(57)【要約】  本発明は、フルクトース及び／又はグルコース及び／又はマンノースの脱水による５‐ヒドロキシメチルフルフラールの製造方法に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
５‐ヒドロキシメチルフルフラールの製造方法であって、
ｉ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、フルクトースを含む組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、前記水相は塩を含み、１．０‐１０の範囲のｐＨを有する、
を含む、方法。
【請求項２】
５‐ヒドロキシメチルフルフラールの製造方法であって、
ｉ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、フルクトースを含む組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、前記水相は塩を含み、前記反応媒体は酸性触媒を含まず、又は強酸を含まない、
を含む、方法。
【請求項３】
ｉｉ）ステップｉ）における前記反応槽から５‐ヒドロキシメチルフルフラールを除去すること、
を更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
フルクトースを含む前記組成物が、グルコース又はマンノースも含む、請求項１‐３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
−ｉ）グルコースイソメラーゼにより触媒される酵素反応に、グルコースを含む組成物を供すること、又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応に、マンノースを含む組成物を供すること、
をステップｉ）の前に更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ｉｉｉ）ステップｉ）における前記反応槽からグルコース又はマンノースを除去すること、及び
ｉｖ）ステップｉｉｉ）で得た前記グルコース及びマンノースを、グルコースイソメラーゼ又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応によって以下：
ａ）５‐ヒロドキシメチルフルフラール、
ｂ）フルクトース
へ変換すること、
を更に含む、請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
５‐ヒドロキシメチルフルフラールの製造方法であって、以下：
ｘ）グルコースイソメラーゼにより触媒される酵素反応に、グルコースを含む組成物を供すること、又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応に、マンノースを含む組成物を供すること、
ｙ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、フルクトースを含む組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、前記水相は塩を含む、
を含む、方法。
【請求項８】
Ｉ）グルコースイソメラーゼにより触媒される酵素反応に、グルコースを含む組成物を供すること、又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応に、マンノースを含む組成物を供すること、
ＩＩ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、ステップＩ）で得た前記組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、前記水相は塩を含む、
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
Ａ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、フルクトース及びグルコース、又はフルクトース及びマンノースを含む組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、前記水相は塩を含み、
Ｂ）ステップＡ）における前記反応槽からグルコース又はマンノースを除去すること、及び
Ｃ）ステップＢ）で得た前記グルコース又はマンノースを、グルコースイソメラーゼ又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応によって以下：
ａ）５‐ヒドロキシメチルフルフラール、又は
ｂ）フルクトース
へ変換すること、
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ステップＩＩ）及びＡ）における前記反応媒体の前記水相が、１．０‐１０の範囲のｐＨを有する、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップの１又は２以上が連続的に行われる、請求項１‐１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記反応媒体の前記水相中の塩濃度が、１‐２０ｗ／ｗ％の範囲である、請求項１‐１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
５‐ヒドロキシメチルフルフラールに関して、前記反応媒体の前記水相及び前記有機相の分配係数が、少なくとも１．０である、請求項１‐１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１‐１３のいずれか一項に記載の方法に従って得たＨＭＦを、２，５‐フランジカルボン酸（ＦＤＡ）、２，５‐ジメチルフラン、２，５‐ジメチルテトラヒドロフラン、ギ酸、レブリン酸、２，５‐ビス（ヒドロキシメチル）フラン、２‐メチルフラン、２‐ヒドロキシメチルフランに変換することを含む方法。
【請求項１５】
ポリマービルディングブロック、可塑剤、バイオディーゼルへの水素化、更にフランジアミン、フランジオール、水素化産物への反応のための、請求項１４に記載の方法に従って得た２，５‐フランジカルボン酸の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、５‐ヒドロキシメチルフルフラールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな産業に必要である多くの化合物は、長い間、石油化学産業から得られる。しかしながら、原油の価格の上昇及び石油化学と再生可能資源との交換の一般的な意識のため、再生可能資源に基づいて化合物を製造する要請がいまだにある。
【０００３】
５‐ヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ）は、糖類の脱水に由来して再生可能バイオマス資源から誘導できるので、そのような化合物の例である。ＨＭＦは、例えば、銅‐ルテニウム（ＣｕＲｕ）触媒を通してＣ‐Ｏ結合の水素化分解により、２，５‐ジメチルフランに変換でき（Ｒｏｍａｎ‐Ｌｅｓｈｋｏｖ  Ｙ  ｅｔ  ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ，２００７，４４７（７１４７），９８２‐Ｕ５）、そしてそれは、液体バイオ燃料であり、又は酸化により２，５‐フランジカルボン酸になる（Ｂｏｉｓｅｎ  Ａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ａｎｄ  Ｄｅｓｉｇｎ，２００９，８７（９），１３１８‐１３２７）。後者の化合物、２，５‐フランジカルボン酸は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などのポリエステルの製造におけるテレフタル酸の代替品として使用できる。
【０００４】
米国特許出願公開第２００８／００３３１８８号では、反応性水相及び有機溶媒抽出相を含む二相性反応槽を使用して、糖類をフラン誘導体、例えば５‐ヒドロキシメチルフルフラールに変換するための触媒による処理工程（ｐｒｏｃｅｓｓ）を開示する。
【０００５】
Ｒｏｍａｎ‐Ｌｅｓｈｋｏｖ  Ｙ  ａｎｄ  Ｄｕｍｅｓｉｃ  ＪＡ，２００９，Ｔｏｐ  Ｃａｔａｌ，５２；２９７−３０３では、米国特許出願公開第２００８／００３３１８８号と同様の主題を開示する。
【０００６】
米国特許出願公開第２００９／００３０２１５号では、フルクトースの水溶液、並びに水性及び有機相のエマルションを形成するための水非混和性有機溶媒を有する無機酸触媒を混合または攪拌することで、ＨＭＦを製造するための方法を開示する。
【０００７】
米国特許第７，３１７，１１６号では、フラン誘導体に炭水化物を変換する脱水反応のために工業的に便利なフルクトース源を利用する方法を開示する。
【０００８】
Ｈｕａｎｇ  Ｒ  ｅｔ  ａｌ．，２０１０，Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍ．，４６，１１１５‐１１１７では、グルコースを５‐ヒドロキシメチルフルフラールに変換するための酵素及び酸触媒作用の統合を開示する。
【０００９】
高フルクトースコーンシロップの工業的製造では、グルコースが、しばしばキシロースイソメラーゼ酵素（Ｅ．Ｃ．５．３．１．５）により触媒される処理工程によりフルクトースに変換され、そしてそれは、これらの理由により、通常「グルコースイソメラーゼ」と呼ばれる。
【００１０】
グルコースは、可逆反応で、フルクトースに異性化できる。工業的条件下、平衡は、ほぼ５０％フルクトースである。過剰な反応時間を避けるために、変換は、普通、約４５％フルクトースの収率で停止される。
【００１１】
グルコースイソメラーゼは、固定化形態で工業的に使用される比較的少数の酵素の一つである。固定化のための一つの理由は、酵素を不活性化する有機酸及びカルボニル化合物へのフルクトースの分解を防止するために、反応時間を最小にすることである。
【００１２】
ＧＩカラムに対する基質は、ベッドの目詰まり及び酵素の不安定化を避けるために高度に精製される。推奨伝導率は、＜５０μＳ／ｃｍである。
【００１３】
最も一般的に使用されるグルコースイソメラーゼの説明を、以下の表１で提供する。説明は、文献及び製品からの情報に基づいており、及び正確な使用方法の説明でなければならない必要はない。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
フルクトース製造の他の方法は、グルコース及びフルクトースを５０：５０の比率で含む組成物を得るための、スクロースの加水分解である。
【００１６】
フルクトース製造の更なる方法は、フルクトースへの、マンノースイソメラーゼでのマンノースの触媒変換である。
【発明の概要】
【００１７】
本発明は、以下のステップ：
ｉ）反応媒体（ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｍｅｄｉｕｍ）を含む反応槽中での処理工程に、フルクトースを含む組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、及び前記水相は塩を含み、及び１．０‐１０の範囲のｐＨを有する、
を含む、５‐ヒドロキシメチルフルフラールを製造するための第一方法を提供する。
【００１８】
ステップｉ）の一つの実施態様では、あるいは以下のステップ：
ｉ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、フルクトースを含む組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、及び前記水相は塩を含み、及び反応媒体は酸性触媒を含まず、又は強酸を含まない、
でもよい。
【００１９】
本発明は、また以下のステップ：
ｘ）グルコースイソメラーゼにより触媒される酵素反応に、グルコースを含む組成物を供すること、又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応に、マンノースを含む組成物を供すること、
ｙ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、フルクトースを含む組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、及び前記水相は塩を含む、
を含む、５‐ヒドロキシメチルフルフラールを製造するための第二方法を提供する。ステップｘ）及びｙ）は、任意の順序で行ってもよい。
【００２０】
本発明の第二方法の一つの実施態様では、以下のステップ：
ｉ）グルコースイソメラーゼにより触媒される酵素反応に、グルコースを含む組成物を供すること、又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応に、マンノースを含む組成物を供すること、
ｉｉ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、ステップｉ）で得た組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、及び前記水相は塩を含む、
を含む。
【００２１】
本発明の第二方法の他の実施態様では、以下のステップ：
Ａ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、フルクトース及びグルコースを含む組成物、又はフルクトース及びマンノースを含む組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、及び前記水相は塩を含み、
Ｂ）ステップＡ）における反応槽からグルコース又はマンノースを除去すること、及び
Ｃ）ステップＢ）で得たグルコース又はマンノースを、グルコースイソメラーゼ又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応によって以下：
ａ）ヒドロキシメチルフルフラール、又は
ｂ）フルクトース
へ変換すること、
を含む。
【００２２】
更に、本発明はまた、本発明の方法により得た５‐ヒドロキシメチルフルフラールの使用に関する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、関連ステップのいくつかが示されている本発明の略図を示す。ＧＩは、固定化グルコースイソメラーゼ反応槽を示し、Ｇ及びＦは、グルコース及びフルクトースをそれぞれ示す。
【図２】図２は、反応媒体の水相における塩の選択の影響を示し、糖類の変換、ＨＭＦの収率、及びＨＭＦの選択性を、すべてパーセンテージとして示す。
【図３】図３は、４５ｗ／ｗ％グルコースシロップを含む標準基質で、時間の関数として固定化グルコースイソメラーゼ（Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標））の活性を示す。本図は、実施例１２で得たデータの一部の説明である。
【図４】図４は、高濃度ＮａＣｌを含む修飾４５ｗ／ｗ％グルコースシロップ基質で、時間の関数として固定化グルコースイソメラーゼ（Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標））の活性を示す。本図は、実施例１２で得たデータの一部の説明である。
【図５】図５は、高濃度ＭｇＣｌ2，６Ｈ2Ｏを含む修飾４５ｗ／ｗ％グルコースシロップ基質で、時間の関数として固定化グルコースイソメラーゼ（Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標））の活性を示す。本図は、実施例１２で得たデータの一部の説明である。
