説明

金触媒を用いた新規な反応

本発明は、炭水化物、アルコール、アルデヒド、または多価ヒドロキシ化合物を、金を含有する触媒の存在下に溶媒中で接触転化する方法に関する。

【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【0001】
本発明は、炭水化物、アルコール、アルデヒド、または多価ヒドロキシ化合物を、金を含有する触媒の存在下に溶媒中で接触転化する方法に関する。
【0002】
炭水化物、アルコール、アルデヒド、または多価ヒドロキシ化合物の水相中における転化、例えば酸化は、多くの工業プロセスにおいて重要な役割を果たし、合成プロセスの決定的な段階をなす場合が多い。
【0003】
例えば、多くの工業用途に必要とされるD−グルコン酸は、上述したように、D−グルコースを酸化することによって調製され、これはアスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)を用いた微生物酸化として実施されている。
【0004】
さらなる重要な酸化は、アスコルビン酸(ビタミンC)調製の中間ステップとしてソルボースから2−ケト−L−グロン酸を形成するものである。この場合、古典的なライヒシュタイン法(Reichstein process)により、L−ソルボフラノースを形成し、次いでこれを、例えば電気化学的方法によるかまたは酸化ニッケルを用いて接触的に2−ケト−L−グロン酸に酸化する複雑な様態の2段階反応が実現されている。
【0005】
担持された貴金属触媒を用いて還元性単−および二糖を水素化することが独国特許出願公開第19523008号明細書に記載されている。しかしながら、高い転化率が得られるように設計された工業すなわち大規模生産にはこのような触媒は適しておらず、このことは、工業規模では通常はラネー(Raney)ニッケル触媒を使用しなければならないことを意味している。
【0006】
これに従い、例えば、欧州特許出願第0201957A2号明細書、国際公開第97/34861号パンフレット、米国特許第5,643,849号明細書、またはtetrahedron letters、第38巻(1997年)、9023〜9026頁から、この種の反応、特に酸化を、pHおよび反応温度に関し温和な反応条件で接触的に(特に貴金属触媒を用いて)実施することが可能になったことが基本的に周知である。この場合、特に好適な触媒金属は白金であるが、その活性およびその耐酸素性(oxygen tolerance)を考慮すると、パラジウムおよび可能性としてロジウムもあらゆる貴金属も原則として好適である。
【0007】
米国特許第4,599,446号明細書には、溶媒として用いられる水中において、白金および/またはパラジウム(担体の重量を基準として1〜10%)および鉛またはビスマス(0.5〜8%)を含む、担体に担持された触媒の存在下に、L−ソルボースを酸素含有気体で酸化することによって2−ケト−L−グロン酸を調製する方法が記載されており、この反応は、反応流体のpHを6〜8の範囲内に維持することにより実施される。
【0008】
米国特許第6,894,160号明細書には、全体の直径が3〜200nmの範囲にあるポリマー被覆された金属粒子を金属触媒として用いて転化を実施することを含む、炭水化物、アルコール、アルデヒド、または多価ヒドロキシ化合物を水相中で接触転化するための方法が記載されており、この転化は酸化であり、前記方法は、被酸化化合物を水溶液中でナノ粒子と混合するステップと、酸素を導入するステップと、酸化を実施するステップと、得られた酸化生成物を分離するステップとを含むものである。
【0009】
担持された触媒粒子を確実に均一に分布させることを目的として、担体に適用する際に均一な分布が得られるように粒子を界面活性剤で取り囲むことも提案されてきた。しかしながら、この技術においては、粒子を均一に分布させた後は、触媒作用を達成するために界面活性剤の外皮は溶解される、つまり、界面活性剤の唯一の機能は均一な分布を達成させることにある。
【0010】
本発明は、特に、アルコール、アルデヒド、および/または多価ヒドロキシ化合物(炭水化物、炭水化物誘導体、デンプン加水分解物等、特に、単−、二−、または三糖)からなる群から選択される出発物質を水相中で工業的に転化する方法に関し、この転化は、金を含む金属触媒を用いて接触的に実施される。これはまた、前記出発物質の混合物を一緒に転化するために提供してもよい。
【0011】
工業プロセスに想定されていることであるが、転化の空時収量を増加させることが本発明の1つの目的である。
【0012】
本発明の好ましい実施形態においては、転化は酸化であり、前記出発物質すなわち炭水化物、例えば、グルコース、ソルボース、ジアセトンソルボース、スクロース、マルトース、ラクトース、デンプン加水分解物、および/またはイソマルツロースを、好ましくは対応する炭水化物酸(carbohydrate acid)に酸化するものである。酸化が起こる間は非常に攻撃的な状態にあるため、本発明により認められる長期安定性および本実施形態において金属の浸出が発生しないことは特に驚くべきことである。
【0013】
さらなる実施形態においては、転化は還元、特に水素化であり、還元糖、例えば、グルコース、フルクトース、キシロース、ソルボース、イソマルトース、イソマルツロース、トレハルロース、マルトース、および/またはラクトース等を水素化することによって対応する糖アルコールを与えるものである。このようにして、例えば、イソマルツロースから、パラチニット、1,1−GPM(1−O−アルファ−D−グルコピラノシル−D−マンニトール)、または1,6−GPS(6−O−アルファ−D−グルコピラノシル−D−ソルビトール)を富化した混合物を得ることが可能である。このような富化混合物は、独国特許第19531396C2号明細書に記載されている。
【0014】
さらなる実施形態においては、前記出発物質の工業的な転化は還元的アミノ化であってもよく、還元糖、特に、グルコース、フルクトース、キシロース、ソルボース、イソマルトース、イソマルツロース、トレハルロース、マルトース、および/またはラクトースの還元的アミノ化が好ましい。
【0015】
好ましい実施形態においては、金属触媒を、当該技術分野において周知の他の周知の触媒と組み合わせてもよい。このような触媒は、基本的にあらゆる貴金属、例えば、白金、パラジウム、ロジウムおよび/またはルテニウムを含む。しかしながら、金属触媒は、卑金属から基本的になるかまたは後者を含む触媒であってもよく、ここで、卑金属は、例えば、銅および/またはニッケルであってもよい。
【0016】
本発明に関しては、転化は、水性溶媒、好ましくは水中で行われる。
【0017】
転化は、好ましくは、30〜150℃の温度で実施される。
【0018】
反応は、有利には、pH5〜14で実施される。
【0019】
本発明に関しては、ポリマー被覆された粒子とは、周囲にポリマーの外皮が形成されている金属粒子を意味するものと理解され、ポリマー被覆された金属粒子の全体(金属粒子の核および外皮の合計)の直径は、好ましくは3〜200ナノメートルの範囲にある。
【0020】
本発明は、反応させるべきアルコール、アルデヒド、または多価ヒドロキシ化合物、特に炭水化物、炭水化物誘導体等の水溶液中における転化を特に好ましい様態で提供する。濃度は変化させてもよいが、本発明の好ましい実施形態においては、1〜15%の濃度が用いられる。しかし、グルコース、特に、グルコースシロップの形態では、60%までのより高い濃度で使用してもよい。
【0021】
