(57)【要約】  ルイス酸材料の存在下における、Ｃ６およびＣ５糖からの２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸および２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸ならびにそれらのエステル類の製造であって、ここで２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸または２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸あるいはそれらのエステル類の収率は１５％を超える。【特許請求の範囲】
【請求項１】
式
Ｒ’−ＨＣ＝ＣＨ−ＣＨＯＨ−ＣＯＯＲ      （Ｉ）
［式中、
Ｒは、−ＨおよびＣ１−Ｃ８−アルキルからなる群から選択され；そして
Ｒ’は、ヒドロキシメチルまたは１，２−ジヒドロキシエチルである］
のアルファ−ヒドロキシ−ベータ−エン−酸またはそれらのエステルの製造のための方法であって、以下のステップ：
ａ．１つまたは複数のＣ６および／またはＣ５糖類単位を含む糖類組成物をルイス酸材料と接触させること；および
ｂ．２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸および／または２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸あるいはそれらのエステルを回収すること、
を含む方法。
【請求項２】
２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸または２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸のエステルが、２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸メチルエステルおよび２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸メチルエステルである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
糖類組成物が、スクロース、キシロース、マンノース、タガトース、ガラクトース、グルコース、フルクトース、アラビノース、イヌリン、アミロペクチンおよびシュガー・シロップからなる群から選択される１つまたは複数のＣ６および／またはＣ５糖類単位を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
糖類組成物が、少なくとも１０重量％の糖類単位を含む、請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
糖類組成物が、極性溶媒を含む、請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
糖類組成物が、メタノール、エタノール、ＤＭＳＯおよび水からなる群から選択される１種または複数種の溶媒を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
糖類組成物に存在するいずれのアルカリ金属イオンも、０．３ｍＭ未満の濃度で存在する、請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
糖類組成物におけるアルカリ金属イオンの濃度が０．３ｍＭ未満である、請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
ルイス酸材料に含まれるアルカリ金属イオンが０．５重量％未満である、請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
ルイス酸材料がＳｎ−ＢＥＡである、請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
ルイス酸材料がＳｎ−ＭＣＭ−４１である、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
ルイス酸材料が、スズ塩、例えば塩化スズ（ＳｎＣｌ４およびＳｎＣｌ２）、フッ化スズ（ＳｎＦ４およびＳｎＦ２）、臭化スズ（ＳｎＢｒ４およびＳｎＢｒ２）、ヨウ化スズ（ＳｎＩ４およびＳｎＩ２）、アセチルアセトン酸スズ（ＳｎＣ１０Ｈ１４Ｏ４）、ピロリン酸スズ（Ｓｎ２Ｐ２Ｏ７）、酢酸スズ（Ｓｎ（ＣＨ３ＣＯ２）４およびＳｎ（ＣＨ３ＣＯ２）２）、シュウ酸スズ（Ｓｎ（Ｃ２Ｏ４）２およびＳｎＣ２Ｏ４）、スズトリフレート（（ＣＦ３ＳＯ３）２Ｓｎおよび（ＣＦ３ＳＯ３）４Ｓｎ））である、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
３０〜１９０℃の温度で糖類組成物をルイス酸材料と接触させる、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１４】
温度が８０〜１７０℃である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１０秒の期間、糖類組成物をルイス酸材料と接触させる、請求項１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
連続的な条件下で実施される、請求項１〜１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
重量空間速度が０．００５〜１０ｈ−１の間である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
アルファ−ヒドロキシ−ベータ−エン−酸またはそれらのエステルが、アシル化、シリル化、アルキル化、加水分解、水素化、アミド化から選択される誘導体化に付される、請求項１〜１７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１９】