【図６】図６は、高濃度ＫＣｌを含む修飾４５ｗ／ｗ％グルコースシロップ基質で、時間の関数として固定化グルコースイソメラーゼ（Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標））の活性を示す。本図は、実施例１２で得たデータの一部の説明である。
【図７】図７は、高濃度Ｎａ2ＳＯ4，１０Ｈ2Ｏを含む修飾４５ｗ／ｗ％グルコースシロップ基質で、時間の関数として固定化グルコースイソメラーゼ（Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標））の活性を示す。本図は、実施例１２で得たデータの一部の説明である。
【図８】図８は、高濃度ＭｇＳＯ4を含む修飾４５ｗ／ｗ％グルコースシロップ基質で、時間の関数として固定化グルコースイソメラーゼ（Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標））の活性を示す。本図は、実施例１２で得たデータの一部の説明である。
【図９】図９は、標準４５ｗ／ｗ％グルコースシロップ基質で、時間の関数としてグルコースイソメラーゼ（Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標））によるグルコースのフルクトースへの変換を示す。本図は、実施例１３で得たデータの一部の説明である。
【図１０】図１０は、０．０１％ＨＭＦを含む修飾４５ｗ／ｗ％グルコースシロップ基質で、時間の関数としてグルコースイソメラーゼ（Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標））によるグルコースのフルクトースへの変換を示す。本図は、実施例１３で得たデータの一部の説明である。
【図１１】図１１は、０．１％ＨＭＦを含む修飾４５ｗ／ｗ％グルコースシロップ基質で、時間の関数としてグルコースイソメラーゼ（Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標））によるグルコースのフルクトースへの変換を示す。本図は、実施例１３で得たデータの一部の説明である。
【図１２】図１２は、１％ＨＭＦを含む修飾４５ｗ／ｗ％グルコースシロップ基質で、時間の関数としてグルコースイソメラーゼ（Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標））によるグルコースのフルクトースへの変換を示す。本図は、実施例１３で得たデータの一部の説明である。
【図１３】図１３は、ＨＭＦ濃度の関数としてグルコースイソメラーゼ（Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標））の活性を示す。
【図１４】図１４は、実施例２０及び２１で使用したＨＭＦに変換するためのグルコース及びフルクトースの連続脱水用の実験室規模のミニプラントの仕組みを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
定義及び略語
用語「５‐ヒドロキシメチルフルフラール」、「ヒドロキシメチルフルフラール」及び「ＨＭＦ」は、本発明の文脈において互換的に使用されてもよい。ＨＭＦのＩＵＰＡＣ用語は、５‐（ヒドロキシメチル）‐２‐フルアルデヒドであり、及び本文脈においてまた使用されてもよい。
【００２５】
用語「酵素反応」は、本発明の文脈において、酵素により触媒される化学反応を指し、ここで、「化学反応」は、１又は２以上の化学物質を１又は２以上の他の化学物質に変換するための処理工程として本用語の一般的な意味解釈を指す。
【００２６】
用語「グルコースイソメラーゼ」は、本発明の文脈において、Ｄ‐キシルロースへのＤ‐キシロースの変換を触媒することができるＥ．Ｃ．５．３．１．５の酵素を指す。そのような酵素は、グルコースをフルクトースに変換するための高コーンシロップ工業で一般的に使用される。本発明の文脈において、グルコースイソメラーゼは、「ＧＩ」と略されてもよく、そしてそれは、例えばそれが固定化されているかいないかにかかわらず、任意のグルコースイソメラーゼを包含することを意図する。現在入手可能なグルコースイソメラーゼは、一般的に固定化されているので、用語「ＩＧＩ」は、本発明の文脈において、「固定化グルコースイソメラーゼ」を意味することを意図して、また使用されてもよい。
【００２７】
用語「マンノースイソメラーゼ」は、本発明の文脈において、Ｄ‐フルクトースへのＤ‐マンノースの変換を触媒することができるＥ．Ｃ．５．３．１．７の酵素を指す。
【００２８】
用語「サッカライド」は、本発明の文脈において、一般式Ｃm（Ｈ２Ｏ）nを有する有機化合物としてその周知の意味を指し、また炭水化物として知られる。従って、用語「サッカライド」は、モノサッカライド、ジサッカライド、オリゴサッカライド及びポリサッカライドを含む。
【００２９】
用語「ＨＦＣＳ」は、本発明の文脈において、高フルクトースコーンシロップを指す。
【００３０】
本発明の詳細な説明
本発明の方法
本発明は、フルクトース及び／又はグルコースの脱水、又は代替的にフルクトース及び／又はマンノースの脱水により５‐ヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ）を製造するための方法に関する。以下の場合において、わずかに異なる方法を、記載するが、それは、フルクトース及び／又はグルコース、又は代替的にフルクトース及び／又はマンノースからＨＭＦを製造するための同一の一般的な概念にすべて関する。これらの方法は、本方法のそれぞれのステップを含んでもよいすべての方法の異なるステップとして、また認識されてもよい。
【００３１】
本方法は、以下に個別に記載されているが、それぞれの方法のステップは、任意の他の方法由来のステップと組み合わせてもよく、並びに一つの方法に関して与えられる実施態様及び実施例は、任意の他の方法においてまた使用されてもよい。
【００３２】
本発明の第一方法
ステップｉ）
本発明の第一態様は、以下のステップ：
ｉ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、フルクトースを含む組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、及び前記水相は塩を含み、及び１．０‐１０の範囲のｐＨを有する、
を含む、５‐ヒドロキシメチルフルフラールを製造するための方法に関する。
【００３３】
ステップｉ）は、フルクトースから５‐ヒロドキシメチルフルフラールへの脱水をもたらす。本発明の発明者等は、塩単独で、フルクトースからＨＭＦへのこの脱水を触媒できることを驚くべきことに見出した。そのため、フルクトースからＨＭＦへの脱水を触媒するためにこれまで使用してきた酸性触媒を、反応媒体の水相に添加することを必要としない。従って、ステップｉ）の具体的な実施態様において、反応媒体は、酸性触媒、又は強酸を含まない。
【００３４】
これは、製造方法において強酸の取り扱いを避ける利点をもちろん有する。他の利点を、以下、例えばステップｉｉｉ）及びｉｖ）に関して記載する。従って、上述したステップｉ）の他の実施態様において、場合により以下：
ｉ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、フルクトースを含む組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、及び前記水相は塩を含み、及び反応媒体が酸性触媒、又は強酸を含まない、
でもよい。
【００３５】
本発明の文脈において、「酸性触媒を含まない（ｄｏｅｓ  ｎｏｔ  ｃｏｎｔａｉｎ  ａｎ  ａｃｉｄｉｃ  ｃａｔａｌｙｓｔ）」は、酸性触媒を反応媒体に添加しないことを意味する。「酸性触媒」は、特に、ｐＫａ値が５未満、例えば、ｐＫａ値が４未満、又はｐＫａ値が３未満、又はｐＫａ値が２未満を有する酸、又はｐＫａ値が１‐５の間、例えば１‐４の間、又は１‐３の間、又は１‐２の間、又は１‐１．５の間、又は２‐４の間、例えば２‐３の間、又は２．５‐３．５の間、又は１．５‐４の間、例えば１．５‐３の間、１．５‐２．５の間、又は３‐５の間、例えば３．５‐４．５の間、又は３‐４の間、又は４‐５の間を有する酸でもよい。「酸性触媒」は、特に、「強酸」でもよく、ここで強酸は、１未満のｐＫａ値を有する酸である。用語「強酸を含まない（ｄｏｅｓ  ｎｏｔ  ｃｏｍｐｒｉｓｅ  ａ  ｓｔｒｏｎｇ  ａｃｉｄ）」は、１未満のｐＫａ値を有する酸を、反応媒体に添加しないことを意味し、すなわち「強酸」は、本発明の文脈において、１未満のｐＫａ値（ｐＫａ（強酸）＜１）を有する酸として理解されるべきである。脱水処理工程の副産物として形成されてもよい酸性化合物の存在を排除しない。そのような酸性触媒の例は、これらに限定されないが、無機酸、例えばＨＣｌ、ＨＮＯ3、Ｈ2ＳＯ4、Ｈ3ＰＯ4、スルホン酸、スルホン酸樹脂、ゼオライト、酸官能化モービル組成物材料（ａｃｉｄ‐ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ  Ｍｏｂｉｌ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｍａｔｅｒｉａｌ）（ＭＣＭ’ｓ）、硫酸化ジルコニア、ヘテロポリ酸、ＮｂＯＰＯ4、リン酸バナジウムなどのリン酸塩、固体シリカ‐及びシリカ‐アルミナ、ブレンステッド又はルイス酸触媒が挙げられる。
【００３６】
反応媒体の水相中のフルクトースの溶解度は、反応媒体の有機相中よりもはるかに高くなるので、フルクトースの濃度は、一般的に反応媒体の有機相中よりも水相中ではるかに高くなる。フルクトースの５‐ヒドロキシメチルフルフラールへの脱水は、主に水相で起こる。ＨＭＦの一部が、有機相中に拡散してもよい。有機相及び水相の間のＨＭＦの境界は、分配係数、Ｒにより記載されてもよく、ここでＲ＝（有機相中のＨＭＦの濃度）／（水相中のＨＭＦの濃度）である。有機溶媒のアイデンティティ及び水相中の塩濃度が、Ｒ値に影響を及ぼす。しかしながら、本発明に照らして、Ｒは、典型的に少なくとも０．８（Ｒ≧０．８）であってもよく、例えば、少なくとも０．９（Ｒ≧０．９）、又は少なくとも１（Ｒ≧１）、又は少なくとも１．１（Ｒ≧１．１）、又は少なくとも１．２（Ｒ≧１．２）、又は少なくとも１．３（Ｒ≧１．３）、又は少なくとも１．４（Ｒ≧１．４）、特にＲは、少なくとも１．５（Ｒ≧１．５）でもよく、又はＲは、少なくとも２（Ｒ≧２）でもよい。
【００３７】
一旦フルクトースが、ＨＭＦに脱水されると、ＨＭＦは、再水和を受けることができ、それによってレブリン酸及び／又はギ酸を生成する。水相から有機相へのＨＭＦの拡散は、再水和からＨＭＦを保護するために有用である。
【００３８】
水相中の塩の存在は、水相中でのＨＭＦの溶解度を減少するためにまた更に有用であり、それによって水相中のＨＭＦ対有機相中のＨＭＦの間の平衡は、有機相中のＨＭＦに向かって変化する。他の利点は、有機相へのＨＭＦの拡散が、再水和からＨＭＦを保護することであり、従って塩の存在は、再水和からＨＭＦの保護をまたもたらす。
【００３９】
反応が行われる期間、温度、及び圧力などのステップｉ）の物理的なパラメータは、それぞれ、ＨＭＦの収率及び選択性に影響を及ぼす。しかしながら、これらのパラメータはまた、お互いに影響を及ぼす。従って、例えば高温では、ＨＭＦの同じ収率が、低温よりも、より短期間で得られるかもしれない。従って、以下で与えられる反応時間、温度及び圧力に関連のある例は、他の例を排除せず、及びそれらは、例えば、他の反応パラメータのいくつかに依拠して組み合わされてもよい。
【００４０】
例えば上述したステップｉ）は、１秒‐２０時間の間、例えば、１秒‐１５時間、又は１秒‐１０時間、又は１５秒‐２０時間、又は１５秒‐１５時間、又は１５秒‐１０時間、又は３０秒‐２０時間、又は３０秒‐１５時間、又は３０秒‐１０時間、又は４５秒‐２０時間、又は４５秒‐１５時間、又は４５秒‐１０時間、又は１分‐２０時間、又は１分‐１５時間、又は１分‐１５時間、又は１分‐１０時間、又は１分‐８時間、又は１分‐６時間、又は３０分‐８時間、又は３０分‐６時間、又は３０分‐５時間、又は４５分‐４．５時間、例えば４０分‐８０分、例えば１時間、又は１‐２時間の間、例えば１．５時間、又は１００分‐１４０分の間、例えば２時間、又は１３０分‐１７０分の間、例えば２．５時間、１６０分‐分、例えば３時間、又は１９０分‐２３０分の間、例えば３．５時間、又は２２０分‐２６０分の間、例えば４時間、又は１．５時間‐４．５時間の間などで行われてもよい。
【００４１】
更に、ステップｉ）は、７０‐３００℃の温度の範囲、例えば７０‐２８０℃の間、又は７０‐２６０℃の間、又は７０‐２５０℃の間、又は８０‐２８０℃の間、又は８０‐２６０℃の間、又は８０‐２５０℃の間、又は９０‐２８０℃の間、又は９０‐２６０℃の間、又は９０‐２５０℃の間、又は１４０‐２２０℃の間、又は１４０‐２１０℃の間、又は１５０‐２２０℃の間、又は１５０‐２１０℃の間、又は１６０‐２２０℃の間、又は１６０‐２１０℃の間、又は１７０‐２２０℃の間、又は１７０‐２１０℃の間、又は１８０‐２２０℃の間、又は１８０‐２１０℃の間、又は１８０‐２００℃の間、又は１１０‐１９０℃の間、又は１１０‐１８０℃の間、又は１１０‐１７０℃の間、又は１１０‐１６０℃の間、又は１２０‐１９０℃の間、又は１２０‐１８０℃の間、又は１２０‐１７０℃の間、又は１２０‐１６０℃の間、又は１２５‐１９０℃の間、又は１２５‐１８０℃の間、又は１２５‐１７０℃の間、又は１２５‐１６０℃の間、又は１３０‐１９０℃の間、又は１３０‐１８０℃の間、又は１３０‐１７０℃の間、又は１３０‐１６０℃の間、又は１３０‐１５０℃の間、例えば１３５‐１４５℃の間、又は１４０‐１６０℃の間、例えば１４５‐１５５℃の間、又は１５０‐１７０℃の間、例えば１５５‐１６５℃の間などで実行されてもよい。従って、温度は、１つの実施態様では、約１５０℃、１６０℃、１７０℃、１８０℃、１９０℃、又は２００℃でもよい。
【００４２】
本発明の発明者等は、温度が上昇する場合、ＨＭＦ収率及びＨＭＦ選択性が増加し、及び高温で、高いＨＭＦ収率及びＨＭＦ選択性が維持されることをまた示す（実施例２０及び２１）。典型的に、ステップｉ）は、１‐２００ａｔｍの間の圧力範囲で行われてもよい。
【００４３】
一つの実施態様では、ステップｉ）は、連続処理工程として行われてもよい。本発明の文脈において、用語「連続処理工程（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｐｒｏｃｅｓｓ）」は、任意の定義された期間の中で行われない処理工程を指す。そのような処理工程の産物は、一般的にまた処理工程から連続的に除去される。連続処理工程と対照的にバッチ処理工程は、産物が処理工程から除去された後、指定した期間中に一般的に行われる。従って、平均滞留時間で連続処理工程を特徴づけることがより妥当である。本発明の文脈において、平均滞留時間は、特に１秒‐２時間の範囲で、例えば、３０秒‐１時間の範囲で、又は４５秒‐１時間の範囲で、又は４５秒‐４５分の範囲で、又は４５秒‐３０分の範囲で、又は１‐３０分の範囲で、又は１‐２５分の範囲で、又は１‐２０分の範囲で、又は０．５‐２時間の範囲であってもよい。滞留時間は、１．５‐２．２５分の範囲で、例えば、１．８７５分、又は３‐５分の範囲で、例えば、３．７５分、又は６‐９分の範囲で、例えば、７‐８分の範囲で、例えば、７．５分、又は１３‐１７分の範囲で、例えば、１４‐１６分の範囲で、例えば、１５分であってもよい。一般的に、より短い滞留時間が、より良い。
【００４４】