特に、さらなる好ましい実施形態においては、酸化の際に本発明に従い転化された上述の生成物を、これらを転化させて生成物溶液とした後に電気透析を通過させ、こうすることにより、結果として得られた生成物溶液から生成物を取り出すためにこれを提供してもよい。この種の特に好ましい手順は、例えば、一酸化された炭水化物(monooxidized carbohydrate)または炭水化物誘導体および第1級アルコールの調製に好適である。酸化生成物を、例えば、欧州特許出願公開第0651734B1号明細書に記載されている電気透析により分離することによって、実質的に純粋な生成物が得られる。
【0022】
したがって、本発明による方法は、所望の生成物を電気透析によって特に純度の高い形態で得るために、欧州特許出願第0651734B1号明細書による方法およびそれに関連する装置と一緒に好ましい様態で用いてもよい。欧州特許出願第0651734B1号明細書のに記載されている電気透析分離に関する教示全体を本教示の開示内容に参考として組み込み、したがって、保護も求める。
【0023】
本発明による触媒粒子を連続的に繰り返し使用する場合、ナノ粒子の周囲のポリマー外皮が剥がれたり消耗することを考慮しなければならない。したがって、本発明によれば、ナノ粒子を安定化させるポリマーを水相に連続的または好適な時間間隔で添加し、このようにしてナノ粒子の周囲に有効なポリマー外皮を確実に保持することが特に好ましい。
【0024】
本発明による方法においては、ナノ粒子を、それ自体周知の様態で担体材料上に固定すなわち担持してもよく、好ましくは、連続形態もしくは粉末形態にある多孔質材料を担体材料として使用するかまたはポリマーで安定化されたナノ粒子をゲル構造内に固定する。
【0025】
吸着力を利用する好適な固定材料は、特に、Al、SiO、TiO、ZrO、活性炭、ポリマーラテックス、ポリスチレンラテックス、ポリアクリルアミドゲル、デロキサン(Deloxan)(アルキルスルホン酸ポリシロキサン、アミノエチルバイオゲル(Bio−Gel)P−150である。好ましい実施形態においては、アルギン酸塩、ポリビニルアルコール、ポリウレタン等で包接固定してもよい。
【0026】
この方法においては、BET表面積が50〜2000m/g、好ましくは70〜1500m/g、より好ましくは90〜1100m/gである触媒を使用すると有利となり得る。
【0027】
この反応は常圧で実施してもよい。本発明の特定の実施形態においては、この方法は、1〜6バールの圧力で実施される。
【0028】
本発明の一実施形態において、上述したように固定された担持触媒を使用する場合は、本発明に従いポリマーで安定化され、かつ/または担持されたナノ粒子を、好ましくは、ゲル、特にヒドロゲル内に均一にまたは不均一に分布させてもよく、そうしない場合は、表面に局在化させてもよい。担体材料である酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、および/または二酸化チタンだけでなく、この目的には、活性炭、アルミノケイ酸塩(alumosilicates)、イオン交換樹脂等も適している。
【0029】
最後に、さらなる実施形態においては、活性成分、すなわちポリマーで安定化されたナノ粒子(場合により、担持形態でもある)を膜(例えば、中空繊維、拡散膜、多孔質膜、および平膜)の間に適用する膜配置も可能である。
【0030】
好ましい実施形態においては、ナノ粒子の保護および被覆に好適なポリマーは、多くのホモポリマー、コポリマー、特に、ブロックコポリマーおよびグラフトコポリマーである。特に、ポリビニルピロリドンおよび好適な誘導体、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリ(2−エチル−2−オキサゾリン)、ポリ(2−ヒドロキシプロピルメタクリレート)、ポリ(メチルビニルエーテル−コ−無水マレイン酸)、ポリメタクリル酸、ポリ(1−ビニルピロリドン−コ−アクリル酸)、ポリ(スチレンスルホン酸)、ポリ(2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパンスルホン酸)、ポリ(ビニルホスホン酸)、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド(PDADMAC)、ポリメタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、ポリ(3−クロロヒドロキシプロピル−2−メタクリロキシエチルジメチルアンモニウムクロライド)が挙げられるであろう。
【0031】
好ましい実施形態においては、本発明による触媒は、コロイド/クラスターとして使用してもよく、活性成分は、遊離すなわち固定されていないコロイドまたはクラスター形態にある。本発明によるこのようなコロイド/クラスター配置は、最大でナノメートル範囲、すなわち1nm〜20nmの範囲にある。必須なのは、コロイド粒子およびクラスターが保護ポリマー外皮で囲まれていることだけである。
【0032】
触媒は、対象の触媒および反応器の種類に応じて、例えば、球体、ビーズ、円柱、円筒、網、粉体、圧縮された物品、顆粒、中空球体、繊維、およびフィルムとして設計してもよい。本方法自体を、連続式、半連続式、または回分式で運転される工場で用いてもよい。反応器としては、使用される触媒に応じて、例えば、固定床型反応器、膨張固定床を有する反応器、移動床型反応器、流動床型反応器、撹拌床型反応器、撹拌槽型反応器、および膜型反応器が好適である。これらの系は、触媒および/または液体の再生処理を行うかまたは行わずに運転してもよい。これらの系はまた、必要に応じて、触媒の保持に好適な、例えば、サイクロン、フィルター、および膜も内部に備えていてもよい。
【0033】
本発明による転化が酸化である場合、酸化剤が存在することが好ましい。この酸化剤が空気または酸素そのものであってもよいことは非常に好都合である。本発明の特定の実施形態において酸素および他の気体の混合物も使用できることは当然のことである。
【0034】
原料またはL−ソルボースは、溶媒として使用される水に、1〜15重量%、好ましくは2〜10重量%の濃度を与えるような量で添加される。L−ソルボースの濃度が上述の範囲を超える場合は、反応速度が低下するとともに副生成物の形成が増加し、一方、濃度が上述の範囲を下回る場合は、反応完結後に溶媒から生成物を分離するために大量のエネルギーが消費される。
【0035】
反応の進行に伴い、L−ソルボースの酸化によって所望の生成物が生じるため、反応流体のpHは中性付近から酸領域に移行する。反応流体のpHが酸領域にあると酸化が遅くなるため、反応流体のpHを中性付近または弱アルカリ性領域に維持することが好ましい。この目的のために、反応流体のpHを5〜14の範囲に維持することができるように、アルカリ性物質を反応の進行と同調させて反応流体に添加する。
【0036】
有用なアルカリ性物質としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物;炭酸ナトリウムや炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩または炭酸水素塩;酢酸ナトリウム等の有機酸のアルカリ金属塩;アルカリ金属リン酸塩等が挙げられる。通常は、この種のアルカリ性物質の水溶液を、pH制御装置と同調する定量送出ポンプを用いて反応流体に添加する。
【0037】
上述したように、この反応は上述した出発物質を転化するのに好都合な方法である。好ましい実施形態においては、反応生成物は溶媒および/または触媒から分離される。
【0038】
本発明による炭水化物の転化においては、ビタミン類の製造に有用な中間体を得ることができる。そのようなものとして、特許請求された転化の反応生成物をさらに反応させてビタミン類とすることが本発明の好ましい実施形態である。
【0039】
特に好ましい実施形態の1つはビタミンCである。
【0040】
[実施例]
[実験:Au/アルミナ、40℃、グルコース]
【0041】
【表1】