ステップｂ）が、アルファ−ヒドロキシ−ベータ−エン−酸またはそれらのエステルあるいはそれらの誘導体の精製を含む、請求項１〜１８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２０】
精製が減圧下で溶媒を蒸発させることを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
精製が、アルファ−ヒドロキシ−ベータ−エン−酸またはそれらのエステルまたは誘導体をカラムクロマトグラフィーにより精製することを含む、請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
精製が、アルファ−ヒドロキシ−ベータ−エン−酸またはそれらのエステルまたは誘導体を蒸留により精製することを含む、請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２３】
精製が、アルファ−ヒドロキシ−ベータ−エン−酸またはそれらのエステルまたは誘導体を結晶化により精製することを含む、請求項１９または２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルイス酸触媒の存在下における、Ｃ６およびＣ５糖からの２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸および２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸ならびにそれらのエステル類の製造および回収に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭水化物は、バイオマスの最も大きな部分に相当し、市販化学製品製造用の供給材料としてのそれらの効率的な使用のために様々なストラテジーが確立されている。バイオマスは、そのような目的のための供給材料としての石油の補完および最終的には置き換えとしてのその潜在能力のために、特に興味深い。バイオマスから得ることができる炭水化物はＣ６およびＣ５糖を含み、それらは高度に官能性の短鎖炭素化合物の潜在的な源であるため特に工業的に興味深い。これは、商業的に入手できない高度に官能性の短鎖炭素化合物、例えば２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸および２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸ならびにそれらのエステル類のために特に重要である。これらの化合物を命名する一般的な方法は、アルファ−ヒドロキシ−ベータ−エン−酸およびそれらのエステル類である。そのような化合物の一般分子構造は
Ｒ’−ＨＣ＝ＣＨ−ＣＨＯＨ−ＣＯＯＲ          （Ｉ）
である。
【０００３】
ここで、Ｒ’およびＲは、−Ｈ、−アルキルまたはヒドロキシアルキル基を表す。
【０００４】
現在、２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸および２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸は、セルロース：Ｓｖｅｎｓｋ  Ｐａｐｐｅｒｓｔｉｄｎｉｎｇ（１９７４）１６，ｐ５９３−６０２（非特許文献１）およびＪ．Ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉ．（１９７８）２２，ｐｐ６１５−６２３（非特許文献２）；およびマンナン：Ａｃｔａ  Ｃｈｅｍ  Ｓｃａｎ．（１９８０）４０，ｐｐ９−１４（非特許文献３）のアルカリ分解により製造されている。しかしながら、これらの反応の生成物組成物は多くの化合物を含み、従って、得られる生成物は低収量である（生成物１ｇあたり５ｍｇ）。さらに、提案されている方法は、プロセス中に産生される反応生成物の多様性のために、工業的に実施することができない。
【０００５】
Ｃ６および／またはＣ５糖を含む糖組成物は、Ｓｎ−ＢＥＡの存在下での乳酸メチルの製造における基質で有り得ることが知られている。ＥＰ  ２  １８４  ２７０  Ｂ１（特許文献１）およびＳｃｉｅｎｃｅ（２０１０）３２８，ｐｐ６０２−６０５（非特許文献４）は、それぞれ、スクロース、グルコースおよびフルクトースからの、メタノールにおける１６０℃での、６４％、４３％および４４％の乳酸メチルの収率を報告している。しかしながら、この反応に関しては多数の副生成物が観察され、報告されている主要な副生成物はメチルビニルグリコレート（３−１１％）である。
【０００６】
顕著な量の高度に極性の生成物を含む、サッカリン酸に類似する少量の化合物が、開示された反応の間に製造され得ることが示唆されている。これらの高度に極性の生成物は、Ｃ６サッカリン酸のメチルエステル類であるとみなされた。そのようなＣ６サッカリン酸は、Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ  Ｒｅｓ．（１９９６）２８０，ｐｐ４７−５７（非特許文献５）に記載されている。しかしながら、この文献は、高度に極性の生成物の構成成分である化合物の同定、収率パーセントでの量および数に関しては触れていない。
【０００７】
Ｇｒｅｅｎ  Ｃｈｅｍ．（２０１２）１４，ｐｐ７０２−７０６（非特許文献６）は、Ｓｃｉｅｎｃｅ（２０１０）３２８，ｐｐ６０２-６０５と類似の反応条件であって、反応の温度を変えた反応条件を開示している。同定された生成物と未転化糖の合わせた収率は少なくとも５１％である。
【０００８】
ＣｈｅｍＳｕｓＣｈｅｍ（２０１５）８，ｐｐ６１３−６１７（非特許文献７）は、アルカリイオンを反応プロセスに添加した場合に不均一ケイ酸スズ（ｓｔａｎｎｏｓｉｌｉｃａｔｅ）触媒の存在下において糖から得られた酢酸メチル収率の増加（２０〜２５％から６６〜７１％へ）を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＥＰ  ２  １８４  ２７０  Ｂ１