ステップｉ）の処理工程は、反応槽中で行う。本発明の文脈において、用語「反応槽（ｒｅａｃｔｏｒ）」は、ＨＭＦへのフルクトース及び／又はグルコース及び／又はマンノースの脱水を行うために適当な任意の種類の容器を、原則的に指す。適当な容器の例は、当業者に周知であり、並びにこれらに限定されないが、工業生産に適したもの及び実験室規模処理工程に適したものの両方を含む。ステップｉ）で使用されるフルクトースを含む組成物は、フルクトースを含む任意の組成物でよい。
【００４５】
フルクトースは、工業規模においては、しばしば、フルクトースへのグルコースの変換の化学平衡が、典型的に約４５ｗ／ｗ％フルクトース及び５５ｗ／ｗ％グルコースを含む組成物となるため、この変換により製造される。
【００４６】
フルクトースを製造するための他の方法は、マンノースイソメラーゼにより酵素触媒作用により特に行われてもよい、フルクトースへのマンノースの変換である。この処理工程から生じる組成物は、その後、本発明のステップｉ）中で使用されてもよい。マンノースの工業的原料は、例えば、パーム核粕（ｐａｌｍ  ｋｅｒｎｅｌ  ｃａｋｅ）でもよい。
【００４７】
フルクトース及びグルコースを含む組成物を得るための他の方法は、スクロースの加水分解であり、そしてそれは、また転化糖と呼ばれるフルクトース及びグルコース５０：５０の比率の混合物を生じる。フルクトース及びグルコースへのスクロースの加水分解は、例えば、インベルターゼ（Ｅ．Ｃ．３．２．１．２６）により触媒されてもよい。フルクトース及びグルコースのこの組み合わせは、その後、本方法のステップｉ）で使用されてもよい。フルクトース及びグルコースの両方を含むこれらの組成物は、ステップｉ）におけるフルクトースを含む組成物として使用されてもよい。ＨＦＣＳ又は転化糖などの、大量のフルクトース、例えば、少なくとも４０％ｗ／ｗフルクトースを含む一般的な組成物は、グルコースイソメラーゼにより触媒される酵素反応、又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応、すなわちステップ−ｉ）を組成物に最初に行うことなしに、本発明の処理工程のステップｉ）に直接的に使用されてもよい。原則的に、フルクトースのより低い量を有する組成物が、また使用されてもよいが、しかしながら、経済的であるべきである処理工程のために、フルクトースの量が、少なくとも４０％ｗ／ｗであることが有利である。これらの組成物は、約５５ｗ／ｗ％‐９５ｗ／ｗ％のフルクトース及び約４５ｗ／ｗ％又は未満のグルコースを含む組成物を得るためにフルクトースについて、更に精製してもよい。従って、ステップｉ）の一つの実施態様では、フルクトースを含む組成物は、更にグルコース又はマンノースを含んでもよい。
【００４８】
ステップ−ｉ）及び−ｉｉ）
仮に、フルクトース及びグルコースを含む組成物、又はフルクトース及びマンノースを含む組成物が、ステップｉ）で使用されるなら、本発明の第一方法は、グルコースイソメラーゼにより触媒される酵素反応を、グルコースを含む組成物に行う、又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応を、マンノースを含む組成物に行うステップ−ｉ）などの、ステップｉ）に先立つ更なるステップを特別に含んでもよい。そのような酵素触媒反応の方法の例は、これらに限定されないが、Ｂｈｏｌａｎｄ  ＳＨ  ｅｔ  ａｌ．，Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗｓ，１９９６，６０（２），２８０‐３００及びＰｅｄｅｒｓｅｎ  Ｓ，Ｂｉｏｐｒｏｃｅｓｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９３，１６，１８５‐２０８中に記載されるものを含む。ステップ−ｉ）は、２つのステップにおける出発材料が相違することを除き、以下に記載するように、ステップｉｖ）ｂ）と同様に行ってもよい。
【００４９】
他の実施態様では、ステップｉ）は、スクロースの加水分解の他のステップ−ｉｉ）により先行されてもよい。従って、本発明の第一方法は、ステップ−ｉ）及びｉ）又は−ｉｉ）及びｉ）を含む５‐ヒドロキシメチルフルフラールを製造するための方法に関してもよい。
【００５０】
ステップ−ｉ）に関して、ステップｉｖ）に関して以下で記載される実施態様及び例が、またステップ−ｉ）で使用されてもよい。
【００５１】
ステップｉｉ）
一つの実施態様では、本発明の第一方法は、ステップｉ）における反応槽から５‐ヒドロキシメチルフルフラールを除去するｉｉ）のステップを更に含んでもよい。
【００５２】
ステップｉ）における反応槽から５‐ヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ）を除去する利点は、ＨＭＦが、レブリン酸及びギ酸に変化する再水和から保護されることである。
【００５３】
ステップｉｉ）は、特に連続処理工程としてまた実行されてもよい。連続処理工程として処理工程を行う利点は、ステップｉ）において、ＨＭＦの連続的な生成を行うことが可能であるステップｉ）における反応槽から、ＨＭＦを連続的に除去することである。仮に本方法が、連続的に行われるなら、フルクトースを含む組成物は、ステップｉ）の前に、処理工程中に連続的にまた供給されてもよい。本方法を連続的に行うことは、ＨＭＦの工業生産のために、特に関係するかもしれない。
【００５４】
仮に本発明の方法が、いわゆるバッチ処理工程として行われるなら、つまり本発明の処理工程が停止する特定の期間の後、ＨＭＦが、反応槽から反応媒体の有機相を除去することにより反応槽から単純に除去されてもよい。
【００５５】
連続処理工程のために、ＨＭＦは、ステップｉ）における反応媒体の有機相がリサイクルされる処理工程内にループを含むことにより反応槽から除去されてもよい。このリサイクルステップは、特に有機相からＨＭＦの除去ステップを含んでもよい。従って、実際には、リサイクルループは、ステップｉ）における反応媒体から有機相部分を連続的に除去すること、反応槽から除去された有機相からＨＭＦを連続的に除去すること、及びその後、ステップｉ）における反応槽内に有機相の残りの部分を連続的にリサイクルすることを含む。
【００５６】
有機相からＨＭＦを除去するための方法は、有機媒体からＨＭＦを除去する公知方法を含み、及び例えば、逆抽出、溶媒のエバポレーション、薄膜式エバポレーション、拭き取り膜式（ｗｉｐｅｄ  ｆｉｌｍ）エバポレーション、クロマトグラフィー、蒸留、不活性吸着剤に対する吸着、向流抽出又は当業者に公知である産物回収の任意の他の方法により行われてもよい。
【００５７】
ステップｉｉｉ）及びｉｖ）
仮にステップｉ）の組成物が、フルクトース及びグルコース、又はフルクトース及びマンノースを含むなら、その後グルコース及びマンノースは、ＨＭＦ又はフルクトースのいずれかに特別に変換されてもよい。グルコース又はマンノースが、例えば実施例３及び４で記載されているように、反応槽中で直接ＨＭＦに変換されてもよいが、グルコース又はマンノースは、具体的な実施態様では、ＨＭＦ又はフルクトースにそれが変換される前に、反応槽から除去されてもよい。従って、この実施態様では、本発明の処理工程は、以下のステップ：
ｉｉｉ）ステップｉ）における反応槽からグルコース及びマンノースを除去すること、及び
ｉｖ）ステップｉｉｉ）で得たグルコース及びマンノースをグルコースイソメラーゼ又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応によって以下：
ａ）ヒロドキシメチルフルフラール、又は
ｂ）フルクトース
へ変換すること、
を更に含んでもよい。
【００５８】
ステップｉｉｉ）及びｉｖ）は、ステップｉ）、ステップ−ｉ）及びｉ）、ステップ−ｉｉ）及びｉ）と組み合せて、又はステップｉ）及びｉｉ）、ステップ−ｉ）及びｉ）、ステップ−ｉ）、ｉ）及びｉｉ）、ステップ−ｉｉ）及びｉ）、又はステップ−ｉｉ）、ｉ）及びｉｉ）と組み合わせて行ってもよい。
【００５９】
任意のステップｉ），ｉｉ）、ｉｉｉ）、及びｉｖ）又はそれらの任意の組み合せは、アルゴン又は窒素雰囲気などの不活性雰囲気で行われてもよい。不活性雰囲気の利点は、一般的に、酸化を低減し、及びそれにより余計な所望しない副産物の製造を回避することである。
【００６０】
仮にステップｉ）及び／又は全処理工程が、非連続であれば、ステップｉ）で使用されるフルクトースは、ステップｉ）でＨＭＦに変換され、及びステップｉ）で反応媒体の有機相内に抽出される。これと対照的に、フルクトース及びグルコース、又はフルクトース及びマンノースをそれぞれ含む組成物中に存在するグルコース及びマンノースの大部分は、反応媒体の水相において未反応で残る。従って、仮にステップｉ）及び／又は全処理工程が、非連続ならば、ステップｉｉｉ）、すなわちステップｉ）における反応槽からグルコース又はマンノースを除去することは、単純に、反応槽の水相を除去することにより行われてもよい。
【００６１】
仮に、ステップｉ）及び／又は全処理工程が、連続処理工程であれば、ステップｉｉｉ）は、反応槽から水相部分を連続的に除去することにより、一般的に行われる。そのような方法は、当業者に周知である。
【００６２】
ステップｉｉｉ）で得たグルコース及びマンノースを５‐ヒドロキシメチルフルフラールに変換するステップｉｖ）ａ）は、フルクトースをＨＭＦに変換するための方法と類似していてもよく、例えば、それは、グルコース又はマンノースに、反応媒体を含む反応槽中での処理工程を受けることにより行われてもよいステップｉ）と同様でもよく、ここで前記反応媒体が、水相及び有機相を含み、及びここで前記有機相が塩を含む。グルコース又はマンノースをＨＭＦに変換するための処理工程は、それによって、フルクトースをＨＭＦに変換する処理工程と異なる反応槽において行われてもよい。しかしながら、フルクトースをＨＭＦに変換するための最適な条件は、必ずしも、グルコース又はマンノースをＨＭＦに変換するために最適であるものと全く同じでない。従って、以下のような、ステップｉ）のものと異なってもよいステップｉｖ）ａ）の条件を記載する。
【００６３】
ステップｉｖ）ａ）の反応媒体の水相は、１‐９の範囲のｐＨを、例えば、１‐８の範囲のｐＨを、又は１‐７の範囲のｐＨを、又は１‐６の範囲のｐＨを、１‐５の範囲のｐＨを、又は１‐４の範囲のｐＨを、又は１．５‐８の範囲のｐＨを、又は１．５‐７の範囲のｐＨを、又は１．５‐６の範囲のｐＨを、又は１．５‐５の範囲のｐＨを、又は１．５‐４の範囲のｐＨを、特別に有してもよい。更に、ステップｉｖ）ａ）の反応媒体は、具合的な実施態様では、ＡｌＣｌ3などの酸性触媒を含んでもよい。たとえステップｉｖ）ａ）用のいくつかの反応条件が、ステップｉ）のものと異なるとしても、ステップｉ）に関して記載された塩、温度、期間などの選択は、ステップｉｖ）ａ）に関してまた使用されてもよい。
【００６４】
実施例３及び４は、ステップｉ）、ｉｉ）及びｉｖ）ａ）、及びステップｉ）及びｉｖ）ａ）をそれぞれ含む本発明の方法を行うための一つの方法を記載する。従って、仮に本発明の方法が、ステップｉ）及びｉｖ）ａ）を含むなら、さらに一つの実施態様では、ステップｉ）及びｉｖ）ａ）の間に冷却ステップをまた含んでもよい。更に、実施例３及び４で示したように、ステップｉ）における反応媒体の有機相を、ステップｉｖ）ａ）の反応媒体における新しい有機相と交換することは、これがＨＭＦの収率を増加するので、有利である。本文脈において、用語「新しい（ｎｅｗ）」は、ステップｉ）で使用される反応媒体の有機相の化学組成物が、ステップｉｖ）ａ）で使用される反応媒体の有機相のものと同じでもよい新鮮な意味を指す。
【００６５】
本発明は、グルコースイソメラーゼ又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応によりグルコース又はマンノースをフルクトースに変換する２つの異なるステップ、すなわちステップｉ）及びｉｖ）ｂ）を記載する。これらの２つのステップは、これらのステップのための出発材料が、異なることを除いて、原則的に同じステップである。ステップｉ）の前のステップ、ステップ−ｉ）のための出発材料は、一般的に任意の適当な原料から得られたグルコース又はマンノースでよいが、一方で、ステップｉｖ）ｂ）で使用されるグルコース又はマンノースは、本発明の処理工程のステップｉｉｉ）から得られる、すなわちフルクトースがＨＭＦに変換される反応槽から除去される。従って、ステップｉｖ）ｂ）で使用されるグルコース又はマンノースを含む組成物は、例えば、以下の成分；ＨＭＦ、反応媒体の有機相由来の有機溶媒、及びステップｉ）生産されたフミン（ｈｕｍｉｎ）、可溶性ポリマー、レブリン酸及びギ酸などの副産物の任意の組み合わせを含んでもよい。本発明の文脈において、用語「フミン」又は「フミン（ｈｕｍｉｎｓ）」は、不溶性又は非可溶性ポリマーを指す。不溶性フミンなどのいくつかの成分は、固定化グルコースイソメラーゼ反応槽をブロックし、又はマンノースイソメラーゼの機能性に影響を与えるかもしれない。従って、具体的な実施態様では、これらの化合物の１又は２以上は、グルコースイソメラーゼ又はマンノースイソメラーゼにそれを供する前、すなわちステップｉｖ）ｂ）の前に、グルコース又はマンノースを含む組成物から除去してもよい。従って、本方法は、１又は２以上の成分の除去を含むステップｉｉｉ）及びｉｖ）ｂ）の間のステップをさらに含んでもよい。例えば、本方法は、１つの実施態様では、ステップｉｉｉ）及びｉｖ）ｂ）の間にフミンを除去するためのステップを含んでもよい。工業用目的のために、非可溶性フミンは、ろ過により典型的に除去されてもよい。本発明で使用される糖類、すなわちグルコース及び／又はフルクトース及び／又はマンノースは、スターチの糖化により得られてもよい。この場合において、可溶性ポリマーは、スターチ糖化のステップにそれらを添加することにより、本発明の処理工程において、リサイクルされてもよい。
【００６６】
ステップＩＩＩ）における反応槽から回収されたグルコース又はマンノースは、水溶液として回収されてもよく、及び従ってステップｉｖ）でグルコースイソメラーゼ又はマンノースイソメラーゼにそれを供する前に、一部の水を除去することに関連するかもしれない。これは、例えば、エバポレーションにより行われてもよい。
【００６７】
グルコースイソメラーゼ又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応により、グルコース又はマンノースをフルクトースに変換するステップは、本文脈において、特定の方法に全く限定されない。
【００６８】
担体材料としてイオン交換樹脂上に固定されたＧＩを有するカラムが、また公知であるが、現在、工業規模上で使用されるグルコースイソメラーゼは、固定化グルコースイソメラーゼ、具体的には、グルタルアルデヒド架橋セル材料に基づくグルコースイソメラーゼ（ＧＩ）である。しかしながら、本発明の方法は、固定化グルコースイソメラーゼの使用に限定されない。従って、また非固定化グルコースイソメラーゼが、本発明において使用されてもよいことが予測できる。
【００６９】
本発明において使用されてもよい適当なグルコースイソメラーゼの例は、具体的には、グルタルアルデヒドを有するセル材料の架橋により固定化されてもよい、Ｓ．ｍｕｒｉｎｕｓ、Ｓ．ｒｕｂｉｇｏｎｏｓｕｓ又はＳ．ｇｒｉｓｅｏｆｕｓｅｕｓ由来のグルコースイソメラーゼを含む。そのような市販の固定化グルコースイソメラーゼの例は、これらに限定されないが、ＮｏｖｏｚｙｍｅＡ／ＳのＳｗｅｅｔｚｙｍｅ、又はＧｅｎｅｎｃｏｒ  ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌのＧｅｎｓｗｅｅｔ、又はＧｏｄｏ  ＳｈｕｓｅｉのＡＧＩ‐Ｓ‐６００を含む。
【００７０】