【0042】
[装置]
循環式恒温槽(ユラボ(Julabo)FP50−MH)、プロペラ羽根を備えたIKA Eurostar Digi−Visc撹拌機、環流冷却器、Pt100温度測定/調節器、複合ガラス電極を備えたメトローム(Metrohm)794ドジマット(dosimat)、酸素ガス導入口、を備えた100mlの二重ジャケット付き反応器。
【0043】
[実験の説明]
100mlの二重ジャケット付き反応器に、グルコース(1)1.81g(10mmol)、触媒(3)788mg(Au:0.04mmol)、続いて水60mlを加えた。この懸濁液を600RPMで撹拌し、大気圧の酸素ガス(20ml/分)中、40℃(内部温度)で1時間加熱した。酸素供給量をロータメーターで制御した。反応混合物のpHを、2Mの水酸化カリウム溶液(4)を用いてpH9.0になるよう連続的に調整した。冷却(22℃)後、触媒を濾過によって分離し、ケークを水洗した。HPLC(バイオラッド・アミネックス(BioRad Aminex)HPX−87H、屈折率検出器)を用いて濾液の分析を実施した。LC−MS(イナートシル(InertSil)ODS 3、210nm)によって2の構造を確認した。
【0044】
[結果]
濾液の重量:74.2g
グルコン酸(2):1.60%
グルコース(1):未検出
1の転化率:100%
2の収率:>99%
【0045】
[実験、Au/C、40℃、グルコース]
【0046】
【表2】