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｓｖｅｎｓｋ  Ｐａｐｐｅｒｓｔｉｄｎｉｎｇ（１９７４）１６，ｐ５９３−６０２
【非特許文献２】Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉ．（１９７８）２２，ｐｐ６１５−６２３
【非特許文献３】Ａｃｔａ  Ｃｈｅｍ  Ｓｃａｎ．（１９８０）４０，ｐｐ９−１４
【非特許文献４】Ｓｃｉｅｎｃｅ（２０１０）３２８，ｐｐ６０２−６０５
【非特許文献５】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ  Ｒｅｓ．（１９９６）２８０，ｐｐ４７−５７
【非特許文献６】Ｇｒｅｅｎ  Ｃｈｅｍ．（２０１２）１４，ｐｐ７０２−７０６
【非特許文献７】ＣｈｅｍＳｕｓＣｈｅｍ（２０１５）８，ｐｐ６１３−６１７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、高度に官能化されたＣ６およびＣ５化合物の製造のためのルイス酸に基づいた触媒的プロセスを提供することが望ましい。さらに、工業的に適用可能な、直接的な選択的プロセスを通して、高度に官能性のＣ６およびＣ５化合物を高収率で提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、特定の反応条件、例えば糖組成物における糖の濃度、触媒の量、溶媒および媒体のアルカリ度の選択において、選択的にかつ高い収率で、Ｃ６およびＣ５糖からなる群から選択される１つまたは複数の糖を含む糖組成物から、アルファ−ヒドロキシ−ベータ−エン−酸、例えば２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸および２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸ならびにそれらのエステル類を得ることができることが発見された。
【００１３】
本発明によると、式
Ｒ’−ＨＣ＝ＣＨ−ＣＨＯＨ−ＣＯＯＲ      （Ｉ）
［式中、
Ｒは、−ＨおよびＣ１−Ｃ８−アルキルからなる群から選択され；そして
Ｒ’は、ヒドロキシメチルまたは１，２−ジヒドロキシエチルである］
のアルファ−ヒドロキシ−ベータ−エン−酸またはそれらのエステル類の製造のための方法であって、以下のステップ：
ａ．１つまたは複数のＣ６および／またはＣ５糖類単位を含む糖類組成物をルイス酸材料と接触させること；および
ｂ．２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸および／または２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸あるいはそれらのエステル類を回収すること、
を含む方法が提供される。
【００１４】
この方法の利点は、２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸または２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸およびそれらのエステル類が１５％を超える収率で回収できることである。好ましくは、エステル類の収率は、２０％、２５％、３０％より高い。
【００１５】
本発明の１つの実施態様において、上記のＣ１−Ｃ８−アルキルは、メチル−、エチル−、プロピル−、イソ−プロピル−、ブチル−、イソブチル−、ペンチル−、ヘキシル−、ヘプチル−、オクチル−からなる群から選択される。
【００１６】
そのようなアルファ−ヒドロキシ−ベータ−エン−酸またはそれらのエステル類は高度に官能化されており、プラットフォーム分子（またはベースケミカル／中間体）として、それらは化学産業のために、例えばポリエステル類の製造のために有利な特性を示す。それらは、例えば乳酸またはε−カプロラクトンのような他のモノマーと重合または共重合させてもよい。
【００１７】
式（Ｉ）の化合物は、多くの用途を思い描くことができる構造的に興味深い分子である。上記化合物の構造は、６−ヒドロキシカプロン酸の構造に似ており、従って、式Ｉの化合物は類似の用途に利用することができる。しかしながら、６−ヒドロキシカプロン酸とは異なり、式（Ｉ）の化合物は、他の官能基、例えば二重結合および２級アルコールを与え、これらは官能化されたポリエステルモノマーとして式（Ｉ）の化合物を使用する可能性をもたらす。
【００１８】
２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸または２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸のエステル類は、好ましくは、メチルエステル類である。２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸メチルエステルおよび２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸メチルエステルは、‘ＴＨＭ’および‘ＤＰＭ’としても知られているかもしれない。
【００１９】
特段の言及がない場合、２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸または２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸およびそれらのエステル類の収率は、糖出発材料を基準としてモル基準で計算される。
【００２０】
糖類組成物は、「糖組成物」または「基質」と呼ぶこともできる。本件との関連において、糖類組成物は、溶媒に溶解した糖類または糖を示すためのものである。同様に、本件との関連において、用語「糖類」、「糖」および「基質」は互換的に使用される。糖類組成物は好ましくは、スクロース、キシロース、アラビノース、マンノース、タガトース、ガラクトース、グルコース、フルクトース、イヌリン、アミロペクチン（デンプン）およびシュガー・シロップからなる群から選択される１つまたは複数のＣ６および／またはＣ５糖類単位を含む。種々の糖類組成物の使用の例は、表６に見出すことができる。