グルコースをフルクトースに変換するためのグルコースイソメラーゼの使用のための処理工程条件は、例えば、出発材料及び具体的なグルコースイソメラーゼに依拠する。そのような条件は、当業者に周知である。例えば、ホウ酸塩は、フルクトース平衡を促進するために存在してもよい。本発明の発明者等は、高濃度の塩が、固定化グルコースイソメラーゼを安定化することを、驚くべきことに見出した。従って、本発明の発明者等は、伝導率が６‐２５ｍＳ／ｃｍの範囲である条件下、グルコースイソメラーゼの機能性が、影響を受けないことを見出し、そしてそれは、グルコースイソメラーゼのために一般的に推奨される５０μＳ／ｃｍの伝導率よりも約１００倍高い。
【００７１】
ステップｉ）における反応媒体の水相が、高い塩濃度を含む場合、本発明のステップｉｉｉ）で得たグルコース又はマンノースを含む組成物は、また高濃度の塩を含む。グルコースイソメラーゼは、塩濃度が、本方法のステップｉｉｉ）で得たグルコースを含む組成物のものよりも低い条件下、一般的に使用される。従って、ステップｉｉｉ）で得たグルコースを含む組成物中の高濃度の塩が、本方法のステップｉｖ）ｂ）におけるグルコースイソメラーゼの機能性に影響を及ぼさなかったことを本発明の発明者等が見出したことは、驚きであった。典型的に、グルコースイソメラーゼの使用のための現在の推奨は、伝導率が、＜５０μＳ／ｃｍであることであるが、一方で、本発明の発明者等は、グルコースイソメラーゼ（Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標））の機能性が、実施例１２で示したように、６‐２５ｍＳ／ｃｍと同じくらい高くてもよいことを見出した。更に、ＮａＣｌを有する高い塩濃度が、グルコースイソメラーゼを更に安定化させることが実際見えた。ＫＣｌ及びＮａ2ＳＯ4を有する場合、グルコースイソメラーゼ能力は、追加の塩を添加しない通常のグルコース基質と同程度であった。
【００７２】
ステップｉｖ）ｂ）に関して、出発材料は、ステップｉ）における反応槽から除去したグルコース又はマンノースであり、そしてそれは、一般的に、ステップｉ）における反応媒体の水相又は水相の一部である。反応媒体の水相は、例えば、フルクトースからＨＭＦの脱水処理工程の副産物としてしばしば形成するかもしれないレブリン酸及びギ酸のため、酸性になるかもしれない。従って、ステップｉｉｉ）における反応槽から除去されたグルコース又はマンノースを含む組成物は、例えば、ｐＨ７未満の酸性であってもよい。グルコースイソメラーゼは、典型的に、６‐９のｐＨ範囲で最適に働き、従って、ステップｉｉｉ）で得たグルコースを含む組成物のｐＨが、具体的な実施態様では、ステップｉｖ）ｂ）を行う前に、６‐９のｐＨ範囲に調節されてもよい。仮にステップｉｉｉ）で得られる組成物が、マンノースを含むなら、これは、同様に関連するであろう。ｐＨを調節するための適当な塩基の例は、これらに限定されないが、Ｎａ2ＣＯ3及びＮａＯＨを含む。本発明の利点は、本方法のステップｉ）で酸性触媒の使用を必要としないことを本発明の発明者等が見出したことである。これは、ステップｉｖ）ｂ）でグルコースイソメラーゼ又はマンノースイソメラーゼにそれを供する前に、本方法のステップｉｉｉ）で得られたグルコース又はマンノースを含む組成物に塩基を添加する必要を低減する。更に、酸性触媒を回避し、又は触媒として強酸を使用することを回避する他の利点は、ステップｉ）の反応媒体において、この実施態様では、ｐＨがさらに高いｐＨに調節される場合に、一般的に、それが、塩濃度の増加をまた生じることである。本発明の発明者等は、グルコースイソメラーゼが、以前に予想されたよりもより高い塩濃度で機能することを見出したが、実施例１２で示されたような、２５ｗ／ｗ％よりも高いなどの高すぎる塩濃度は、依然として、グルコースイソメラーゼの機能性に悪影響を及ぼすであろう。この場合において、従って、グルコースイソメラーゼにそれを供する前に、反応槽から回収されたグルコースを含む組成物から塩の一部を除去することが必要であろう。従って、酸性触媒を回避し、又は触媒として強酸を使用することを回避することにより、ステップｉ）の反応媒体において、ステップｉｖ）ｂ）にそれを供する前に、ステップｉｉｉ）で得たグルコース又はマンノースを含む組成物から、全く塩を除去しなくてよい、又は少なくともより少ない塩を除去する必要がある。
【００７３】
ステップｉｖ）ｂ）から得たフルクトースは、ステップｉ）に更に供されてもよく、それによって、ステップｉ）から除去されたグルコース又はマンノースが、ステップｉｖ）ｂ）でフルクトースに変換され、そしてそれが、その後、続いてステップｉ）でＨＭＦに変換される本方法のループを作り出す。従って、上記処理工程は、具体的な実施態様では、以下の更なるステップ：
ｖ）ステップｉ）の処理工程にステップｉｖ）ｂ）で得たフルクトースを供すること
を含んでもよい。
【００７４】
本発明の本方法において、ステップｉｉｉ）、ｉｖ）ｂ）及びｖ）、すなわち、ステップｉ）における反応槽からグルコース又はマンノースを除去し、及びその後、続いてステップｉ）で再導入されるフルクトースにそれを変換すること、を含む利点は、ステップｉ）において使用される出発材料に基づくＨＭＦの相対的な収率が、仮に例えば、グルコース又はマンノースが、リサイクルされない場合よりも高いことである。更に、ステップｉｖ）ｂ）は、グルコース又はマンノースからＨＭＦへの変換であるステップｉｖ）ａ）よりも、フミンなどの所望しない副産物のより少ない生成の利点をまた有する。
【００７５】
第一方法の実施態様
従って、本発明による方法は、以下のステップ：
ｉ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、フルクトースを含む組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、及び前記水相は塩を含み、及び１．０‐１０の範囲のｐＨを有する、
を含んでもよい。
【００７６】
他の実施態様では、本発明による方法は、以下のステップ：
ｉ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、フルクトースを含む組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、及び前記水相は塩を含み、及び１．０‐１０の範囲のｐＨを有し、
ｉｉ）ステップｉ）における反応槽から５‐ヒドロキシメチルフルフラールを除去すること、
を含む。
【００７７】
更に他の実施態様では、本発明による方法は、以下のステップ：
ｉ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、フルクトースを含む組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、及び前記水相は塩を含み、及び１．０‐１０の範囲のｐＨを有し、
ｉｉ）ステップｉ）における反応槽から５‐ヒドロキシメチルフルフラールを除去すること、
ｉｉｉ）ステップｉ）における反応槽からグルコース又はマンノースを除去すること、及び
ｉｖ）ステップｉｉｉ）で得たグルコース又はマンノースをグルコースイソメラーゼ又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応によって以下：
ａ）ヒドロキシメチルフルフラール、又は
ｂ）フルクトース
へ変換すること、
を含んでもよい。
【００７８】
更に他の実施態様では、本発明による方法は、以下のステップ：
ｉ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、フルクトースを含む組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、及び前記水相は塩を含み、及び１．０‐１０の範囲のｐＨを有し、
ｉｉｉ）ステップｉ）における反応槽からグルコース又はマンノースを除去すること、及び
ｉｖ）ステップｉｉｉ）で得たグルコース又はマンノースをグルコースイソメラーゼ又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応によって以下：
ａ）ヒドロキシメチルフルフラール、又は
ｂ）フルクトース
へ変換すること、
を含んでもよい。
【００７９】
上記の方法のいずれかでは、ステップｉ）は、あるいは以下：
ｉ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、フルクトースを含む組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、及び前記水相は塩を含み、及び反応媒体は酸性触媒を含まず、又は強酸を含まない、
でもよい。
【００８０】
上記の方法のいずれかが、上記のようにステップ−ｉ）又はステップ−ｉｉ）を更に含んでもよい。
【００８１】
更に、また上記のように、ステップｉｖ）ｂ）を含むそれらの処理工程は、また更なる実施態様では、上記のステップｖ）を含んでもよい。本発明の方法は、連続処理工程として、又はバッチ処理工程として、行われてもよい。
【００８２】
本発明の第二方法
ＨＭＦを生産するための方法に関する本発明の第二態様は、以下のステップ：
ｘ）グルコースイソメラーゼにより触媒される酵素反応に、グルコースを含む組成物を供すること、又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応に、マンノースを含む組成物を供すること、
ｙ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、フルクトースを含む組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、及び前記水相は塩を含む、
を含む。ステップｘ）及びｙ）は、任意の順序で行ってもよい。
【００８３】
１つの実施態様では、本発明の第二方法は、以下のステップ：
Ｉ）グルコースイソメラーゼにより触媒される酵素反応に、グルコースを含む組成物を供すること、又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応に、マンノースを含む組成物を供すること、
ＩＩ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、ステップｉ）で得られた組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、及び前記水相は塩を含む、
を含んでもよい。
【００８４】
この処理工程は、１つの実施態様では、さらに以下のステップ：
ＩＩＩ）ステップＩＩ）における反応槽からグルコース及びマンノースを除去すること、及び
ＩＶ）ステップＩＩＩ）で得たグルコース又はマンノースをグルコースイソメラーゼ又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応によって以下：
ａ）ヒドロキシメチルフルフラール、又は
ｂ）フルクトース
へ変換すること、
を含んでもよい。
【００８５】
ステップｘ）は、上記のステップ−ｉ）と類似である。従って、ステップ−ｉ）に関して記載された実施態様は、ステップｘ）に対して準用してもよい。
【００８６】
ステップｙ）は、ｐＨステップが、ステップｙ）で定義されていないことを除いて上記のステップｉ）と類似である。実施態様、例及びステップｉ）に関して記載された反応条件は、ステップｙ）に対して準用してもよい。
【００８７】
ステップＩ）は、上記のステップ−ｉ）と類似である。従って、ステップ−ｉ）に関して記載された実施態様は、ステップＩ）に対して準用してもよい。
【００８８】
ステップＩＩ）は、ｐＨ範囲が、ステップＩＩ）において定義されていないことを除いて、上記のステップｉ）と類似である。具体的な実施態様では、ステップＩＩ）における反応媒体の水相のｐＨは、１．０‐１０の範囲でもよい。実施態様、例及びステップｉ）に関して記載された反応条件は、ステップＩＩ）に対して準用してもよい。
【００８９】
ステップＩＩＩ）は、上記のステップｉｉｉ）と類似であり、及び実施態様、例及びステップｉｉｉ）に関して記載された反応条件は、ステップＩＩＩ）に対して準用してもよい。
【００９０】
グルコース又はマンノースからＨＭＦに変換するためのステップ；すなわちステップｉｖ）ａ）は、特別に、反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、グルコース及びマンノースを供することを含んでもよく、ここで前記反応媒体が、水相及び有機相を含み、及びここで前記水相が、塩を含む。この実施態様では、水相は、特別に、１‐９の範囲のｐＨを有してもよい。
【００９１】
ステップＩＶ）ａ）は、上記のステップｉｖ）ａ）と類似であり、及び実施態様、例及び上のステップｉｖ）ａ）に関して記載された反応条件は、ステップＩＶ）ａ）に対して準用してもよい。
【００９２】
ステップＩＶ）ｂ）は、上記のステップｉｖ）ｂ）と類似であり、及び実施態様、及びステップｉｖ）ｂ）に関して記載された反応条件は、ステップＩＶ）ｂ）に対して準用してもよい。
【００９３】
他の実施態様では、本発明の第二方法は、以下のステップ：
Ａ）反応媒体を含む反応槽中での処理工程に、フルクトース及びグルコースを含む組成物、又はフルクトース及びマンノースを含む組成物を供すること、ここで前記反応媒体は水相及び有機相を含み、及び前記水相は塩を含み、
Ｂ）ステップＡ）における反応槽からグルコース又はマンノースを除去すること、及び
Ｃ）ステップＢ）で得たグルコース又はマンノースをグルコースイソメラーゼ又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応によって以下：
ａ）ヒドロキシメチルフルフラール、又は
ｂ）フルクトース
へ変換すること、
を含むＨＭＦの製造方法に関する。
【００９４】
ステップＡ）は、ステップｉ）の実施態様とよく似ているが全く同じではなく、ここで組成物は、グルコース及びフルクトースの両方、又はマンノース及びフルクトースの両方を含む。しかしながら、具体的な実施態様では、ステップＡ）における反応媒体の水相のｐＨは、１．０‐１０の範囲である。更に、すべての実施態様、例及びステップｉ）の実施態様に関して記載された反応条件は、ここで組成物が、フルクトース及びグルコース、又はフルクトース及びマンノースを含み、ステップＡ）に対して準用してもよい。
【００９５】
ステップＢ）は、上記のステップｉｉｉ）と類似である。従って、実施態様、例及びステップｉｉｉ）に関して記載された反応条件は、ステップＢ）に対して準用してもよい。
【００９６】
ステップＣ）ａ）は、上記のステップｉｖ）ａ）と類似であり、及び実施態様、例及びステップｉｖ）ａ）に関して記載された反応条件は、ステップＩＶ）ａ）に対して準用してもよい。
【００９７】
ステップＣ）ｂ）は、上記のステップｉｖ）ｂ）と類似であり、実施態様、例及びステップｉｖ）ｂ）に関して記載された反応条件は、ステップＩＶ）ｂ）に対して準用してもよい。これらの異なるステップを行うために有用な設備は、当業者に周知である。
【００９８】
ＨＭＦの使用
上記の第一及び第二方法のいずれかにより製造されるＨＭＦは、他の産物を得るために更に処理してもよい。そのような産物の例は、それらに限定されないが、２，５‐フランジカルボン酸（ＦＤＣＡ）、ジホルミルフラン（ＤＦＦ）、ホルミルフランカルボン酸（ＦＦＣＡ）及び２，５‐ジメチルフラン（ＤＭＦ）を含む。
【００９９】
上記処理工程のいずれかにより製造されたＨＭＦは、２，５‐フランジカルボン酸、ジホルミルフラン（ＤＦＦ）又はホルミルフランカルボン酸（ＦＦＣＡ）を製造するために、特別に酸化してもよい。従って、上記の方法のいずれかは、ＨＭＦから２，５‐フランジカルボン酸を得るために、更に酸化ステップを含んでもよい。
【０１００】