【0047】
[装置]
循環式恒温槽(ユラボFP50−MH)、プロペラ羽根を備えたIKA Eurostar Digi−Visc撹拌機、環流冷却器、Pt100温度測定/調節器、複合ガラス電極を備えたメトローム794ドジマット、酸素ガス導入口、を備えた100mlの二重ジャケット付き反応器。
【0048】
[実験の説明]
100mlの二重ジャケット付き反応器に、グルコース(1)0.91g(5mmol)、触媒(3)394mg(Au:0.02mmol)、続いて水30mlを加えた。この懸濁液を600RPMで撹拌し、大気圧の酸素ガス(10ml/分)中、40℃(内部温度)で120分間加熱した。酸素の供給量をロータメーターで制御した。反応混合物のpHを、2Mの水酸化カリウム溶液(4)を用いてpH9.0になるよう連続的に調整した。冷却(22℃)後、触媒を濾過によって分離し、ケークを水洗した。HPLC(バイオラッド・アミネックスHPX−87H、屈折率検出器)を用いて濾液の分析を実施した。LC−MS(イナートシルODS 3、210nm)によって2の構造を確認した。
【0049】
[結果]
濾液の重量:75.29g
グルコン酸(2):2.14%
グルコース(1):未検出
1の転化率:100%
2の収率:82.1%
【0050】
[実験:グルコース、Au/アルミナ、70℃]
【0051】
【表3】