【００２１】
本発明の１つの実施態様において、糖組成物（糖類組成物）におけるＣ６および／またはＣ５化合物（糖類単位）の濃度は、１０ｇ／Ｌより高く、好ましくは５０ｇ／Ｌより高い。本件との関連において、「Ｃ６および／またはＣ５化合物の濃度」は、糖類組成物における糖類モノマーの全濃度または組み合わせた濃度を表すためのものである。
【００２２】
ルイス酸材料は、基質の反応性を増加させるための電子対受容体として作用する。本件との関連において、ルイス酸材料は、糖類単位（糖）の例えば２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸および２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸ならびにそれらのエステル類への転化を触媒する。ルイス酸材料には、スズ塩、例えば塩化スズ（ＳｎＣｌ４およびＳｎＣｌ２）、フッ化スズ（ＳｎＦ４およびＳｎＦ２）、臭化スズ（ＳｎＢｒ４およびＳｎＢｒ２）、ヨウ化スズ（ＳｎＩ４およびＳｎＩ２）、アセチルアセトン酸スズ（ＳｎＣ１０Ｈ１４Ｏ４）、ピロリン酸スズ（Ｓｎ２Ｐ２Ｏ７）、酢酸スズ（Ｓｎ（ＣＨ３ＣＯ２）４およびＳｎ（ＣＨ３ＣＯ２）２）、シュウ酸スズ（Ｓｎ（Ｃ２Ｏ４）２およびＳｎＣ２Ｏ４）、スズトリフレート（（ＣＦ３ＳＯ３）２ＳｎおよびＣＦ（３ＳＯ３）４Ｓｎ））ならびに多孔性構造を示す材料、例えば固体のルイス酸が含まれる。本件との関連において、ルイス酸材料は、「触媒」と表すこともできる。
【００２３】
固体のルイス酸材料は、結晶質でもまたは非結晶質でもよい。非結晶質の固体ルイス酸材料には、規則性メソポーラス非晶質材料、例えばＳｎ−ＭＣＭ−４１およびＳｎ−ＳＢＡ−１５、または他のメソポーラス非晶質形態が含まれる。結晶質マイクロポーラス材料には、ゼオライト材料及びゼオタイプ材料が含まれる。２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸および２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸ならびにそれらのエステル類の高い選択性および／または収率を維持するために、ルイス酸材料を時々、例えば当該材料を４００℃超の温度でか焼することにより、再生することが有利であり得る。
【００２４】
ゼオライト材料は、マイクロポーラス結晶構造の結晶質のアルミノケイ酸塩である。
【００２５】
ゼオタイプ材料は、ゼオライト材料のアルミニウム原子が、部分的にまたは完全に金属（金属原子）、例えばジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）およびスズ（Ｓｎ）によって置き換えられている材料である。
【００２６】
本発明は、ルイス酸材料骨格構造がＢＥＡ、ＭＦＩ、ＦＡＵ、ＭＯＲ、ＦＥＲ、ＭＷＷ、ＭＣＭ−４１およびＳＢＡ−１５、またはそれらの混合物からなる群から選択される方法に関する。
【００２７】
本発明は、ルイス酸材料がＳｎ、Ｔｉ、Ｐｂ、Ｚｒ、ＧｅおよびＨｆ、またはそれらの混合物からなる群のうちの１つまたは複数から選択される活性金属を含む方法に関する。
【００２８】
本発明は、ルイス酸材料がＳｎ−ＢＥＡ、Ｓｎ−ＭＦＩ、Ｓｎ−ＦＡＵ、Ｓｎ−ＭＯＲ、Ｓｎ−ＭＷＷ、Ｓｎ−ＭＣＭ−４１およびＳｎ−ＳＢＡ−１５、ＳｎＣｌ４、ＳｎＣｌ２、またはそれらの混合物からなる群から選択される方法に関する。好ましくは、上記材料は、Ｓｎ−ＢＥＡまたはＳｎ−ＭＣＭ−４１またはＳｎＣｌ４である。
【００２９】
本発明のさらなる実施態様において、Ｓｎ−ＢＥＡは、フッ化水素を用いる直接合成プロセスにより、または表２および表７にまとめられるような後処理プロセスにより、製造される。直接合成プロセスの例はＥＰ１０１０６６７Ｂ１に記載されている。Ｓｎ−ＢＥＡにおけるアルカリ成分の存在を避けるために、Ｓｎ−ＢＥＡはフッ化物直接合成プロセスにより、または後処理プロセスにより製造される。そのようなアルカリ成分は、例えば：ＷＯ２０１５／０２４８７５Ａ１に示されるようなカリウムイオンである。好ましくは、反応溶液に存在するいずれのアルカリ材料も、０．１３ｍＭ未満の濃度で、または触媒組成物の０．５重量％未満の量で、存在する。
【００３０】
Ｓｎ−ＢＥＡの製造のための後処理プロセスの例は、ＷＯ２０１５／０２４８７５Ａ１（触媒Ａ）に示されている。フッ化水素の経路（直接合成プロセスとしても知られる）はＥＰ１０１０６６７Ｂ１に記載されている。
【００３１】
本発明の方法は、連続フロープロセスまたはバッチプロセスとして実施してもよい。本件との関連において、連続フロープロセスは、長期間にわたって行われ、反応物が溶媒中において反応チャンバーを通して供給される反応またはプロセスとして理解されるべきである。連続フロープロセスの利点は、それが大規模生産に適していることである。
【００３２】
本発明のさらなる実施態様において、上記方法は、重量空間速度（ｗｅｉｇｈｔ  ｈｏｕｒｌｙ  ｓｐａｃｅ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ）が０．００５〜１０ｈ−１、例えば０．０１〜５ｈ−１または０．０５〜１ｈ−１の間である、連続的方法である。
【００３３】
本発明のさらなる実施態様において、触媒と基質との比は、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％より高い、またはさらに５０％と同じ高さの２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸または２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸およびそれらのエステルの収率を得るために、表４に示されるように、各糖類濃度に関して最適化される。例えば、触媒と基質との質量比（Ｒｍ）は、好ましくは、Ｒｍ＞０．１、例えば０．２、より好ましくは０．１＜Ｒｍ＜０．８の範囲内、例えば上記糖類がキシロースの場合に０．２５＜Ｒｍ＜０．７５である。
