＤＣＡが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水１ｍｌで２回洗浄を行ない、減圧乾燥してＦＤＣＡを得た。実施例１５におけるＦＤＣＡの収率は、７７％であった。
【0063】
実施例１５では、フラン化合物である５－ＨＭＦの濃度を高めた混合方法Ｂについて考察した。反応液において溶媒である水が十分に存在すれば、５－ＨＭＦの濃度が高い場合でも、混合の手順を変更することにより、５－ＨＭＦを酸化することができる。このことから、供給される５－ＨＭＦの濃度に応じて、混合方法Ａまたは混合方法Ｂを選択することにより、フラン化合物の酸化を促進することができる。
【0064】
（比較例１）
比較例１は、混合方法Ａを用いた。比較例１は、図１０に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。すなわち、比較例１は、反応液を弱アルカリ性とする炭酸水素ナトリウムを含んでいない。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
比較例１は、混合方法Ａを用いた。比較例１は、図１０に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。すなわち、比較例１は、反応液を弱アルカリ性とする炭酸水素ナトリウムを含んでいない。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
【0065】
反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて１０ｍｌに調整し、濃塩酸を１ｍｌ加えて酸性にした。これにより、反応液には、ＦＤＣＡが結晶として析出した。析出した結晶は、ろ過によって収集した後、水１ｍｌで２回洗浄を行ない、減圧乾燥してＦＤＣＡを得た。比較例１におけるＦＤＣＡの収率は、２８％であった。
【0066】
このように、炭酸水素ナトリウムを添加しない比較例１は、収率が低下することがわかる。これは、炭酸水素ナトリウムを添加しない場合、反応液のｐＨが７．０より小さな酸性になりやすく、５－ＨＭＦの酸化が妨げられるためと考えられる。
【0067】
（比較例２）
比較例２は、混合方法Ａを用いた。比較例２は、図１０に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、水酸化ナトリウム２８０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。すなわち、比較例２は、炭酸水素ナトリウムに代えて水酸化ナトリウムを含んでいる。そのため、比較例２の場合、反応液は、ｐＨが１０以上の強アルカリの環境となる。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
比較例２は、混合方法Ａを用いた。比較例２は、図１０に示すようにフラン化合物として５－ＨＭＦを１２６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）、ＴＥＭＰＯ類縁体としてＴＥＭＰＯを１５．６ｍｇ（０．１ｍｍｏｌ）、水酸化ナトリウム２８０ｍｇ（７ｍｍｏｌ）を、水５０ｍｌに室温で撹拌しながら混合し、反応液とした。すなわち、比較例２は、炭酸水素ナトリウムに代えて水酸化ナトリウムを含んでいる。そのため、比較例２の場合、反応液は、ｐＨが１０以上の強アルカリの環境となる。反応液は、室温で撹拌しながら、酸化剤として１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を２．０ｍｌ（３．２ｍｍｏｌ）加えた。反応液は、室温に維持したまま、１時間、撹拌し、還元剤として１０質量％の亜硫酸水素ナトリウムを１ｍｌ（１ｍｍｏｌ）加えて、酸化工程における反応を停止させた。
【0068】
反応液は、減圧下で濃縮した後、水を用いて１０ｍｌに調整し、濃塩酸を１ｍｌ加えて酸性にした。比較例２の場合、酸性の環境下としても、反応液には結晶がほとんど析出しない。そのため、結晶を分離したろ液を減圧濃縮して乾固した後、褐色の粉末を得た。この褐色の粉末は、ＦＤＣＡと思われるＮＭＲのピークが含まれていたものの微量であり、多成分の混合物であった。
【0069】
このように、アルカリ源として水酸化ナトリウムを用いた比較例２は、ＦＤＣＡがほとんど得られなかった。これは、水酸化ナトリウムを添加した比較例２は、強アルカリの環境下となり、５－ＨＭＦの酸化よりも、副反応が優位に進行したためと考えられる。
【0070】
以上の通り、比較例１および比較例２から、本実施形態のように炭酸水素ナトリウムを用いて反応液をｐＨ９．０未満の弱アルカリ性の環境とすることにより、５－ＨＭＦの所望の酸化が促進され、ＦＤＣＡの収率が向上することがわかる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【手続補正書】
【提出日】2022-03-16
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フラン化合物、ＴＥＭＰＯ類縁体、炭酸水素ナトリウム、および酸化剤を、水と５０℃以下で混合し、単一の水相からなる反応液を生成する混合工程と、
前記反応液を、反応温度を２０～３５℃の室温、ｐＨを９．０未満、反応時間を０．５～２４時間として、撹拌し、前記フラン化合物を酸化してフランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）を生成する酸化工程と、
前記酸化工程を終えた反応液に酸を加えて酸性にし、前記反応液に溶解する前記ＦＤＣＡを析出させる分離工程と、
を含むＦＤＣＡの製造方法。
前記反応液を、反応温度を２０～３５℃の室温、ｐＨを９．０未満、反応時間を０．５～２４時間として、撹拌し、前記フラン化合物を酸化してフランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）を生成する酸化工程と、
前記酸化工程を終えた反応液に酸を加えて酸性にし、前記反応液に溶解する前記ＦＤＣＡを析出させる分離工程と、
を含むＦＤＣＡの製造方法。
【請求項2】
前記混合工程は、前記フラン化合物、前記ＴＥＭＰＯ類縁体および前記炭酸水素ナトリウムを、水に混合する第一混合工程と、
前記第一混合工程で生成した水溶液に、前記酸化剤を加える第二混合工程と、
を含む請求項１記載のＦＤＣＡの製造方法。
前記第一混合工程で生成した水溶液に、前記酸化剤を加える第二混合工程と、
を含む請求項１記載のＦＤＣＡの製造方法。
【請求項3】
前記混合工程は、前記ＴＥＭＰＯ類縁体、前記炭酸水素ナトリウムおよび前記酸化剤を、水に混合する第一混合工程と、
前記第一混合工程で混合された水溶液に、前記フラン化合物の水溶液を加える第二混合工程と、
を含む請求項１記載のＦＤＣＡの製造方法。
前記第一混合工程で混合された水溶液に、前記フラン化合物の水溶液を加える第二混合工程と、
を含む請求項１記載のＦＤＣＡの製造方法。