【0052】
[装置]
循環式恒温槽(ユラボFP50−MH)、プロペラ羽根を備えたIKA Eurostar Digi−Visc撹拌機、環流冷却器、Pt100温度測定/調節器、複合ガラス電極を備えたメトローム794ドジマット、酸素ガス導入口、を備えた100mlの二重ジャケット付き反応器。
【0053】
[実験の説明]
100mlの二重ジャケット付き反応器に、グルコース(1)1.81g(10mmol)、触媒(3)788mg(Au:0.04mmol)、続いて水60mlを加えた。この懸濁液を600RPMで撹拌し、大気圧の酸素ガス(20ml/分)中、70℃(内部温度)で30分間加熱した。酸素の供給量をロータメーターで制御した。反応混合物のpHを、1Mの炭酸水素ナトリウム溶液(4)を用いてpH8.5になるよう連続的に調整した。冷却(22℃)後、触媒を濾過によって分離し、ケークを水洗した。HPLC(バイオラッド・アミネックスHPX−87H、屈折率検出器)を用いて濾液の分析を実施した。LC−MS(イナートシルODS 3、210nm)によって2の構造を確認した。
【0054】
[結果]
濾液の重量:92.1g
グルコン酸(2):.93%
グルコース(1):未検出
1の転化率:100%
2の収率:98
【0055】
[反応機構]
【化1】



【0056】
[実験:マンノース、40℃、Au/アルミナ]
【0057】
【表4】



【0058】
[装置]
循環式恒温槽(ユラボFP50−MH)、プロペラ羽根を備えたIKA Eurostar Digi−Visc攪拌機、環流冷却器、Pt100温度測定/調節器、複合ガラス電極を備えたメトローム794ドジマット、酸素ガス導入口、を備えた100mlの二重ジャケット付き反応器。
【0059】
[実験の説明]
100mlの二重ジャケット付き反応器に、マンノース(1)0.91g(5mmol)、触媒(3)197mg(Au:0.02mmol)、続いて水30mlを加えた。この懸濁液を600RPMで撹拌し、大気圧の酸素ガス(20ml/分)中、40℃(内部温度)で2時間加熱した。酸素の供給量をロータメーターで制御した。反応混合物のpHを、2Mの水酸化カリウム溶液(4)を用いてpH9.0になるよう連続的に調整した。冷却(15℃)後、触媒を濾過によって分離し、ケークを水洗した。HPLC(バイオラッド・アミネックスHPX−87H、屈折率検出器)を用いて濾液の分析を実施した。LC−MS(イナートシルODS 3、210nm)によって2の構造を確認した。
【0060】
[結果]
濾液の重量:41.27g
ガラクトン酸(2):16%
ガラクトース(1):未検出
1の転化率:100%
2の収率:91.0%
【0061】
[反応機構]
【化2】