【００３４】
本発明のさらなる態様において、上記方法は、表１に示されるように、１１０℃〜２００℃、１１０℃〜１９０℃、１１０〜１８０℃の温度、好ましくは、１４０〜１７０℃の温度で実施される。
【００３５】
本発明の別の態様において、上記溶媒は、極性溶媒である。極性溶媒は、１５を超える比誘電率を有する組成物、例えばＤＭＳＯ、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、メタノール、エタノール、水またはそれらの混合物を表すためのものである。極性または僅かに極性の溶媒を用いる利点は、２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸または２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸およびそれらのエステル類の収率が２０％を超え得ることである。好ましくは、エステル類の収率は、最初の糖類のモルを基準として、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％より高く、またはさらに５０％と同じ高さである。
【００３６】
本発明の１つの実施態様において、上記溶媒はＤＭＳＯを含む。驚くべきことに、２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸（ＴＨＡ）および／または２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸（ＤＰＡ）の収率は、表８に示すように、２０％超、例えば２５、３０、３５、４０または４５％超である。好ましくは、上記溶媒はＤＭＳＯおよび水を含み、水の濃度は、２〜５０重量％、例えば５〜３０％の範囲内である。好ましくは、上記溶媒は、ＤＭＳＯおよび水の混合物である。
【００３７】
本発明において、反応溶液においてまたはルイス酸材料の環境において存在するアルカリ金属イオンの濃度は、０．１３ｍＭ未満の濃度または触媒組成物の０．５重量％未満の量に保持される。
【００３８】
イオンの濃度を低く保持することの利点は、表５に示されるように、１５％を超える２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸または２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸およびそれらのエステル類の収率を得ることができることである。好ましくは、上記エステル類の収率は、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％より高く、またはさらには５０％と同じ高さである。存在するアルカリ金属イオンの濃度が０．１３ｍＭ未満である場合、乳酸メチルの収率は、３０％未満、より好ましくは２０％または１５％未満に維持され、その結果、糖類の式Ｉの所望の生成物への転化率の増加が得られる。
【００３９】
本明細書で使用される場合に、アルカリ金属イオンは、元素自体またはアルカリ金属の塩のいずれかに由来する金属イオンとして理解されるべきである。より詳細には、アルカリ金属の塩は、少なくとも１つの金属イオンと少なくとも１つのアニオンを含む。金属イオンの例は、カリウム、ナトリウム、リチウム、ルビジウムおよびセシウムである。アルカリ金属の塩の例は、炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩、乳酸塩、塩化物、臭化物および水酸化物である。塩の例としては、Ｋ２ＣＯ３、ＫＮＯ３、ＫＣｌ、酢酸カリウム（ＣＨ３ＣＯ２Ｋ）、乳酸カリウム（ＣＨ３ＣＨ（ＯＨ）ＣＯ２Ｋ）、Ｎａ２ＣＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｒｂ２ＣＯ３が挙げられる。
【００４０】
本発明に従うとまた、反応媒体における式Ｉの化合物、例えば２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸もしくは２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸および／またはそれらのエステル類の濃度は１０ｇ／Ｌより高く、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％を超えるか、またはさらには５０％と同じ高さである収率を伴う。表３に示すように、本発明に従うとまた、反応組成物における糖類の濃度は５重量％より高い。
【実施例】
【００４１】
例：
Ｓｎ−ＢＥＡの製造：
Ａ．直接合成法を介したＳｎ−ＢＥＡの製造方法（ＨＦルート）。
【００４２】
Ｓｎ−ベータゼオライトを、Ｖａｌｅｎｃｉａ  ｅｔ  ａｌ．［ＵＳ６３０６３６４  Ｂ１］に記載される経路を改変することにより合成した。典型的な合成手順において、３０．６ｇのオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ，Ａｌｄｒｉｃｈ，９８％）を、３３．１ｇのテトラエチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＥＡＯＨ，Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，水中３５％）に、慎重に撹拌し、二相溶液を形成させながら、添加した。約６０分間撹拌後、１つの相を得、２．０ｍＬの脱塩水に溶解した塩化スズ（ＩＶ）五水和物（ＳｎＣｌ４・５Ｈ２Ｏ，Ａｌｄｒｉｃｈ，９８％）を滴下して添加した。撹拌を数時間維持することにより、ＴＥＯＳの加水分解から形成したエタノールを蒸発させた。最終的に、１．６ｇの脱塩水における３．１ｇのフッ化水素酸（ＨＦ，Ｆｌｕｋａ，４７−５１％）を当該ゲルに添加することにより、以下のモル組成を有する固体を得た；１．０Ｓｉ：０．００５Ｓｎ：０．０２Ｃｌ−：０．５５ＴＥＡ＋：０．５５Ｆ−：７．５Ｈ２Ｏ。全てのサンプルを引き続き均質化し、ステンレス鋼性オートクレーブ中に置いたテフロン容器に移し、引き続き１４０℃で１４日間置いた。固体をろ過により回収し、脱塩水で洗浄し、引き続き、空気中において８０℃で一晩乾燥した。当該材料内に含まれる有機テンプレートを、静的空気中でサンプルを２℃／分で５５０℃まで加熱することにより除去し、この温度を６時間維持した。