ＨＭＦから２，５‐フランジカルボン酸を得るための適当な方法の例は、これらに限定されないが、米国特許第４，９７７，２８３号、及び米国特許第７，４１１，０７８号、及び米国特許出願公開第２００８／０１０３３１８号を含む。
【０１０１】
米国特許第４，９７７，２８３は、白金族の少なくとも１の金属を含む触媒の存在下、酸素で水性媒体中の５‐ヒドロキシメチルフルフラールの酸化を含む、５‐ヒドロキシメチルフルフラールの酸化のための処理工程を記載する。
【０１０２】
米国特許第７，４１１，０７８は、２，５‐フランジカルボン酸を製造するためにアルカリ環境下、金属過マンガン酸塩で、例えば５‐ヒドロキシメチルフルフラールの酸化を記載する。有利には、アルカリ環境は、少なくとも１のアルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物を含み、及び酸化は、１‐５０℃までの温度で行われる。
【０１０３】
米国特許出願公開第２００８／１００３３１８号は、反応槽内に水を含む溶媒においてＨＭＦを含む出発材料を提供することを含む、ヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ）の酸化方法を記載する。少なくとも１の空気及びＯ2が、反応槽内に提供される。出発材料は、支持材料上にＰｔを含む触媒と接触し、ここで接触は、約５０℃‐約２００℃までの反応槽温度で行われる。
【０１０４】
従って、本発明のいずれかの方法は、更なるステップとして、上記のように、ＨＭＦを２，５‐フランジカルボン酸に酸化するための処理工程を含んでもよい。更に、本発明は、本発明による任意の方法により得られる産物に関する。
【０１０５】
組成物
本発明は、フルクトース及び／又はグルコースの脱水によるヒドロキシメチルフルフラールの製造に関する。本発明の方法は、異なる出発材料、すなわちフルクトースを含む組成物、グルコースを含む組成物、マンノースを含む組成物、グルコース及びフルクトースを含む組成物、又はフルクトース及びマンノースを含む組成物を使用してもよい。これらの組成物が、共通の特定の特性を有してもよいように、以下で使用される用語「出発材料（ｓｔａｒｔｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌ）」は、すべての組成物、すなわちフルクトースを含む組成物、グルコースを含む組成物、マンノースを含む組成物、フルクトース及びグルコースを含む組成物、及びフルクトース及びマンノースを含む組成物を指す。しばしばそのような工業的に製造される組成物は、グルコース及びフルクトースの両方、又はフルクトース及びマンノースの両方、又はさらにフルクトース、グルコース及びマンノースのすべてなどの異なるサッカライドを含むが、しかしながら、本発明は、グルコース、マンノース又はフルクトースのいずれかに関して精製された組成物も使用できるが、そのような組成物に限定されない。
【０１０６】
用語「組成物」は、本発明の文脈において、そのもっとも広範な文脈において理解すべきであるが、しかしながらそれは、一般的に水溶液であってもよい。
【０１０７】
本発明において、出発材料、すなわちフルクトースを含む組成物、グルコースを含む組成物、マンノースを含む組成物、グルコース及びフルクトースを含む組成物、及びマンノース及びフルクトースを含む組成物として使用される組成物は、典型的に、少なくとも計２０ｗ／ｗ％グルコース、マンノース、及びフルクトースを含んでもよい。フルクトースを含む組成物、グルコースを含む組成物、及びグルコース及びフルクトースを含む組成物は、典型的に、計３０‐９０ｗ／ｗ％フルクトース及びグルコース、例えば４０‐９０ｗ／ｗ％フルクトース及びグルコース、又は計５０‐９０ｗ／ｗ％フルクトース及びグルコース、又は計６０‐９０ｗ／ｗ％フルクトース及びグルコース、又は計７０‐９０ｗ／ｗ％フルクトース及びグルコース、又は計８０‐９０ｗ／ｗ％フルクトース及びグルコースなどの、少なくとも計２０ｗ／ｗ％グルコース及びフルクトースを含んでもよい。フルクトースを含む組成物、マンノースを含む組成物、及びフルクトース及びマンノースを含む組成物は、典型的に少なくとも２０ｗ／ｗ％マンノース及びフルクトース、例えば、計３０‐９０ｗ／ｗ％フルクトース及びマンノース、例えば、４０‐９０ｗ／ｗ％フルクトース及びマンノース、又は計５０‐９０ｗ／ｗ％フルクトース及びマンノース、又は計６０‐９０ｗ／ｗ％フルクトース及びマンノース、又は計７０‐９０ｗ／ｗ％フルクトース及びマンノース、計８０‐９０ｗ／ｗ％フルクトース及びマンノースを含んでもよい。多くの場合において、本発明の方法で出発材料として使用される組成物が、天然原料から得られてもよいように、それらは、他のサッカライドを含むフルクトース及び／又はグルコース及び／又はマンノース以外の成分をまた含んでもよい。例えば、本発明の方法で出発材料として使用される組成物は、０‐１０ｗ／ｗ％オリゴサッカライドを含んでもよい。
【０１０８】
出発材料の選択は、ある程度、本発明の方法におけるステップの組み合わせに影響を及ぼすかもしれない。更に、本発明の方法で使用されるグルコース、フルクトース、マンノース、フルクトース及びマンノース、又はグルコース及びフルクトースを含む組成物は、上記のように、フルクトース、グルコース、及びマンノース以外のサッカライドを含んでもよい。例えば、仮に組成物が、相対的に高い量のフルクトースを含むなら、フルクトースからＨＭＦへの脱水処理工程、すなわち本発明の方法のステップｉ）、ｙ）、ＩＩ）およびＡ）のための出発材料として直接使用してもよい。本文脈において、「相対的に高い量のフルクトース（ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｈｉｇｈ  ａｍｏｕｎｔ  ｏｆ  ｆｒｕｃｔｏｓｅ）」は、典型的に、組成物中のサッカライドの全量の少なくとも４０ｗ／ｗ％がフルクトース、又はフルクトースが、組成物中のサッカライドの全量の少なくとも４０ｗ／ｗ％を構成する組成物であってもよい。
【０１０９】
従って、本発明のステップｉ）、ｙ）、ＩＩ）及びＡ）で使用される組成物、すなわちフルクトースを含む組成物、ステップＩ）から得られる組成物、フルクトース及びマンノースを含む組成物、及びグルコース及びフルクトースを含む組成物は、具体的な実施態様では、組成物中のサッカライドの全量の４０‐１００ｗ／ｗ％が、フルクトースである組成物であってもよい。より具体的に、サッカライドの全量の４５‐１００ｗ／ｗ％が、フルクトースであってもよく、又はサッカライドの全量の４５‐９５ｗ／ｗ％が、フルクトースであってもよく、又はサッカライドの全量の５０‐９５ｗ／ｗ％が、フルクトースであってもよい。
【０１１０】
フルクトースが、組成物中に存在するサッカライドの全量の４０ｗ／ｗ％超を構成する組成物の例は、これらに限定されないが、ＨＦＣＳ（高フルクトースコーンシロップ）、転化糖、イヌリン、及びフルクトースに関して精製された組成物を含む。
【０１１１】
ＨＦＣＳは、典型的に、サッカライドの全量の４０‐６０ｗ／ｗ％フルクトースを含む。更に、ＨＦＣＳにおけるフルクトースとグルコースの比率は、典型的に、４０：６０及び６０：４０の間、例えば、４４：５６及び４６：５４の間、より具体的に、４５：５５の比率である。いくつかの場合において、ＨＦＣＳにおけるフルクトースとグルコースの比率は、５３：４７‐５９：４１の範囲、４０：６０‐４４：５６の範囲であってもよい。
【０１１２】
転化糖シロップとしてまた知られる転化糖は、スクロースの加水分解により生じ、及び転化糖は、従って、典型的に、約４８：５２及び５２：４８の間の比率、例えば、４９：５１の間の比率、より具体的に５０：５０の比率でフルクトース及びグルコースを含む。従って、フルクトースは、典型的に、転化糖中のサッカライドの全量の４８‐５２ｗ／ｗ％を構成し、特にサッカライドの全量の４９‐５１ｗ／ｗ％がフルクトースであり、更により具体的に、サッカライドの全量の５０ｗ／ｗ％が、フルクトースである。グルコースは、同様に、転化糖中のサッカライドの全量の４８‐５２ｗ／ｗ％を構成し、特に、転化糖中のサッカライドの全量の４９‐５１ｗ／ｗ％、更により具体的に、転化糖中のサッカライドの全量の５０ｗ／ｗ％が、グルコースである。
【０１１３】
イヌリンは、αβ（２→１）グリコシド結合により結合したフルクトース単位を主に含み、及び典型的に末端グルコース単位を有するポリマーである。イヌリンの加水分解は、典型的に、サッカライドの全量の約９０ｗ／ｗ％、例えば、８５‐９５ｗ／ｗ％の範囲についてフルクトースであり、及びサッカライドの全量の約１０ｗ／ｗ％、例えば、５‐１５ｗ／ｗ％の範囲についてグルコースである組成物を生じる。
【０１１４】
仮に一方では、グルコース又はマンノースの相対的に高い濃度、及びフルクトースの相対的に低い濃度を含む組成物が、本発明の方法における出発材料として使用されるなら、本発明のステップｉ），ｙ）、ＩＩ）及びＡ）の脱水処理工程においてそれを使用する前に、グルコース又はマンノースの量と比較して、フルクトースの量を増加するためのステップを含むことは、有利である。組成物中のフルクトースの量を増加するための方法は、上記のステップｘ）、Ｉ）、−ｉ）及び−ｉｉ）を含むが、フルクトースの精製などの他の方法をまた含んでもよい。本文脈において、「グルコース及びマンノースの相対的に高い濃度（Ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｈｉｇｈ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｇｌｕｃｏｓｅ  ｏｒ  ｍａｎｎｏｓｅ）」は、サッカライドの全量の６０‐１００ｗ／ｗ％が、グルコース又はマンノース、例えば、サッカライドの全量の６０‐９５ｗ／ｗ％がグルコース又はマンノースである組成物を意味する。
【０１１５】
更に、本文脈において、用語「フルクトースの相対的に低い濃度（Ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｌｏｗ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｆｒｕｃｔｏｓｅ）」は、フルクトースが、サッカライドの全量の４０ｗ／ｗ％又は４０ｗ／ｗ％未満を構成する、すなわちサッカライドの全量の０‐４０ｗ／ｗ％が、フルクトースである組成物を意味する。
【０１１６】
高濃度のグルコース及び低濃度のフルクトースを含むそのような組成物の例は、それらに限定されないが、任意のスターチ原料、これらに限定されないが、コーン、小麦、及びポテトから得られるグルコース、セルロース性バイオマス、例えば、ファイバー、ストーバ、小麦、又は藁から得られるグルコースを含む。グルコースは、当業者に公知の他のスターチ又はバイオマス原料から、また得てもよい。スターチから得られるグルコースは、典型的に、サッカライドの全量の約９２‐９８ｗ／ｗ％が、グルコースである組成物を生じる。
【０１１７】
グルコーイソメラーゼにより触媒される酵素反応によりグルコースからフルクトースへの変換、例えば、本発明のステップ−ｉ）、ｉｖ）ｂ）、ｘ）、Ｉ）、ＩＶ）ｂ）及びＣ）ｂ）は、サッカライドの全量の約４３‐４７ｗ／ｗ％が、フルクトースであり、及びサッカライドの全量の５３‐５７ｗ／ｗ％が、グルコースである組成物を典型的に生じる。従って、これらの組成物におけるフルクトースとグルコースの比率は、典型的に、４３：５７及び４７：５３の範囲、例えば、４４：５６及び４６：５４の範囲、又は約４５：５５である。
【０１１８】
高濃度のマンノース及び低濃度のフルクトースを含む組成物の例は、これらに限定されないが、パーム核粕を含む。
【０１１９】
マンノースは、具体的な実施態様では、マンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応、例えば、本発明のステップ−ｉ）、ｉｖ）ｂ）、ｘ）、Ｉ）、ＩＶ）ｂ）、及びＣ）ｂ）によりフルクトースに変換されてもよい。
【０１２０】
反応媒体
ステップｉ）、ｙ）、ＩＩ）、Ａ）、ｉｖ）ａ）、ＩＶ）ａ）、及びＣ）ａ）において、フルクトース、又はグルコース、又はマンノースのＨＭＦへの変換処理工程は、水相及び有機相を含む反応媒体中で起こる。従って、本発明の反応媒体は、一般的に関連する成分の特質及び脱水処理工程に起因して水相であってもよい２相を含む。本発明の文脈において、用語「相（ｐｈａｓｅ）」は、有機相中の水相の溶解度、及びその逆を指す。従って、本発明の文脈において、有機相中の水相の溶解度、及びその逆が、非常に低いので、反応媒体が、２つの区別できる相、すなわち水相、及び有機相を含むことができることを意味する。
【０１２１】
用語「水相（ａｑｕｅｏｕｓ  ｐｈａｓｅ）」は、本文脈において、水相の溶媒が、主に水であることを意味する。この点において、「主に水」は、水相の溶媒の５０‐１００ｖ／ｖ％が水、例えば、水相の溶媒の５５‐１００ｖ／ｖ％が水、又は水相の溶媒の６０‐１００ｖ／ｖ％が水、又は水相の溶媒の６５‐１００ｖ／ｖ％が水、又は水相の溶媒の７０‐１００ｖ／ｖ％が水、又は水相の溶媒の７５‐１００ｖ／ｖ％が水、又は水相の溶媒の８０‐１００ｖ／ｖ％が水、又は水相の溶媒の８５‐１００ｖ／ｖ％が水、又は水相の溶媒の９０‐１００ｖ／ｖ％が水、又は水相の溶媒の９５‐１００ｖ／ｖ％が水である。従って、本発明の反応媒体の水相は、特に５０ｖ／ｖ％未満の他の溶媒、例えばＤＭＳＯを含む。従って、反応媒体の水相中の水以外に、ＤＭＳＯを含む他の溶媒の量は、特に０‐５０ｖ／ｖ％の範囲、より具体的に、０‐４５ｖ／ｖ％の範囲、又は０‐４０ｖ／ｖ％の範囲、又は０‐３５ｖ／ｖ％の範囲、又は０‐３０ｖ／ｖ％の範囲、又は０‐２５ｖ／ｖ％の範囲、又は０‐２０ｖ／ｖ％の範囲、又は０‐１５ｖ／ｖ％の範囲、又は０‐１０ｖ／ｖ％の範囲、又は０‐５ｖ／ｖ％の範囲であってもよい。
【０１２２】
ステップｉｖ）ｂ）、ＩＶ）ｂ）、又はＣ）ｂ）が、本発明の方法において存在する場合、他の溶媒が、これらのステップで使用されるグルコースイソメラーゼ及びマンノースイソメラーゼの機能性に影響を及ぼすかもしれないので、水相の溶媒が主に水であることは、特に関係がある。例えば、仮にＤＭＳＯが、存在するならば、グルコースイソメラーゼは、好ましく機能しない。微量のそのような所望しない溶媒は、もちろん存在してもよい。他の溶媒の量が、グルコースイソメラーゼ、又はマンノースイソメラーゼの機能性に顕著に影響を及ぼさないくらいそれが高くないことが、まさに有利である。グルコースイソメラーゼ又はマンノースイソメラーゼの機能性に顕著な影響を及ぼさずに存在しうる溶媒の量は、具体的な溶媒に依拠する。
【０１２３】
上記のように、本発明の発明者等は、塩が、フルクトースからＨＭＦへの脱水を触媒することができることを驚くべきことに見出した。
【０１２４】
反応媒体の水相は、塩を含む。本発明の文脈において、用語「塩」は、産物が電気的に中性（正味荷電なし）であるように、カチオン（正電荷イオン）及びアニオン（陰イオン）からなるイオン性化合物として理解されるべきである。これらの成分イオンは、無機の、例えば、塩化物（Ｃｌ-）、同様に有機の、例えば、酢酸塩（ＣＨ３ＣＯＯ-）、及び単原子イオン、例えば、フッ化物（Ｆ-）、同様に多原子イオン、例えば、硫酸塩（ＳＯ42-）、又は一価イオン、例えば、Ｎａ+、又は二価イオン、例えば、Ｍｇ2+でもよい。塩のいくつかの種類がある。水に溶解した場合、水酸化物イオンを生成する塩は、塩基性塩であり、及び水中でヒドロニウムイオンを生成する塩は、酸性塩である。中性塩は、酸性及び塩基性塩のいずれでもないものである。双性イオンは、同じ分子中にアニオン性センター及びカチオン性センターを含むが、塩とみなされない。例は、アミノ酸、多くの代謝物、ペプチド及びタンパク質を含む。塩を水に溶解する場合、それらは、電解液と呼ばれ、融解された塩と共有される特性、電気を伝導することができる。水相において塩の存在は、水相中でのＨＭＦの溶解度を低減し、それによって、水相及び有機相の間のＨＭＦの平衡が、有機相に向かって変化する。これは、よりＨＭＦの生成の方に、水相においてグルコース及び／又はフルクトースからＨＭＦへの脱水処理工程の平衡について更に変化を生じる。