【0062】
[実験:ガラクトース、Au/アルミナ、40℃]
【0063】
【表5】



【0064】
[装置]
循環式恒温槽(ユラボFP50−MH)、プロペラ羽根を備えたIKA Eurostar Digi−Visc撹拌機、環流冷却器、Pt100温度測定/調節器、複合ガラス電極を備えたメトローム794ドジマット、酸素ガス導入口、を備えた100mlの二重ジャケット付き反応器。
【0065】
[実験の説明]
100mlの二重ジャケット付き反応器に、ガラクトース(1)0.91g(5mmol)、触媒(3)197mg(Au:0.02mmol)、続いて水30mlを加えた。この懸濁液を600RPMで撹拌し、大気圧の酸素ガス(20ml/分)中、40℃(内部温度)で2時間加熱した。酸素の供給量をロータメーターで制御した。反応混合物のpHを、2Mの水酸化カリウム溶液(4)を用いてpH9.0になるよう連続的に調整した。冷却(15℃)後、触媒を濾過によって分離し、ケークを水洗した。HPLC(バイオラッド・アミネックスHPX−87H、屈折率検出器)を用いて濾液の分析を実施した。LC−MS(イナートシルODS 3、210nm)によって2の構造を確認した。
【0066】
[結果]
濾液の重量:60.71g
ガラクトン酸(2):53%
ガラクトース(1):未検出
1の転化率:100%
2の収率:94.7%
【0067】
[反応機構]
【化3】



【0068】
[実験]
【0069】
【表6】



【0070】
[装置]
循環式恒温槽(ユラボFP50−MH)、プロペラ羽根を備えたIKA Eurostar Digi−Visc撹拌機、環流冷却器、Pt100温度測定/調節器、複合ガラス電極を備えたメトローム794ドジマット、酸素ガス導入口、を備えた100mlの二重ジャケット付き反応器。
【0071】
[実験の説明]
100mlの二重ジャケット付き反応器に、リボース(1)0.76g(5mmol)、触媒(3)197mg(Au:0.01mmol)、続いて水30mlを加えた。この懸濁液を500RPMで撹拌し、大気圧の酸素ガス(20ml/分)中、40℃(内部温度)で1時間加熱した。酸素の供給量をロータメーターで制御した。反応混合物のpHを、1Mの炭酸水素ナトリウム溶液(4)を用いてpH8.5になるよう連続的に調整した。冷却(20℃)後、触媒を濾過によって分離し、ケークを水洗した。HPLC(バイオラッド・アミネックスHPX−87H、屈折率検出器)を用いて濾液の分析を実施した。LC−MS(イナートシルODS 3、210nm)によって2の構造を確認した。
【0072】
[結果]
濾液の重量:65.81g
リボン酸(2):0.92%
リボース(1):未検出
1の転化率:100%
イール(Yiel)73%
【0073】
[反応機構]
【化4】



【0074】
[実験:リボース、Au/アルミナ、40℃]
【0075】
【表7】



【0076】
[装置]
循環式恒温槽(ユラボFP50−MH)、プロペラ羽根を備えたIKA Eurostar Digi−Visc撹拌機、環流冷却器、Pt100温度測定/調節器、複合ガラス電極を備えたメトローム794ドジマット、酸素ガス導入口、を備えた100mlの二重ジャケット付き反応器。
【0077】
[実験の説明]
100mlの二重ジャケット付き反応器に、リボース(1)0.76g(5mmol)、触媒(3)197mg(Au:0.01mmol)、続いて水30mlを加えた。この懸濁液を500RPMで撹拌し、大気圧の酸素ガス(20ml/分)中、40℃(内部温度)で1時間加熱した。酸素の供給量をロータメーターで制御した。反応混合物のpHを、1Mの炭酸水素ナトリウム溶液(4)を用いてpHが8.5になるよう連続的に調整した。冷却(20℃)後、触媒を濾過によって分離し、ケークを水洗した。HPLC(バイオラッド・アミネックスHPX−87H、屈折率検出器)を用いて濾液の分析を実施した。LC−MS(イナートシルODS 3、210nm)によって2の構造を確認した。
【0078】
[結果]
濾液の重量:65.81g
リボン酸(2):0.92%
リボース(1):未検出
1の転化率:100%
収率73%
【0079】
[反応機構]
【化5】