【００４３】
Ｂ．後処理法を介してＳｎ−ＢＥＡを製造するプロセス
Ｓｎ／ベータ（Ｓｉ／Ｓｎ＝１２５）を、ＣｈｅｍＳｕｓＣｈｅｍ  ２０１５，８，６１３−６１７に記載の手順に従って製造した。市販のゼオライトベータ、すなわち（Ｚｅｏｌｙｓｔ，Ｓｉ／Ａｌ  １２．５，ＮＨ４＋型）を５５０℃で６時間か焼してＨ＋型を得、ゼオライトベータ粉末１ｇあたり１０ｇの濃硝酸（ＨＮＯ３，Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，≧６５％）で８０℃において１２時間処理する。得られた固体をろ過し、十分な水で洗浄し、２℃／分の勾配を用いて５５０℃で６時間か焼し、脱アルミニウム化ベータを得る。１２５のＳｉ／Ａｌ比で、この固体を初期湿潤法（ｉｎｃｉｐｉｅｎｔ  ｗｅｔｎｅｓｓ  ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ）により含浸させる。この目的のために、塩化スズ（ＩＩ）（０．１２８ｇ，Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，９８％）を５．７５ｍＬの水に溶解し、脱アルミニウム化された５ｇのベータに添加する。含浸プロセスの後、サンプルを１１０℃で２時間乾燥し、再度５５０℃で６時間か焼する。
【００４４】
Ｃ．Ｓｎ−ＭＣＭ−４１を製造するプロセス
規則性メソポーラススズケイ酸塩であるＳｎ−ＭＣＭ−４１を、Ｇｒｅｅｎ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１１，１３，１１７５−１１８１に記載の経路に従って製造した。典型的な合成において、２６．４ｇのケイ酸テトラエチルアンモニウム（ＴＭＡＳ，Ａｌｄｒｉｃｈ，水中１５−２０重量％，≧９９．９９％）を、３８．０ｇの水に溶解した１３．０ｇの臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢｒ，Ｓｉｇｍａ，≧９９．０％）の溶液にゆっくりと添加し、混合物を約１時間撹拌した。この時点で、２．１ｇの水におけるＳｎＣｌ４・５Ｈ２Ｏおよび塩酸（ＨＣｌ，Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，ｍｉｎ．３７％）を上記溶液に滴加し、１．５時間撹拌した。この溶液に１２．２ｇのＴＥＯＳを添加し、３時間撹拌することにより、１．０Ｓｉ：０．００５Ｓｎ：０．４４ＣＴＡＢｒ：０．２７ＴＭＡ：０．０８Ｃｌ−：４６Ｈ２Ｏのゲル組成物がもたらされた。その後、上記サンプルを、ステンレス鋼製オートクレーブ中に置いたテフロンで裏打ちされた容器に移し、予熱されたオーブンに１４０℃で１５時間置いた。固体をろ過により回収し、十分な水で洗浄し、引き続き８０℃で一晩乾燥した。当該材料をか焼により仕上げ、ここではサンプルを静的空気中において２℃／分で５５０℃に加熱し、この温度を６時間維持した。
【００４５】
例１：
ａ．典型的な反応において、０．１５０ｇのアルカリ不含Ｓｎ−ベータゼオライト（Ｓｉ／Ｓｎ＝１５０）、０．４５ｇの糖および１５．０ｇの無水メタノール（１５．０ｇ，Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，＞９９．８％）を、ステンレス鋼製の圧力容器に添加する（４０ｃｃ，Ｓｗａｇｅｌｏｋ）。上記反応器を閉め、予熱した湯浴中に１６０℃で７００ｒｐｍで撹拌しながら置き、２０時間反応させる。反応後、容器を冷水中に浸すことにより容器を急速に冷却する。糖誘導体をＧＣ−ＭＳ（Ａｇｉｌｅｎｔ  ６８９０。Ａｇｉｌｅｎｔ  ５９７３質量選択検出器を備えたＰｈｅｎｏｍｅｎｅｘ  Ｚｅｂｒｏｎ  ＺＢ−５カラムを用いて）により同定した。
【００４６】
ｂ．あるいは、４．０ｇの無水メタノール（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，＞９９．８％）、０．３６ｇの糖（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，＞９９％）および所望の量のアルカリ不含Ｓｎ−ベータを、５ｍＬのガラス製マイクロウェーブバイアル（Ｂｉｏｔａｇｅ）に添加した。Ｂｉｏｔａｇｅ  Ｉｎｉｔｉａｔｏｒ＋マイクロウェーブ合成装置において、反応容器を６００ｒｐｍで撹拌しながら２時間１６０℃に加熱した。冷却後、サンプルをろ過し、その後分析した。関連の反応において、メタノール溶媒の適切な割合をメタノールにおけるＫ２ＣＯ３の１ｍＭ標準溶液（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，≧９９．０％）で置き換えることによってアルカリ塩を添加することにより、必要な濃度を得た。
【００４７】
無水塩化スズ（ＩＶ）（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ，ＵＳＡ）をｄ６−ＤＭＳＯ（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ）に溶解して１０％（ｗ／ｖ）の最終濃度とした。グルコース、フルクトース、リボース、アラビノース、イヌリン、キシランおよびアミロペクチン（デンプン）を含む炭水化物（全てＳｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｍｅｇａｚｙｍｅｓ（Ｂｒａｙ，Ｉｒｅｌａｎｄ）Ｃａｒｂｏｓｙｎｔｈ（Ｃｏｍｐｔｏｎ，ＵＫ）から）を、１．５ｍｌのＥｐｐｅｎｄｏｒｆセーフロックチューブにおいて、０．３〜１Ｍの糖類モノマー（３０〜１００ｍｇ／５００μｌ最終体積）に対応する濃度でｄ６−ＤＭＳＯに溶解した。