【０１２５】
水相中に存在する塩は、特に無機塩、例えば、これらに限定されないが、金属ハロゲン化合物、金属硫酸塩、金属硫化物、金属リン酸塩、金属硝酸塩、金属酢酸塩、金属亜硫酸塩及び金属炭酸塩からなる群から選択されてもよい。そのような塩の例は、これらに限定されないが、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ3）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2） 、塩化セシウム（ＣｓＣｌ）、硫酸ナトリウム（Ｎａ2ＳＯ4）、硫酸カリウム（Ｋ2ＳＯ4）、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）、臭化ナトリウム（ＮａＢｒ）、臭化カリウム（ＫＢｒ）、硝酸リチウム（ＬｉＮＯ3）、硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ3）、硝酸カリウム（ＫＮＯ3）、及びヨウ化カリウム（ＫＩ）を含む。塩は、特に金属ハロゲン化物、ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ2、ＬｉＣｌ、ＣａＣｌ2、ＣｓＣｌ2、ＣｓＣｌ、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、又はＫＩであってもよい。
【０１２６】
塩の濃度は、塩の選択に依拠するかもしれないが、しかしながら、多くの又はほとんどの塩は、０．１‐３０ｗ／ｗ％の範囲、例えば、０．５‐３０ｗ／ｗ％の範囲で、又は、１‐３０ｗ／ｗ％の範囲で、又は、０．１‐２５ｗ／ｗ％の範囲で、又は、０．５‐２５ｗ／ｗ％の範囲で、又は、１‐２５ｗ／ｗ％の範囲で、又は、０．１‐２０ｗ／ｗ％の範囲で、又は、０．５‐２０ｗ／ｗ％の範囲で、又は、１‐２０ｗ／ｗ％の範囲で、又は、０．５‐１５ｗ／ｗ％の範囲で、又は、０．５‐１０ｗ／ｗ％の範囲で、又は、０．５‐７．５ｗ／ｗ％の範囲で、又は、１‐１０ｗ／ｗ％の範囲で、又は、１‐７．５ｗ／ｗ％の範囲で、又は、１‐５ｗ／ｗ％の範囲で、又は、２‐１０ｗ／ｗ％の範囲で、又は、２‐７．５ｗ／ｗ％の範囲で、又は、２‐５ｗ／ｗ％の範囲であろう。本発明の発明者等は、弱酸、例えばホウ酸と塩の組み合わせにより、ＨＭＦの収率及びフルクトース変換が、さらにもっと増加することを示した。これは、実施例１６‐１９で示される。任意の理論に束縛されることなく、本発明の発明者等は、糖類（例えば、フルクトース又はグルコース）及び塩の組み合わせが、糖及び塩の存在なしよりも、より酸性に振舞うように、ホウ酸の酸性効果に影響を及ぼすかもしれないとの意見である。
【０１２７】
従って、具体的な実施態様では、水相は、弱酸を含む。本発明の文脈において、弱酸は、１又は１より高いｐＫａ値を有する酸である（ｐＫａ（弱酸）≧１）。そのような酸の例は、ホウ酸（Ｂ（ＯＨ）3）を含む。水相中の弱酸の量、例えば、ホウ酸は、典型的に、０．１‐２００ｇ／Ｌの範囲、例えば、５‐２００ｇ／Ｌの範囲、又は１０‐２００ｇ／Ｌの範囲、又は１０‐１５０ｇ／Ｌの範囲、２５‐１５０ｇ／Ｌの範囲、又は５０‐１５０ｇ／Ｌの範囲、又は５０‐１２５ｇ／Ｌの範囲、又は７５‐１２５ｇ／Ｌの範囲、例えば１００ｇ／Ｌであってもよい。
【０１２８】
反応媒体への弱酸、例えばホウ酸の添加は、強酸を触媒として使用する場合と同程度のｐＨを低減しない。従って、強酸の使用と比較して触媒として塩を使用する利点は、触媒として、塩及び弱酸の組み合わせ、例えばホウ酸を使用することに適用する。
【０１２９】
フルクトースからＨＭＦへの脱水処理工程、すなわちステップｉ）、ｙ）、ＩＩ）及びＡ）のために、反応媒体の水相は、具体的な実施態様では、ｐＨ１．０‐１０の範囲、例えば、ｐＨ１．５‐１０の範囲、又はｐＨ１．６‐１０の範囲、又はｐＨ１．７‐１０の範囲、又はｐＨ１．８‐１０の範囲、又はｐＨ１．９‐１０の範囲、又はｐＨ２．０‐１０の範囲、又はｐＨ２．１‐１０の範囲、又はｐＨ２．２‐１０の範囲、又はｐＨ２．３‐１０の範囲、又はｐＨ２．４‐１０の範囲、又はｐＨ２．５‐１０の範囲、又はｐＨ２．６‐１０の範囲、又はｐＨ２．７‐１０の範囲、又はｐＨ２．８‐１０の範囲、又はｐＨ２．９‐１０の範囲、又はｐＨ３‐１０の範囲、又はｐＨ３‐９の範囲、又はｐＨ３．５‐９の範囲、又はｐＨ３‐８の範囲、又はｐＨ３．５‐８の範囲、又はｐＨ４‐９の範囲、又はｐＨ４‐８．５の範囲、又はｐＨ４‐８の範囲、又はｐＨ４．５‐１０の範囲、又はｐＨ４．５‐９の範囲、又はｐＨ４．５‐８．５の範囲、又はｐＨ４．５‐８の範囲、又はｐＨ５‐１０の範囲、又はｐＨ５‐９の範囲、又はｐＨ５‐８．５の範囲、又はｐＨ５‐８の範囲、又はｐＨ５．５‐１０の範囲、又はｐＨ５．５‐９の範囲、又はｐＨ５．５‐８．５の範囲、又はｐＨ５．５‐８の範囲、又はｐＨ６‐１０の範囲、又はｐＨ６‐９の範囲、又はｐＨ６‐８．５の範囲、又はｐＨ６‐８の範囲を有してもよい。
【０１３０】
グルコースからＨＭＦへの脱水処理工程、すなわち、ステップｉｖ）ａ）、ＩＶ）ａ）及びＣ）ａ）のために、反応媒体の水相のｐＨは、特に、ｐＨ１‐９の範囲、例えば、ｐＨ１‐８の範囲、又はｐＨ１‐７の範囲、又はｐＨ１‐６の範囲、又はｐＨ１‐５の範囲、又はｐＨ１‐４の範囲、又はｐＨ１．５‐８の範囲、又はｐＨ１．５‐７の範囲、又はｐＨ１．５‐６の範囲、又はｐＨ１．５‐５の範囲、又はｐＨ１．５‐４の範囲でもよい。
【０１３１】
グルコース及び／又はフルクトース及び／又はマンノースのＨＭＦへの脱水は、主に反応媒体の水相で行い、及び処理工程は、副産物を生成するかもしれない。これらの副産物のいくつかは、酸性であり、及びそれらは、従って、グルコース及び／又はフルクトース及び／又はマンノースのＨＭＦへの脱水中、水相のｐＨが、低下する原因であるかもしれない。従って、本発明の文脈において、反応媒体の水相のｐＨ範囲は、ステップｉ）、ｉｖ）ａ）、ＩＩ）、ＩＶ）ａ）、Ａ及びＣ）ｂ）における脱水処理工程のｔ0を指す。従ってそれは、すべての成分が存在するが、フルクトース又はグルコース又はマンノースのＨＭＦへの任意の実際の脱水が起こる前の時点での、反応媒体の水相のｐＨである。例えば、仮に本発明の方法が、工業規模上で連続処理工程として運伝されるなら、フルクトース、グルコース、マンノース、フルクトース及びグルコース、又はフルクトース及びマンノースを含む組成物のｐＨは、酸性触媒を、反応媒体に添加しない場合、ｔ0で反応媒体の水相のｐＨと同じであってもよい。例えば、仮にフルクトースからＨＭＦへの脱水、すなわちステップｉ）、ｙ）、ＩＩ）及びＡ）において使用される出発材料、すなわちフルクトース、フルクトース及びマンノース、又はフルクトース及びグルコースを含む組成物が、例えば、ステップ−ｉ）、ｉｖ）ｂ）、ｘ）、Ｉ）、ＩＶ）ｂ）又はＣ）ｂ）において、グルコースイソメラーゼ、又はマンノースイソメラーゼにより触媒される酵素反応により、グルコースのフルクトースへの変換、又はマンノースのフルクトースへの変換から得られるなら、この変換から得られる組成物のｐＨは、典型的に６．５‐７．５の範囲である。グルコースイソメラーゼは、現在、グルコースイソメラーゼが、固定化されたカラムとして量産化で使用されるので、これは、グルコースイソメラーゼを脱離する組成物のｐＨが、一般的に６．５‐７．５の範囲でもよいことを意味する。ステップｉ），ｙ）、ＩＩ）又はＡ）における脱水処理工程に入る前に、もちろん、この組成物のｐＨを調節してもよい。
【０１３２】
代替的な実施態様では、フルクトースからＨＭＦへの脱水処理工程、すなわちステップｉ）、ｙ）、ＩＩ）及びＡ）のための反応媒体の水相は、酸性触媒を含まず、又は強酸を含まない。本文脈において、「酸性触媒を含まない（ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｃｏｎｔａｉｎ ａｎ ａｃｉｄｉｃ ｃａｔａｌｙｓｔ）」は、反応媒体に酸性触媒を添加しないことを意味する。「酸性触媒」は、特に、５未満のｐＫａ値、例えば、４未満のｐＫａ値、又は３未満のｐＫａ値、又は２未満のｐＫａ値、又は１‐５の間ｐＫａ値、例えば、１‐４の間、又は１‐３の間、又は１‐２の間、又は１‐１．５の間、又は２‐４の間、例えば、２‐３の間、２．５‐３．５の間、又は１．５‐４の間、例えば、１．５‐３の間、又は１．５‐２．５の間、又は３‐５の間、例えば、３．５‐４．５の間、又は３‐４の間、又は４‐５の間を有する酸であってもよい。「酸性触媒」は、特に「強酸（ｓｔｒｏｎｇ  ａｃｉｄ）」であってもよく、ここで、強酸は、１未満のｐＫａ値を有する酸である。用語「強酸を含まない（ｄｏｅｓ  ｎｏｔ  ｃｏｍｐｒｉｓｅ  ａ  ｓｔｒｏｎｇ  ａｃｉｄ）」は、１未満のｐＫａ値を有する酸が、反応媒体に添加されないことを意味し、すなわち、「強酸」は、本発明の文脈において、１より低いｐＫａ値を有する酸（ｐＫａ（強酸）＜１）として理解されるべきである。それは、脱水処理工程の副産物として形成されるかもしれない酸性化合物の存在を排除しない。そのような酸性触媒の例は、これらに限定されないが、無機酸、例えば、ＨＣｌ、ＨＮＯ3、Ｈ2ＳＯ4、Ｈ3ＰＯ4、スルホン酸、スルホン酸樹脂、ゼオライト、酸官能化モービル組成物材料（ＭＣＭ’ｓ）、硫酸化ジルコニア、ヘテロポリ酸、ＮｂＯＰＯ4、リン酸バナジウムなどのリン酸塩、固体シリカ‐及びシリカ‐アルミナ、ブレンステッド又はルイス酸触媒が挙げられる。本発明の発明者等は、水相中に存在する塩が、これまで使用されてきた酸性触媒などの他の触媒の使用を不要にする、フルクトースからＨＭＦへの脱水のための触媒として機能できることを驚くべきことに見出した。
【０１３３】
従って、具体的な実施態様では、本発明のステップｉ）、ｙ）、ＩＩ）及びＡ）における反応媒体の水相は、酸性触媒を含まず、又は強酸を含まない。
【０１３４】
本発明の発明者等は、フルクトースからＨＭＦへの脱水のために酸触媒を使用する必要がないことを見出したが、そのような触媒が、例えば少量、反応物の水相中に更に存在してもよい。従って、上記の触媒のいずれかが、反応媒体の水相中に存在してもよい。
【０１３５】
更に、グルコースからＨＭＦ、又はマンノースからＨＭＦへの脱水処理工程、すなわち、ステップｉｖ）ａ），ＩＶ）ａ）及びＣ）ａ）のために、所望しない副産物の生成を最小限に抑えるために、例えばＡｌＣｌ3などの酸性触媒を含むことが、また有利であるかもしれない。フルクトース、マンノース及びグルコースそれぞれからＨＭＦへの脱水のための最適な反応条件は、同じではない。
【０１３６】
反応媒体は、有機相をまた含む。反応媒体の有機相は、有機溶媒及び場合により他の成分を含む。適当な有機溶媒は、好ましくは、反応媒体の水相と非混和性であり、及び室温（２５℃）又はより高温で、ＨＭＦを可溶化することができる溶媒である。より好ましくは、有機相は、水相から有機相中にＨＭＦが抽出されるように、水相におけるＨＭＦの溶解度よりも高いＨＭＦの溶解度を有する溶媒である。
【０１３７】
従って、有機溶媒及び／又は有機相は、ＨＭＦに関して水相及び有機相分配係数が、少なくとも０．８、例えば、少なくとも０．９、又は少なくとも１．０、又は少なくとも１．１、又は少なくとも１．２、又は少なくとも１．３、又は少なくとも１．４、又は少なくとも１．５、例えば少なくとも２であるように、特に選択されてもよく、ここで、分配係数は、室温、例えば、２０‐２５℃の間、すなわち２０℃、２１℃、２２℃、２３℃、２４℃又は２５℃及び１気圧（標準大気圧）で決定される。
【０１３８】
そのような有機溶媒の例は、これらに限定されないが、特に、アルコール類、ケトン類、塩化アルカン類、エーテル類、酢酸塩類、又はそれらの組み合わせを含む。
【０１３９】
具体的な実施態様では、有機溶媒は、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２‐ＢｕＯＨ（２‐ブタノール）又はこれらの有機溶媒の２又は３以上の任意の組み合わせでもよい。有機溶媒の組み合わせは、例えば、ＭＩＢＫ及び２‐ＢｕＯＨ、例えば、５：５及び９：１の間のＭＩＢＫ：２‐ＢｕＯＨの比率、より具体的に、７：３のＭＩＢＫ：２‐ＢｕＯＨの比率であってもよい。ＴＨＦは、水相からＨＭＦを抽出するためによいことが示され、及び所望しない副産物の量が、他の有機溶媒が使用された場合と比較して、また減少される。
【０１４０】
他の有用な有機溶媒の例は、これらに限定されないが、低分子量アルコール、例えば、フーゼルオイル、イソアミルアルコール、ブタノール又はイソペンチルアルコール、直鎖又は分岐アルコール、例えば、ペンタノール、ｔｅｒｔ‐ブチルアルコール、又は１‐ブタノール、直鎖又は分岐アルカノン、例えばブタノン、ペンタノン、ヘキサノン、ヘプタノン、ジイソブチルケトン、３‐メチル‐２‐ブタノン、又は５‐メチル‐３‐ヘプタノン、シクロアルカノン類、例えば、シクロブタノン、シクロペンタノン、又はシクロヘキサノンが挙げられる。有機溶媒の他の例は、これらに限定されないが、ニトリル類、例えば、ベンゾニトリル、脂肪族及び脂環式エーテル、例えば、ジクロロエチルエーテル、又はジメチルエーテル、飽和及び不飽和脂肪族又は芳香族炭化水素、例えば、フラン、又はニトロアルカン類、例えば、ニトロメタン、又はニトロプロパン、及びハロゲン化アルカン類、例えば、ジクロロメタン（ＤＣＭ），クロロメタン、トリクロロメタン、又はトリクロロエタンが挙げられる。
【０１４１】
水相の体積と有機相の体積の比率は、具体的な実施態様では、１：０．１‐１：１００（水相：有機相、又はａｑ：ｏｒｇ）の範囲であってもよい。上記のように、仮にＨＭＦの溶解度が、反応媒体の水相中よりも有機相中のほうが大きければ、有利である。これは、ＨＭＦに関して水相及び有機相の分配係数と呼ばれるパラメータにより記載されてもよい。具体的な実施態様では、ＨＭＦに関して水相及び有機相のための分配係数は、少なくとも０．８、例えば少なくとも０．９、又は少なくとも１．０、又は少なくとも１．１、又は少なくとも１．２、又は少なくとも１．３、又は少なくとも１．４、又は少なくとも１．５、例えば、少なくとも２であり、ここで分配係数は、室温、例えば２０‐２５℃、すなわち２０℃、２１℃、２２℃、２３℃、２４℃又は２５℃及び１気圧（標準大気圧）で決定される。
【実施例】
【０１４２】
以下の実施例において、ＨＭＦの収率は、ＨＭＦに変換された糖類のパーセンテージ、すなわち（ＨＭＦのモル／反応に添加した糖類のモル）×１００％を指す。選択性は、ＨＭＦに変換された変換糖類のパーセンテージ、すなわち（ＨＭＦのモル／変換糖類のモル）×１００％を指し、そしてそれは、（％ＨＭＦ収率／％変換糖類）×１００％としても計算できる。
【０１４３】
実施例１：フルクトースからフルクトース／グルコース混合物の選択的脱水
１７１ｇ／Ｌグルコース、１２３ｇ／Ｌフルクトース、２４５ｇ／Ｌ塩化ナトリウム、及び０．３６ｇ／Ｌ塩化水素の水溶液  ２．５ｍｌを、ＭＩＢＫ  １０ｍｌに添加し、及び２５ｍｌの密閉されたガラス反応管中で、１４０℃、１時間、窒素雰囲気下、攪拌した。産物の有機相及び水相を、ＨＰＬＣ（高圧液体クロマトグラフィー）により分析し、導入したグルコース及びフルクトースの４９％を変換し、導入したグルコースの８７％が未変換で残ったことを示した。ＨＭＦの収率は、３３％であり、６８％の選択性に相当した。
【０１４４】
ＨＰＬＣの条件は、以下：
機器：Ａｇｉｌｅｎｔ１２００（真空デガッサ、バイナリポンプ、オートサンプラー、カラムヒーター、多波長ＵＶ／ＶＩＳ検出器、屈折率検出器）