【0080】
[実験:キシロース、Au/アルミナ、40℃]
【0081】
【表8】



【0082】
[装置]
循環式恒温槽(ユラボFP50−MH)、プロペラ羽根を備えたIKA Eurostar Digi−Visc撹拌機、環流冷却器、Pt100温度測定/調節器、複合ガラス電極を備えたメトローム794ドジマット、酸素ガス導入口、を備えた100mlの二重ジャケット付き反応器。
【0083】
[実験の説明]
100mlの二重ジャケット付き反応器に、キシロース(1)0.76g(5mmol)、触媒(3)197mg(Au:0.01mmol)、続いて水30mlを加えた。この懸濁液を500RPMで撹拌し、大気圧の酸素ガス(20ml/分)中、40℃(内部温度)で1時間加熱した。酸素の供給量をロータメーターで制御した。反応混合物のpHを、1Mの炭酸水素ナトリウム溶液(4)を用いてpHが8.0になるよう連続的に調整した。冷却(20℃)後、触媒を濾過によって分離し、ケークを水洗した。HPLC(バイオラッド・アミネックスHPX−87H、屈折率検出器)を用いて濾液の分析を実施した。LC−MS(イナートシルODS 3、210nm)によって2の構造を確認した。
【0084】
[結果]
濾液の重量:58.92g
キシロン酸(2):1.09%
キシロース(1) 未検出
1の転化率:100%
2の収率:77.3%
【0085】
表1に結果の概要を示す(Auの濃度は1重量%であり、どの実験においても得られる糖の転化率は100%である)。
【0086】
【表9】



【0087】
本発明による他の実験においては、ジアセトン_L_ソルボースを、金含有触媒を用いて2,3:4,6−ジアセトン−2−ケトグロン酸に酸化した。
【0088】
[反応機構]
【化6】



【0089】
[実験]
【0090】
【表10】



【0091】
[装置]
35ml鋼製オートクレーブ
【0092】
[実験の説明]
35mlの鋼製オートクレーブに、DAS(1)6.48g(5mmol)、触媒(3)788mg(Au:0.04mmol)、続いて水酸化ナトリウム溶液(4)6.3ml(5mmol)を加えた。この懸濁液を250RPMで撹拌し、酸素ガス(3バール)中、130℃(内部温度)で3時間加熱した。冷却(20℃)後、触媒を濾過によって分離し、ケークを水洗した。GCを用いて濾液の分析を実施した。
【0093】
[結果]
濾液の重量:34.8g
ジアセトン−ソルボース(1):1.31%
2,3:4,6−ジアセトン−2−ケトグロン酸(2):2.36%
1の転化率:65.0%
2の収率:59.8%
選択性:92.0%
【0094】
転化率は幾分低いが、選択性は非常に優れている。
【0095】
比較試験においては、ベンズアルデヒドを金含有触媒を用いて水中で酸化した。
【0096】
[反応機構]
【化7】