水（Ｄ２Ｏ）を、０、５、１０、１５または２０％の最終体積比（ｖ／ｖ）まで添加した。無水塩化スズ（ＩＶ）を、ストック溶液から、典型的には最終炭水化物：触媒モル比１０：１まで添加した。１０体積％の触媒および規定の水分とともにｄ６−ＤＭＳＯにおいて炭水化物を含有する反応混合物を、Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆサーモミキサーにおいて９９℃で６００ｒｐｍで振とうしながら２０時間インキュベートした。反応後、サンプルを５ｍｍＮＭＲサンプルチューブに移し、直ちに３０oＣで１Ｈおよび１３Ｃ  ＮＭＲ分光法により解析した。サンプルは、フミン形成により意図しない色を一部有していたが、最良のＴＨＡ収率を有しながら実験を通して透明のままであった（わずかに着色はしていたが）。基質溶液の１３Ｃ  ＮＭＲシグナル積分を生成物混合物のシグナル積分（両者ともｄ６−ＤＭＳＯシグナルに対して正規化）と比較すること、およびラクテートおよびラクテートオリゴマーメチル基、３−デオキシ化合物メチレン基およびＴＨＡオレフィンならびにＨＭＦフラン水素シグナルを含む１Ｈ  ＮＭＲスペクトルのヒドロキシ領域と重複しないシグナルを積分することにより、収率を概算した。Ｃ６糖からの％モルＣとして収率を演繹する場合、ラクテートのモル分率を２で除した。反応混合物を１．５ｍｌのＥｐｐｅｎｄｏｒｆセーフロックチューブからＮＭＲチューブに直接移し、引き続きＮＭＲチューブを分光計中で所望の温度に加熱することにより、ｉｎ  ｓｉｔｕ実験を行った。反応の進行後、一連の１Ｈまたは１３Ｃ  ＮＭＲスペクトルを含む疑似２Ｄスペクトルを続けた。シグナル同定のために、同種−および異種核帰属スペクトル（ｈｏｍｏ−  ａｎｄ  ｈｅｔｅｒｏｎｕｃｌｅａｒ  ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ  ｓｐｅｃｔｒａ）を、グルコース−およびキシロース誘導反応混合物に関して記録した。全てのスペクトルは、ＴＣＩ  Ｚ−ｇｒａｄｉｅｎｔ  ＣｒｙｏＰｒｏｂｅおよび１８．７  Ｔ  ｍａｇｎｅｔ（Ｏｘｆｏｒｄ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｏｘｆｏｒｄ，Ｕ．Ｋ．）を備えたＢｒｕｋｅｒ（Ｆａｅｌｌａｎｄｅｎ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）Ａｖａｎｃｅ  ＩＩ  ８００ＭＨｚ分光計で、または室温ｓｍａｒｔプローブを備えたＢｒｕｋｅｒ  Ａｖａｎｃｅ  ＩＩＩ  ６００  ＭＨｚ分光計で記録した。ＮＭＲスペクトルを記録し、処理し、解析した。  Ｂｒｕｋｅｒ  Ｔｏｐｓｐｉｎ  ２．１またはＢｒｕｋｅｒ  Ｔｏｐｓｐｉｎ  ３．０を用いた。
【００４８】
例２〜３：プロセスの温度をそれぞれ、１７０℃に上昇させ、および１４℃に低下させて、例１ｂに従った。使用した触媒は、方法Ａに従ったＳｎ−Ｂｅｔａ（Ｓｉ／Ｓｎ＝１５０）である。
【００４９】
【表１】
2018521990.tif 000002
【００５０】
表１に示されるように、温度の増加は収率の増加をもたらす。
【００５１】
例４〜６：出発物質をグルコースの代わりに１６０℃でキシロースとして例１ａに従い、異なる触媒を使用した。
【００５２】
【表２】
2018521990.tif 000003
【００５３】
表２に示されるように、触媒の製造のための方法Ａは所与の条件下で増加した収率をもたらす。
【００５４】
例７〜１０：出発物質を１６０℃でキシロースとし、反応組成物における異なるキシロース初期濃度（重量％）を用いて、例１ｂに従った。
【００５５】
【表３】
2018521990.tif 000004
【００５６】
表３において観察されるように、約７重量％のキシロース濃度でＤＰＭの閾値収率が達成されるまで、より高いキシロース濃度はＤＰＭの収率の増加をもたらし、約８〜９重量％に小さいピークを有すると考えられる。糖の実験は典型的には５ｇ／Ｌ未満の濃度で実施されるので、この事実は驚くべきものである。３０ｇ／Ｌと同じ高さの濃度が、より低い濃度と匹敵する収率でＤＰＭをもたらすことが認められるのは、特に興味深いことである。高濃度の糖類を使用して高収率の生成物を得ることは特異なことである。
【００５７】
例１１〜１６：出発物質を１６０℃でキシロースとして例１ｂに従い、種々の触媒対基質比をもたらす種々の量の触媒を使用した。
【００５８】
【表４】
2018521990.tif 000005
【００５９】
表４に示すように、触媒／基質の比が０．５である場合、ＤＰＭの最も高い収率が得られた。従って、ＤＰＭの収率は、触媒／基質の比を調節することにより最適化することができる。ＭＬの収率がＤＰＭの増加と同時に減少することが認められるのは、特に興味深いことである。このような異なる量の触媒を使用した時の触媒の選択性の変化は、非常に驚くべきことであり、これまでには報告されていない。ＤＰＭの高い収率を得るためには、触媒／基質の比は０．２５超であるべきである。
【００６０】
例１７−２４：出発物質を１６０℃でキシロースとし、メタノールにおける種々のアルカリ金属イオン（Ｋ２ＣＯ３）濃度を用いて、例１ｂに従った。
【００６１】
【表５】
2018521990.tif 000006
【００６２】
表５からわかるように、アルカリ金属イオンの濃度は、ＤＰＭの収率に影響を及ぼす。ここでＫ２ＣＯ３の場合に関して例示されるように、０．１ｍＭ未満のアルカリ金属イオンの濃度は、２０％超のＤＰＭ収率をもたらした。ＭＬ収率は３０％未満に維持されなければならない。従って、ＤＰＭが、反応混合物中に見出される主生成物である。
【００６３】
例２５−３０：出発物質を１６０℃で他の糖（グルコースの代わりに）とし、例１ａに従った。使用した触媒は、方法Ｂに従ったＳｎ−Ｂｅｔａ（Ｓｉ／Ｓｎ＝１２５）である。
【００６４】
【表６】
2018521990.tif 000007
【００６５】
表６からわかるように、全ての試験したＣ６単糖類および二糖類がＴＨＭを生成する。
【００６６】