カラム＝Ａｍｉｎｅｘ  ＨＰＸ‐８７Ｈ（Ｂｉｏｒａｄ，Ｈｅｒｃｕｌｅｓ，ＣＡ）；３００×７．８ｍｍ＋同じ材料のガードカラム
流速＝０．６ｍｌ／分
溶媒＝０．００５Ｍ  Ｈ2ＳＯ4
温度＝６０℃
分析時間＝５０分
であった。
【０１４５】
実施例２：塩化アルミニウムを伴うグルコースからＨＭＦへの脱水
２４５ｇ／Ｌ塩化ナトリウム、２９４ｇ／Ｌグルコース、及び１．３１ｇ／Ｌ塩化アルミニウムの水溶液  ２．５ｍｌを、ＭＩＢＫ  １０ｍｌに添加し、及び２５ｍｌの密閉されたガラス反応管中で、１４０℃、２．５時間、窒素雰囲気下、攪拌した。産物の有機相及び水相を、ＨＰＬＣにより分析し、グルコースの８５％を変換したことを示した。ＨＭＦの収率は、５１％であり、６０％の選択性に相当した。
【０１４６】
実施例３：溶媒交換を有する、フルクトース／グルコース混合物の２ステップ脱水
２４５ｇ／Ｌ塩化ナトリウム、１７１ｇ／Ｌグルコース、１２３ｇ／Ｌフルクトース、及び０．３６ｇ／Ｌ塩化水素の水溶液  ２．５ｍｌを、ＭＩＢＫ  １０ｍｌに添加し、及び２５ｍｌの密閉されたガラス反応管中で、１４０℃、１時間、窒素雰囲気下、攪拌した。反応混合物を、冷却し、及び有機相を回収した。水相に、ＭＩＢＫ  １０ｍｌ及び０．５Ｍ塩化アルミニウムの水溶液  ５０μｌを添加した。混合物を、２５ｍｌの密閉されたガラス反応管中で、１４０℃、２‐４時間、窒素雰囲気下、攪拌した。水相及び有機相を、ＨＰＬＣで分析した。結果を表１に示す。
【０１４７】
【表２】
2013523800.tif 000003
【０１４８】
実施例４：溶媒交換を有しない、フルクトース／グルコース混合物の２ステップ脱水
２４５ｇ／Ｌ塩化ナトリウム、１７１ｇ／Ｌグルコース、１２３ｇ／Ｌフルクトース、及び０．３６ｇ／Ｌ塩化水素の水溶液  ２．５ｍｌを、ＭＩＢＫ  １０ｍｌに添加し、及び２５ｍｌの密閉されたガラス反応管中で、１４０℃、１時間、窒素雰囲気下、攪拌した。反応混合物を、冷却し、及び０．５Ｍ塩化アルミニウムの水溶液  ５０μｌを添加した。混合物を、２５ｍｌの密閉されたガラス反応管中で、１４０℃、２‐４時間、窒素雰囲気下、攪拌した。水相及び有機相を、ＨＰＬＣで分析した。結果を表２に示す。
【０１４９】
【表３】
2013523800.tif 000004
【０１５０】
実施例５：ＮａＣｌ添加を有する２相性の水／ＭＩＢＫ反応槽における、１６０℃での、フルクトースからＨＭＦの合成及び抽出
２０％（ｗｔ／ｗｔ）フルクトースを含むサンプル水相溶液  ３ｍｌを、１５ｍｌ反応槽内に注入した。ＮａＣｌ濃度を５０ｇ／Ｌにするために、ＮａＣｌを添加し、続いて有機ＨＭＦ抽出相として、ＭＩＢＫ  １２ｍｌを添加した。反応混合物を、１６０℃に加熱し、及び１２０分間運転し、ここでサンプルを取得後、ＨＰＬＣにより分析した。
【０１５１】
ＨＭＦ収率は７５％、選択性は７９％、及びフルクトース変換は９４％であった。同じ条件であるが、ＮａＣｌの添加を有しない場合は、ＨＭＦ収率は３９％、選択性は８６％、及びフルクトース変換は４６％という結果であった。
【０１５２】
実施例６：ＮａＣｌ添加を有する２相性の水／ＭＩＢＫ反応槽における、１６０℃での、フルクトースからＨＭＦの合成及び抽出
２０％（ｗｔ／ｗｔ）フルクトースを含むサンプル水相溶液  ３ｍｌを、１５ｍｌ反応槽内に注入した。ＮａＣｌ  ０．２ｇを、水相に添加した。
【０１５３】
硫酸化ジルコニア触媒  ５ｍｇを、その後、水相反応混合物に添加し、続いて、有機ＨＦＭ抽出相としてＭＩＢＫ  １２ｍｌを添加した。反応混合物を、１６０℃に加熱し、及び２４０分間運転し、ここでサンプルを取得後、ＨＰＬＣにより分析した。ＨＭＦ収率は６８％であり、及び選択性は７０％であった。
【０１５４】
実施例７：１５０℃での、グルコース／フルクトース混合物を伴うＨＭＦの合成
１０ｗｔ％グルコース及び１０ｗｔ％フルクトースを含む水溶液（３ｍｌ、０．００２２モル  グルコース、０．００２３モル  フルクトース）を、エースバイアル圧力管（Ａｃｅ  ｖｉａｌ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｔｕｂｅ）（約２０Ｂａｒまで安定）中に載せた。固体ＮａＣｌ（１５０ｍｇ、０．００２６モル）を、水相に溶解し、続いて抽出溶媒としてＭＩＢＫ（１２ｍｌ）を添加した。安定した圧力管を密閉し、及び１５０℃で２時間加熱し、及びその後、室温に冷却した。反応混合物のサンプルを採取し、及びシリンジろ過（０．４５μｍ  ＰＴＦＥ）を通してろ過し、内部標準（ｉ‐ＰｒＯＨ）と混合し、及びＨＰＬＣを介して分析した。ＨＰＬＣの結果は、グルコースから８４％グルコース、０．００１９モル；フルクトースから４４％フルクトース、０．００１０モル；フルクトースから３３％ＨＭＦ、０．０００８モル；３３％全糖変換；５９％のフルクトースからＨＭＦ選択性を示した。
【０１５５】
実施例８：１６０℃での、グルコース／フルクトース混合物を伴うＨＭＦの合成
１０ｗｔ％グルコース、及び１０ｗｔ％フルクトースを含む水溶液（３ｍｌ、０．００２２モル  グルコース、０．００２３モル  フルクトース）を、エースバイアル圧力管（Ａｃｅ  ｖｉａｌ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｔｕｂｅ）（約２０Ｂａｒまで安定）中に載せた。固体ＮａＣｌ（１５０ｍｇ、０．００２６モル）を、水相に溶解し、続いて抽出溶媒としてＭＩＢＫ（１２ｍｌ）を添加した。安定した圧力管を密閉し、及び１６０℃で１０５分間加熱し、及びその後、室温に冷却した。反応混合物のサンプルを採取し、及びシリンジろ過（０．４５μｍ  ＰＴＦＥ）を通してろ過し、内部標準（ｉ‐ＰｒＯＨ）と混合し、及びＨＰＬＣを介して分析した。ＨＰＬＣの結果は、グルコースから８０％グルコース、０．００１８モル；フルクトースから４％フルクトース、９．５×１０-5モル；フルクトースから６４％ＨＭＦ、０．００１５モル；５９％全糖変換；６７％のフルクトースからＨＭＦ選択性を示した。
【０１５６】
実施例９：１５０℃での、グルコースを伴うＨＭＦの合成（対照）
１０ｗｔ％グルコースを含む水溶液（３ｍｌ、０．００２２モル）を、エースバイアル圧力管（Ａｃｅ  ｖｉａｌ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｔｕｂｅ）（約２０Ｂａｒまで安定）中に載せた。固体ＮａＣｌ（１５０ｍｇ、０．００２６モル）を、水相に溶解し、続いて抽出溶媒としてＭＩＢＫ（１２ｍｌ）を添加した。安定した圧力管を密閉し、及び１５０℃で２時間加熱し、及びその後、室温に冷却した。反応混合物のサンプルを採取し、及びシリンジろ過（０．４５μｍ  ＰＴＦＥ）を通してろ過し、内部標準（ｉ‐ＰｒＯＨ）と混合し、及びＨＰＬＣを介して分析した。ＨＰＬＣの結果は、９５‐９７％グルコース、０．００２１‐０．００２２モル；２％ＨＭＦ、４．５×１０-5モル；３‐５％全糖変換を示した。
【０１５７】
実施例１０：１５０℃での、フルクトースを伴うＨＭＦの合成（対照）
１０ｗｔ％フルクトースを含む水溶液（３ｍｌ、０．００１９モル）を、エースバイアル圧力管（Ａｃｅ  ｖｉａｌ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｔｕｂｅ）（約２０Ｂａｒまで安定）中に載せた。固体ＮａＣｌ（１５０ｍｇ、０．００２６モル）を、水相に溶解し、続いて抽出溶媒としてＭＩＢＫ（１２ｍｌ）を添加した。安定した圧力管を密閉し、及び１５０℃で２時間加熱し、及びその後、室温に冷却した。反応混合物のサンプルを採取し、及びシリンジろ過（０．４５μｍ  ＰＴＦＥ）を通してろ過し、内部標準（ｉ‐ＰｒＯＨ）と混合し、及びＨＰＬＣを介して分析した。ＨＰＬＣの結果は、６１％フルクトース、０．００１２モル；２９％ＨＭＦ、０．００５モル；３９％全糖変換；７３％のフルクトースからＨＭＦ選択性を示した。
【０１５８】
グルコース／フルクトース混合物のための予測及び近似
グルコース及びフルクトースの収率を、サンプル中にそれぞれ存在する最初の量に従って算出した。これによって、グルコース及びフルクトースの相互変換を、無視した。ＨＭＦ収率を、フルクトースのみに基づいて算出した。それによって、グルコースから生じる少量を、無視した。ギ酸及びレブリン酸の量は、ＨＰＬＣ装置の検出限界以下であった。フルクトース及びグルコースの変換は、別々に、例えば１００％フルクトース変換約５０％全糖変換のように、全糖変換ということにならないことに留意する。ＨＭＦ選択性を、上の前提に起因して、フルクトース変換に基づいて算出した。マスバランスを完成するために残っている産物を検出しなかったが、グルコース、フルクトース、ＨＭＦ、及びこれらの組み合わせの、可溶性及び不溶性、可逆性及び不可逆性二量体、三量体及びポリマーを含む可能性がある。
【０１５９】
実施例１１：様々な塩の効果
一般的に、３０ｗｔ％フルクトースを含む水溶液（３ｍｌ、０．００５８モル）を、エースバイアル圧力管（Ａｃｅ  ｖｉａｌ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｔｕｂｅ）（約２０Ｂａｒまで安定）中に載せた。様々な固体の塩（０．００２６モル）を、水相に溶解し、続いて抽出溶媒としてＭＩＢＫ（１２ｍｌ）を添加した。安定した圧力管を密閉し、及び１６０℃で２時間加熱し、及びその後、室温に冷却した。反応混合物のサンプルを採取し、及びシリンジろ過（０．４５μｍ  ＰＴＦＥ）を通してろ過し、内部標準（ｉ‐ＰｒＯＨ）と混合し、及びＨＰＬＣを介して分析した。結果を、以下の表３及び図２において示す。
【０１６０】
ＨＭＦ収率に関して最も良い結果を、ＫＣｌで得た（９８％フルクトース変換、７０％ＨＭＦ収率、７２％のＨＭＦ選択性）。ＨＭＦ選択性に関して最も良い結果を、ＫＢｒで得た（８７％フルクトース変換、６４％ＨＭＦ収率、７４％のＨＭＦ選択性）。
【０１６１】
【表４】
2013523800.tif 000005
【０１６２】
【表５】
2013523800.tif 000006
【０１６３】
調査した塩
Ｍｇ含有量についてＭｇＣｌ2、塩化物含有量についてＭｇＣｌ2、ＮａＣｌ、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ、硫酸塩含有量についてＮａ2ＳＯ4、硫酸塩含有量についてＫ2ＳＯ4、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＬｉＮＯ3、ＮａＮＯ3、ＫＮＯ3、ＫＩを調べた。
【０１６４】
実施例１２：高塩濃度でのグルコースイソメラーゼ能力
すべてのカラムのための標準手順
３ｇの固定化グルコースイソメラーゼ（Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標））を、６０℃に加熱した実験室規模のカラム中に負荷し、及び５０ｇ／時間の基質流速を適用した。基質は、１ｇ／Ｌ  ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ及び０．１８ｇ／Ｌ  ＮａＳ2Ｏ5を含む、通常の４５ｗ／ｗ％滅菌ろ過グルコース溶液、又は相対的に高い濃度の塩を、特定の期間後、添加した修飾４５ｗ／ｗ％グルコースシロップのいずれかであった。サンプルを、ＨＰＬＣ分析用に定期的に採取し、及び酵素活性を、以下の方程式に従って算出した（Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ，Ｏ．Ｂ．，ｅｔ  ａｌ．，Ｓｔａｒｃｈ‐Ｓｔａｒｋｅ，１９８８．４０（８），３０７−３１３）。
【０１６５】
【数１】
2013523800.tif 000007
【０１６６】
ここで以下：
Ａ：固定化酵素の比活性（マイクロモル／分／ｇ酵素）（ＩＧＩＵ／ｇ：固定化グルコースイソメラーゼ  ユニット／ｇ）、
０．９２６：ユニット変換係数、
Ｆw：シロップの流速（ｇ／ｈ）、
ｗ：酵素量（ｇ）、
ＤＰ1：乾燥物質でのインレット％（グルコース＋フルクトース）（分析条件では１００）、
ＤＳ：乾燥物質含量（％）、
Ｘ：変換＝アウトレット％フルクトース／ＤＰ1、
Ｘi：インレット％フルクトース／ＤＰ1、及び
Ｘe：平衡でのＸ（６０℃で０．５１）
である。
ＤＰ1、Ｘi、及びＸeを、以下の値：
ＤＰ1：９９．７、
Ｘi：０、及び
Ｘe：０．５０７８
で一定と仮定した。
【０１６７】
以下の塩条件を、６カラムに適用した。
カラム１：
１ｇ／Ｌ  ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ及び０．１８ｇ／Ｌ  ＮａＳ2Ｏ5を含む、通常の４５ｗ／ｗ％滅菌ろ過グルコース溶液。主要な能力の結果を表４に示し、及び活性の結果を表５に示し、及び図３で活性の経過を図示する。
【０１６８】
カラム２：
塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を、５０ｇ／Ｌ又は０．８６Ｍ  ＮａＣｌの最終濃度を与えるために、標準４５％グルコースシロップ中に混合した（カラム１のように）。主要な能力の結果を表４に示し、及び活性の結果を表５に示し、及び図４で活性の経過を図示する。
【０１６９】
カラム３：
塩化マグネシウム６水和物を、塩化物（８６．９７ｇ／Ｌ  ＭｇＣｌ2・６Ｈ2Ｏ）に関して４０．９ｇ／Ｌ又は０．８６ＭのＭｇＣｌ2の最終濃度を与えるために、標準４５％グルコースシロップ中に混合した（カラム１のように）。主要な能力の結果を表４に示し、及び活性の結果を表５に示し、及び図５で活性の経過を図示する。
【０１７０】
カラム４：
塩化カリウムを、６３．７８ｇ／Ｌ又は０．８６Ｍ  ＫＣｌの最終濃度を与えるために、標準４５％グルコースシロップ中に混合した（カラム１のように）。主要な能力の結果を表４に示し、及び活性の結果を表５に示し、及び図６で活性の経過を図示する。
【０１７１】
カラム５：
硫酸ナトリウム１０水和物（Ｎａ2ＳＯ4・１０Ｈ2Ｏ）を、ナトリウムについて６１．０８ｇ／Ｌ又は０．８６Ｍ  Ｎａ2ＳＯ4の最終濃度（１３７．８２ｇ／Ｌ  Ｎａ2ＳＯ4・１０Ｈ2Ｏ）を与えるために、標準４５％グルコースシロップ中に混合した。主要な能力の結果を表４に示し、及び活性の結果を表５に示し、及び図７で活性の経過を図示する。
【０１７２】
カラム６：
硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ4）を、１０２．９８ｇ／Ｌ又は０．８６Ｍ  ＭｇＳＯ4の最終濃度を与えるために、標準４５％グルコースシロップ中に混合した（カラム１のように）。主要な能力の結果を表４に示し、及び活性の結果を表５に示し、及び図８で活性の経過を図示する。
【０１７３】
【表６】
2013523800.tif 000008
【０１７４】
結論として、Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標）は、ＮａＣｌ、ＫＣｌ及びＮａ2ＳＯ4の存在下、よい安定性を示す。
【０１７５】
【表７】
2013523800.tif 000009
【０１７６】
【表８】
2013523800.tif 000010
【０１７７】
実施例１３：Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標）の初期活性へのＨＭＦの影響
Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標）の初期活性への５‐ヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ）の影響を明らかにするために、ＨＭＦのさまざまな量を有する多数のバッチ実験を行った。
【０１７８】
標準手順：