【0097】
[実験]
【0098】
【表11】



【0099】
[装置]
循環式恒温槽(ユラボFP50−MH)、プロペラ羽根を備えたIKA Eurostar Digi−Visc撹拌機、環流冷却器、Pt100温度測定/調節器、複合ガラス電極を備えたメトローム794ドジマット、酸素ガス導入口、を備えた100mlの二重ジャケット付き反応器。
【0100】
[実験の説明]
100mlの二重ジャケット付き反応器に、ベンズアルデヒド(Benzaldehyd)(1)2.14g(20mmol)、触媒(3)1.6g(Au:0.08mmol)、続いて水30mlを加えた。この懸濁液を1000RPMで撹拌し、大気圧の酸素ガス(20ml/分)中、40℃(内部温度)で3時間加熱した。酸素の供給量をロータメーターで制御した。反応混合物のpHを、2Mの水酸化カリウム溶液(4)を用いてpHが8.5になるよう連続的に調整した。冷却(22℃)後、触媒を濾過によって分離し、ケークを水洗した。HPLC(バイオラッド・アミネックスHPX−87H、屈折率検出器)を用いて濾液の分析を実施した。LC−MS(イナートシルODS 3、210nm)によって2の構造を確認した。
【0101】
[結果]
濾液の重量:214.61g
安息香酸(2):0.59%
ベンズアルデヒド(1):0.33%
1の転化率:66.6%
2の収率:51.8%
選択性:78.2%
【0102】
他の比較試験においては、シトラールを金含有触媒を用いて水中でゲラン酸に酸化した。
【0103】
[反応機構]
【化8】



【0104】
[実験]
【0105】
【表12】



【0106】
[装置]
35mlの鋼製オートクレーブ
【0107】
[実験の説明]
35mlの鋼製オートクレーブに、シトラール(1)3.21g(20mmol)、触媒(3)394mg(Au:0.02mmol)、続いてジクロロメタン15mlを加えた。この懸濁液を250RPMで撹拌し、酸素ガス(10バール)中、60℃(内部温度)で4時間加熱した。冷却(20℃)後、触媒を濾過により分離し、ケークをジクロロメタンで洗浄した。母液を減圧(30ミリバール、40℃)下に蒸発させ、結果として得られた油をGC−MSで分析した。
【0108】
[結果]
重量:3.07g
シトラール(E/Z)(1):52.7%
ゲラン酸(2):19.4%
1の転化率:46.9%
2の収率:17.4%
選択性:37.1%
【0109】
どちらの場合も、選択性がより低く、かつ/または転化率が低下した。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
炭水化物、アルコール、アルデヒド、または多価ヒドロキシ化合物を接触転化する方法であって、前記炭水化物、前記アルコール、前記アルデヒド、または前記多価ヒドロキシ化合物を、金を含有する触媒と溶媒中で接触させるステップを含む、方法。
【請求項2】
前記炭水化物が、グルコース、フルクトース、ソルボース、スクロース、イソマルツロース、トレハルロース、マルトース、およびラクトースを含む群から選択される、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記触媒が、粒子であり、好ましくは、担体および金金属または金塩を含み、より好ましくは、ポリマー被覆された粒子である、請求項1に記載の方法。
【請求項4】
前記粒子の全体の直径が、3〜200nmの範囲にある、請求項3に記載の方法。
【請求項5】
前記触媒のBET表面積が、50〜2000m/g、好ましくは70〜1500m/g、より好ましくは90〜1100m/gである、請求項1に記載の方法。
【請求項6】
前記溶媒が、水性溶媒、好ましくは水である、請求項1に記載の方法。
【請求項7】
前記炭水化物、前記アルコール、前記アルデヒド、または前記多価ヒドロキシ化合物が、1〜15重量%の濃度で存在する、請求項1に記載の方法。
【請求項8】
前記接触時の温度が、30〜150℃である、請求項1に記載の方法。
【請求項9】
前記接触時のpH値が、5〜14である、請求項1に記載の方法。
【請求項10】
前記接触が、酸化剤、好ましくは空気または酸素の存在下に、より好ましくは1〜6バールの圧力で実施される、請求項1に記載の方法。
【請求項11】
反応生成物を分離するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項12】
前記反応生成物を反応させることにより、ビタミン、好ましくはビタミンCを生成させるステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。

【公表番号】特表2010−529061(P2010−529061A)
【公表日】平成22年8月26日(2010.8.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−510691(P2010−510691)
【出願日】平成20年6月5日(2008.6.5)
【国際出願番号】PCT/EP2008/004485
【国際公開番号】WO2008/148549
【国際公開日】平成20年12月11日(2008.12.11)
【出願人】(503220392)ディーエスエム アイピー アセッツ ビー.ブイ. (873)
【Fターム(参考)】