例３１〜３３：１６０℃で実施例１に従い、異なる触媒を使用した。ここで、上記触媒は例ＢおよびＣに従って製造した。
【００６７】
【表７】
2018521990.tif 000008
【００６８】
表７からわかるように、触媒の製造に関する方法Ｃが好ましい。
【００６９】
例３４〜３８：９０℃で実施例１ｃに従い、異なる量の水をＤＭＳＯに添加した。
【００７０】
【表８】
2018521990.tif 000009
【００７１】
表８からわかるように、溶媒混合物における５〜１５重量％の水の存在が好ましい。
【００７２】
例３９〜４４：９０℃で実施例１ｃに従った。ＤＭＳＯにおける異なる糖からの２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸。
【００７３】
【表９】
2018521990.tif 000010
【００７４】
例４５：２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸メチルエステル（ＴＨＭ）および２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸メチルエステル（ＤＰＭ）の生成、精製および同定
２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸メチルエステル（ＴＨＭ）の生成および精製
後処理したＳｎ−Ｂｅｔａ（３ｇ）、グルコース（１２ｇ，Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，＞９９．０％）およびメタノール（２００ｇ，Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，＞９９．８％）を、１Ｌオートクレーブ反応器（Ａｕｔｏｃｌａｖｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）のテフロンの裏打ちに添加した。反応器を密閉し、４５０ｒｐｍで撹拌しながら１６時間１６０℃に加熱した。反応混合物をその後冷却し、ろ過し、粗製反応混合物が得られた。粗製反応混合物を減圧下で４０℃において濃縮した。２．１ｇの濃縮物をメタノールに溶解し、Ｃｅｌｉｔｅ上で蒸発させ、フラッシュカラムクロマトグラフィー（シリカゲル  １５  ４０メッシュ、ＣＨ２Ｃｌ２  −＞  ２０：１  ＣＨ２Ｃｌ２：ＭｅＯＨ）により精製して、０．３０ｇの純粋なＴＨＭを得た。
【００７５】
２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸メチルエステル（ＤＰＭ）の生成および精製
後処理したＳｎ−Ｂｅｔａ（７．５ｇ）、キシロース（３０ｇ，Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，＞９９％）、脱塩水（３ｇ）およびメタノール（３００ｇ，Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ，＞９９．８％）を、１Ｌオートクレーブ反応器（Ａｕｔｏｃｌａｖｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）のテフロンの裏打ちに添加した。反応器を密閉し、４５０ｒｐｍで撹拌しながら１６時間１６０℃に加熱した。反応混合物をその後冷却し、ろ過し、１５〜２０％ＤＰＭを含む粗製反応混合物が得られた。粗製反応混合物を減圧下で濃縮した。濃縮物をメタノールに溶解し、Ｃｅｌｉｔｅ上で蒸発させ、乾燥真空カラムクロマトグラフィー（ｄｒｙ  ｃｏｌｕｍｎ  ｖａｃｕｕｍ  ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）（シリカゲル６０（１５〜４０μｍ）、ヘプタン−＞酢酸エチル）によって精製することにより、＞９４％純度（ＧＣ−ＭＳ）のＤＰＭがもたらされた。
【００７６】
分析および同定
ＮＭＲ実験を、Ｂｒｕｋｅｒ  Ａｓｃｅｎｄ  ４００分光計で記録し、１Ｈ  −ＮＭＲを４００  ＭＨｚで記録し、１３Ｃ−ＮＭＲを１００ＭＨｚで記録した。化学シフトを残留溶媒のシグナルに関してｐｐｍでとり、化学シフトはＴＭＳの低磁場側に示される。ＨＲＭＳをＬＣ−ＴＯＦ（ＥＳ）上で記録した。
【００７７】
２，５，６−トリヒドロキシ−３−ヘキセン酸メチルエステル（ＴＨＭ）
１Ｈ−ＮＭＲ（４００  ＭＨｚ，ＣＤ３ＯＤ）：δ（ｐｐｍ）５．９３（ｄｄ，Ｊ＝１５．３，４．３  Ｈｚ，１Ｈ），５．８８（ｄｄ，Ｊ＝１５．３，４．１  Ｈｚ，１Ｈ），４．６９（ｄ，Ｊ＝４．１  Ｈｚ，１Ｈ），４．１４（ｄｄｄ，Ｊ＝６．７，４．７，４．１  Ｈｚ，１Ｈ），３．７３（ｓ，３Ｈ），３．５１（ｄｄ，Ｊ＝１０．９，４．７  Ｈｚ，１Ｈ）３．４５（ｄｄ，Ｊ＝１０．９，６，７  Ｈｚ，１Ｈ）。１３Ｃ−ＮＭＲ（１００  ＭＨｚ，ＣＤ３ＯＤ）：δ（ｐｐｍ）１７４．６，１３３．８，１２９．４，７３．４，７２．２，６７．０，５２．６。ＨＲＭＳ（ＥＳＩ＋）ｍ／ｚ  ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ  ｆｏｒ  Ｃ７Ｈ１２Ｏ５
［Ｍ  ＋  Ｎａ］＋：１９９．０５７７；ｆｏｕｎｄ：１９９．０５７２。
【００７８】
２，５−ジヒドロキシ−３−ペンテン酸メチルエステル（ＤＰＭ）
１Ｈ  ＮＭＲ（４００  ＭＨｚ，ＣＤ３ＯＤ）δ  ５．８９（ｄｔｄ，Ｊ＝１５．５，５．０，１．４  Ｈｚ，１Ｈ），５．７２（ｄｄｔ，Ｊ＝１５．５，５．７，１．７  Ｈｚ，１Ｈ），４．７６（ｓ，４Ｈ），４．５８（ｄｄｔ，Ｊ＝５．７，１．４，１．４  Ｈｚ，１Ｈ），３．９９（ｄｄｄ，Ｊ＝５．０，１．６，１．４  Ｈｚ，２Ｈ），３．６３  （ｓ，３Ｈ），３．２１（ｐ，Ｊ＝３．３，１．６  Ｈｚ，１Ｈ）。１３Ｃ  ＮＭＲ  （１０１  ＭＨｚ，ＣＤ３ＯＤ）δ  １７３．２，１３２．２，１２６．８，７０．９，６１．３，５１．２
【国際調査報告】
2018521990.tif 000011
2018521990.tif 000012
2018521990.tif 000013