固定化グルコースイソメラーゼ（Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標））２．５ｇを、スクリューキャップを有する２５０ｍｌ正方形型ボトルに負荷した。ボトルを、オービタルシェーカーに取り付け、及び６０℃に加熱した。基質は、１ｇ／Ｌ  ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ及び０．１８ｇ／Ｌ  ＮａＳ2Ｏ5を含む、通常の４５ｗ／ｗ％滅菌ろ過グルコース溶液、又はＨＭＦを添加した修飾４５ｗ／ｗ％グルコースシロップのいずれかであった。サンプルを定期的に、ＨＰＬＣ分析用に採取し、及び酵素活性を算出した。
【０１７９】
以下の条件を、４つのボトルに適用した。用語「変換（ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）」を、フルクトース／グルコース比率として定義する。
【０１８０】
ボトル１：
１ｇ／Ｌ  ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ及び０．１８ｇ／Ｌ  ＮａＳ2Ｏ5を含む、通常の４５ｗ／ｗ％滅菌ろ過グルコース溶液。変換対時間を図９に示し、及び初期活性を３９２として算出する。
【０１８１】
ボトル２：
ＨＭＦを、０．０１ｗ／ｗ％のＨＭＦの最終濃度を与えるために、標準４５％グルコースシロップ中に混合した（ボトル１のように）。変換対時間を図１０に示し、及び初期活性を３８９として算出する。
【０１８２】
ボトル３：
ＨＭＦを、０．１ｗ／ｗ％のＨＭＦの最終濃度を与えるために、標準４５％グルコースシロップ中に混合した（ボトル１のように）。変換対時間を図１１に示し、及び初期活性を３７８として算出する。
【０１８３】
ボトル４：
ＨＭＦを、１ｗ／ｗ％のＨＭＦの最終濃度を与えるために、標準４５％グルコースシロップ中に混合した（ボトル１のように）。変換対時間を図１２に示し、及び初期活性を３６４として算出する。
【０１８４】
図１３は、ＨＭＦ濃度の関数として、Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標）活性を示し、及び活性は、ＨＭＦの存在により、深刻な影響を受けないと考えられる。
【０１８５】
実施例１４：ＮａＣｌ及びＭＩＢＫを含む基質を有するグルコースイソメラーゼ能力
固定化グルコースイソメラーゼ（Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標））  ３．４４ｇを、カラム中に負荷し、６０℃に加熱し、及び５０ｇ／時間の基質流速を適用した。基質は、１ｇ／Ｌ  ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ及び０．１８ｇ／ｌ  ＮａＳ2Ｏ5を含む、４５ｗ／ｗ％滅菌ろ過グルコース溶液であった。基質に、５０ｇ／Ｌの最終濃度になるようにＮａＣｌを添加し、及びＭＩＢＫで基質を飽和するのに十分であるＭＩＢＫ／Ｌグルコース基質  約２０ｍｌを添加した。
【０１８６】
サンプルを定期的に、ＨＰＬＣ分析用に採取し、及び酵素活性を以下の方程式に従って算出し、及び結果を以下の表６に示す（Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ，Ｏ．Ｂ．，ｅｔ  ａｌ．，Ｓｔａｒｃｈ‐Ｓｔａｒｋｅ，１９８８．４０（８），３０７‐３１３）。
【０１８７】
【数２】
2013523800.tif 000011
【０１８８】
ここで以下：
Ａ：固定化酵素の比活性（マイクロモル／分／ｇ酵素）（ＩＧＩＵ／ｇ：固定化グルコースイソメラーゼ  ユニット／ｇ）、
０．９２６：ユニット変換係数、
Ｆw：シロップの流速（ｇ／ｈ）、
ｗ：酵素量（ｇ）、
ＤＰ1：乾燥物質でのインレット％（グルコース＋フルクトース）（分析条件では１００）、
ＤＳ：乾燥物質含量（％）、
Ｘ：変換＝アウトレット％フルクトース／ＤＰ1、
Ｘi：インレット％フルクトース／ＤＰ1、及び
Ｘe：平衡でのＸ（６０℃で０．５１）
である。
ＤＰ1、Ｘi、及びＸeを、以下の値：
ＤＰ1：９９．７、
Ｘi：０、及び
Ｘe：０．５０７８
で一定と仮定した。
【０１８９】
【表９】
2013523800.tif 000012
【０１９０】
ＮａＣｌ及びＭＩＢＫを含む基質で９日後、減衰率は、通常のシロップを有するカラムと比較して影響を受けない。
【０１９１】
実施例１５：ヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ）を含む基質を有するグルコースイソメラーゼ能力
固定化グルコースイソメラーゼ（Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ（商標））  ３．１１ｇを、カラム中に負荷し、６０℃に加熱し、及び５０ｇ／時間の基質流速を適用した。基質は、１ｇ／Ｌ  ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ及び０．１８ｇ／Ｌ  ＮａＳ2Ｏ5を含む、４５ｗ／ｗ％滅菌ろ過グルコース溶液であった。基質に、０．１ｗ／ｗ％ＨＭＦの最終濃度になるように、ヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ）を添加した。
【０１９２】
サンプルを定期的に、ＨＰＬＣ分析用に採取し、及び酵素活性を以下の方程式に従って算出し、及び結果を以下の表７に示す（Ｊｏｒｇｅｎｓｅｎ，Ｏ．Ｂ．，Ｓｔａｒｃｈ‐Ｓｔａｒｋｅ，１９８８．４０（８），３０７‐３１３）。
【０１９３】
【数３】
2013523800.tif 000013
【０１９４】
ここで以下：
Ａ：固定化酵素の比活性（マイクロモル／分／ｇ酵素）（ＩＧＩＵ／ｇ：固定化グルコースイソメラーゼ  ユニット／ｇ）、
０．９２６：ユニット変換係数、
Ｆw：シロップの流速（ｇ／ｈ）、
ｗ：酵素量（ｇ）、
ＤＰ1：乾燥物質でのインレット％（グルコース＋フルクトース）（分析条件では１００）、
ＤＳ：乾燥物質含量（％）、
Ｘ：変換＝アウトレット％フルクトース／ＤＰ1、
Ｘi：インレット％フルクトース／ＤＰ1、及び
Ｘe：平衡でのＸ（６０℃で０．５１）
である。
ＤＰ1、Ｘi、及びＸeを、以下の値：
ＤＰ1：９９．７、
Ｘi：０、及び
Ｘe：０．５０７８
で一定と仮定した。
【０１９５】
【表１０】
2013523800.tif 000014
【０１９６】
ＨＭＦを含む基質で９日後、減衰率は、通常のシロップを有するカラムと比較して影響を受けなかった。
【０１９７】
実施例１６：触媒としてのＮａＣｌ及びホウ酸の組み合わせの使用
３０ｗｔ／％フルクトースを含む水溶液（３ｍｌ、５．７ミリモル）を、エースバイアル圧力管（Ａｃｅ  ｖｉａｌ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｔｕｂｅ）（約２０Ｂａｒまで安定）中に載せ、及び固体Ｂ（ＯＨ）3（０．３ｇ、５ミリモル）及び／又は固体ＮａＣｌ（０．１５ｇ、３ミリモル）を、溶液に添加した。４：１の有機：水性体積比を得るように、抽出溶媒としてＭＩＢＫを添加した。反応混合物を有する管を、１５０℃で、磁気攪拌下（４２０ｒｐｍ）、特定の時間、予熱したオイルバスに置いた（安定なオイルバス温度に到達した後、反応時間を測定した）。反応後、管をオイルバスから取り除き、及び分析用にサンプルを採取する前に、室温に冷却した。反応混合物のサンプルを採取し、及びシリンジろ過（０．４５μｍ  ＰＴＦＥ）を通してろ過し、内部標準（ｉ‐ＰｒＯＨ）と混合し、及びＨＰＬＣを介して分析した。結果を、以下の表８に示す。
【０１９８】
【表１１】
2013523800.tif 000015
【０１９９】
実施例１７：ホウ酸を伴う異なる塩の効果
実施例１６において記載のものと同様の実験を、ホウ酸と組み合わせて異なる塩を使用して行った。
【０２００】
３０ｗｔ／％フルクトースを含む水溶液（３ｍｌ、５．７ミリモル）を、エースバイアル圧力管（Ａｃｅ  ｖｉａｌ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｔｕｂｅ）（約２０Ｂａｒまで安定）中に載せ、及び固体Ｂ（ＯＨ）3（０．３ｇ、５ミリモル）及び／又は固体の塩（アニオンについて３ミリモル）を、溶液に添加した。４：１の有機：水性体積比を得るように、抽出溶媒としてＭＩＢＫを添加した。反応混合物を有する管を、１５０℃で、磁気攪拌下（４２０ｒｐｍ）、４５分間、予熱したオイルバスに置いた（安定なオイルバス温度に到達した後、反応時間を測定した）。反応後、管をオイルバスから取り除き、及び分析用にサンプルを採取する前に、室温に冷却した。反応混合物のサンプルを採取し、及びシリンジろ過（０．４５μｍ  ＰＴＦＥ）を通してろ過し、内部標準（ｉ‐ＰｒＯＨ）と混合し、及びＨＰＬＣを介して分析した。結果を、以下の表９に示す。
【０２０１】
表９で示されるＲ値は、ＭＩＢＫ相及び水相の間、すなわち［ＨＭＦ］MIBK／［ＨＭＦ］ａｑで得られるＨＭＦ分配である。
【０２０２】
【表１２】
2013523800.tif 000016
【０２０３】
実施例１８：異なる有機抽出溶媒を有する触媒としての塩及びホウ酸
実施例１６において記載のものと同様の実験を、異なる有機抽出溶媒で行った。
【０２０４】
３０ｗｔ／％フルクトースを含む水溶液（３ｍｌ、５．７ミリモル）を、エースバイアル圧力管（Ａｃｅ  ｖｉａｌ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｔｕｂｅ）（約２０Ｂａｒまで安定）中に載せ、及び固体Ｂ（ＯＨ）3（０．３ｇ、５ミリモル）及び／又はＮａＣｌ（０．１５ｇ、３ミリモル）を、溶液に添加した。４：１の有機：水性体積比を生じるように、異なる有機抽出溶媒を添加した。反応混合物を有する管を、１５０℃で、磁気攪拌下（４２０ｒｐｍ）、特定の時間、予熱したオイルバスに置いた（安定なオイルバス温度に到達した後、反応時間を測定した）。反応後、管をオイルバスから取り除き、及び分析用にサンプルを採取する前に、室温に冷却した。反応混合物のサンプルを採取し、及びシリンジろ過（０．４５μｍ  ＰＴＦＥ）を通してろ過し、内部標準（ｉ‐ＰｒＯＨ）と混合し、及びＨＰＬＣを介して分析した。結果を、以下の表１０に示す。
【０２０５】
表１０で示されるＲ値は、ＭＩＢＫ相及び水相の間で得られるＨＭＦ分配、すなわち［ＨＭＦ］MIBK／［ＨＭＦ］ａｑである。
【０２０６】
【表１３】
2013523800.tif 000017
【０２０７】
実施例１９：触媒としてＮａＣｌ及びホウ酸でグルコース及びスクロースのＨＭＦへの脱水
グルコース及びスクロースを、ＨＭＦに脱水するための基質として使用した以外、実施例１６において記載のものと同様の実験を行った。
【０２０８】
３０ｗｔ／％グルコース（３ｍｌ、５．７ミリモル）又はスクロース（３ｍｌ、６．０ミリモル）を含む水溶液を、エースバイアル圧力管（Ａｃｅ  ｖｉａｌ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｔｕｂｅ）（約２０Ｂａｒまで安定）中に載せ、及び基質としてグルコースを有し触媒を含まない、すなわちＢ（ＯＨ）3及びＮａＣｌを含まないいくつかの実験を除いて、固体Ｂ（ＯＨ）3（０．３ｇ、５ミリモル）及びＮａＣｌ（０．１５ｇ、３ミリモル）を添加した。４：１の有機：水性体積比を生じる量で、有機抽出溶媒としてＭＩＢＫを添加した。反応混合物を有する管を、特定の期間に対して、１５０℃で、磁気攪拌下（４２０ｒｐｍ）、特定の時間、予熱したオイルバスに置いた（安定なオイルバス温度に到達した後、反応時間を測定した）。反応後、管をオイルバスから取り除き、及び分析用にサンプルを採取する前に、室温に冷却した。反応混合物のサンプルを採取し、及びシリンジろ過（０．４５μｍ  ＰＴＦＥ）を通してろ過し、内部標準（ｉ‐ＰｒＯＨ）と混合し、及びＨＰＬＣを介して分析した。基質としてグルコース及びスクロースを有する結果を、以下の表１１及び１２に、それぞれ示す。基質としてスクロースを有する（データを表１２に示す）算出されたＨＭＦ選択性は、生成されたＨＭＦのすべてが、スクロースにおけるフルクトースの変換に由来するという仮定に基づく。
【０２０９】
【表１４】
2013523800.tif 000018
【０２１０】
【表１５】
2013523800.tif 000019
【０２１１】
実施例２０：連続反応槽における、触媒としてＮａＣｌを有するフルクトースからＨＭＦへの脱水
グルコース及びフルクトースのＨＭＦへの連続脱水用の実験室規模のミニプラントを、図１４で示すように組み立てた。
【０２１２】
反応条件を表１３に示す。反応後、サンプルを水相から採取する前に、反応混合物を室温に冷却し、及びシリンジろ過（０．４５μｍ  ＰＴＦＥ）を通してろ過し、及びＨＰＬＣを介して分析した。
【０２１３】
フルクトース変換、ＨＭＦ収率、及びＨＭＦ選択性（ＨＭＦ収率／フルクトース変換）のデータを、表１３にまた示す。結果は、高収率及び選択性を高温（２００℃）で維持し、及び高温が反応時間を低減することを示す。
【０２１４】
【表１６】
2013523800.tif 000020
【０２１５】
実施例２１：連続反応槽における、触媒としてＮａＣｌを有するフルクトース及びグルコース混合物からＨＭＦへの脱水
図１４における実験室規模ミニプラントを、実施例２０においてまた使用した５％ＮａＣｌ及びＭＩＢＫ  ４：１の溶媒比を有する実験のために使用した。
【０２１６】
以下の２つの基質：
インレット１００％グルコースを有する固定化グルコースイソメラーゼ（Ｓｗｅｅｔｚｙｍｅ）を含む実験カラムのアウトレットから得たＨＦＣＳ３９（６１％グルコース及び３９％フルクトース）、及び
純粋なグルコース及びフルクトース基質から混合されたＨＦＣＳ４２（５８％グルコース及び４２％フルクトース）
を使用した。基質の濃度は、すべての実験において、３００ｇ／Ｌであった。
【０２１７】
反応条件を、表１４に示す。反応後、サンプルを水相から採取する前に、産物タンクを室温に冷却し、及びシリンジろ過（０．４５μｍ  ＰＴＦＥ）を通してろ過し、及びＨＰＬＣを介して分析した。
【０２１８】
フルクトース及びグルコース変換、ＨＭＦ収率、及びＨＭＦ選択性（ＨＭＦ収率／（フルクトース＋グルコース変換））のデータを、表１４にまた示す。
【０２１９】
結果は、選択性が、実施例２０における純粋なフルクトース基質に関してよりも低いことを示す。これは、選択性をＨＭＦ並びに全グルコース及びフルクトース変換の比率として算出するからである。仮にグルコースの大部分が、未反応のままであることを考慮した場合、選択性は、実施例２０と同様であろう。
【０２２０】
結果は、高収率を高温（２００℃）で維持し、及び高温が反応時間を低減することを、実施例２０のように示す。
【０２２１】
【表１７】
2013523800.tif 000021
【図１】
2013523800.tif 000022
【図２】
2013523800.tif 000023
【図３】
2013523800.tif 000024
【図４】
2013523800.tif 000025
【図５】
2013523800.tif 000026
【図６】
2013523800.tif 000027
【図７】
2013523800.tif 000028
【図８】
2013523800.tif 000029
【図９】
2013523800.tif 000030
【図１０】
2013523800.tif 000031
【図１１】
2013523800.tif 000032
【図１２】
2013523800.tif 000033
【図１３】
2013523800.tif 000034
【図１４】
2013523800.tif 000035
【国際調査報告】
2013523800.tif 000036
2013523800.tif 000037
2013523800.tif 000038
2013523800.tif 000039