JP2009286741A - Hydroxycarboxylic acid compound, method for producing the same and polyester resin - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new plastic material obtained by using 5-hydroxymethylfurfural obtained from a biomass resource and glyceric acid as raw materials, and the raw material compounds. <P>SOLUTION: This hydroxycarboxylic acid compound obtained from the 5-hydroxymethylfurfural and glyceric acid is a compound having two polymerizable functional groups in one molecule, and a polyester resin produced by using the above compound as the raw material is the plastic material obtained from the biomass resource. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ヒドロキシカルボン酸化合物およびポリエステル樹脂に関するものである。   The present invention relates to a hydroxycarboxylic acid compound and a polyester resin.

近年、環境問題やエネルギー資源問題に関心が高まる中、プラスチック材料についても、現在汎用品として広く用いられている石油等の化石燃料資源由来のプラスチック材料から植物等のバイオマス資源より得られる原料を用いたプラスチック材料への転換が図られようとしている。   In recent years, with increasing interest in environmental and energy resource issues, plastic materials are also made from raw materials obtained from biomass resources such as plants from plastic materials derived from fossil fuel resources such as petroleum, which are currently widely used as general-purpose products. Conversion to plastic materials that had been used is being attempted.

セルロースを酸により加水分解し糖を生成する糖化反応については、以前より研究されており、特に近年は、得られた糖をさらに発酵させてエタノール等に転化し、エネルギーとして活用する試みが盛んに検討されている。これら糖化反応の際には、フルフラール類が副産物として生成することが知られ（非特許文献１、２）、その一例として、５−ヒドロキシメチルフルフラールが挙げられる。５−ヒドロキシメチルフルフラールはヒドロキシル基とアルデヒド基とを１分子内に有する化合物で、５−ヒドロキシメチルフルフラールを酸化して得られる２，５−フランジカルボン酸をテレフタル酸の代替物質として使用したり、非特許文献３のように、５−ヒドロキシメチルフルフラールを還元・水素化分解して２，５−ジメチルフランへと変換しバイオ燃料として用いたりすること（非特許文献３）などが検討されている。さらに、イオン液体中で触媒として塩化クロムを用い、５−ヒドロキシメチルフルフラールを７０％もの高収率で得る新たな合成法が報告され（非特許文献４）、５−ヒドロキシメチルフルフラールの活用についての関心がますます高まっていた。   The saccharification reaction that hydrolyzes cellulose with an acid to produce sugar has been studied for some time, and in recent years, many attempts have been made to further ferment the obtained sugar to ethanol and use it as energy. It is being considered. In these saccharification reactions, it is known that furfurals are generated as by-products (Non-Patent Documents 1 and 2), and an example thereof is 5-hydroxymethylfurfural. 5-hydroxymethylfurfural is a compound having a hydroxyl group and an aldehyde group in one molecule, and 2,5-furandicarboxylic acid obtained by oxidizing 5-hydroxymethylfurfural can be used as a substitute for terephthalic acid, As in Non-Patent Document 3, reduction / hydrocracking of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-dimethylfuran and use as biofuel (Non-Patent Document 3) has been studied. . Furthermore, a new synthesis method for obtaining 5-hydroxymethylfurfural with a high yield of 70% using chromium chloride as a catalyst in an ionic liquid has been reported (Non-Patent Document 4). Interest was growing.

他方、１９世紀末頃より、落花生油などの生物由来油脂からグリセリンをエステル交換により取り除き、脂肪酸メチルエステル（バイオディーゼル）を得る研究が行われてきたが、近年の環境・エネルギー資源問題の高まりを受け、再度その技術開発が活発化している。だが、バイオディーゼルがますます脚光を浴びる傍らで、副産物として得られるグリセリンについては、現在供給過剰状態であるため売却、処分が困難という状況だと言われていた。その中で、グリセリン用途開発の研究も進んでおり、非特許文献５のようにグリセリンを、微生物触媒を用いてグリセリン酸へと変換し、医薬品・化粧品用途への展開を図る技術も報告されていた。
ユーリ ロマン−レスコフ（Ｙｕｒｉｙ Ｒｏｍａｎ−Ｌｅｓｈｋｏ）ら、サイエンス（Ｓｃｉｅｎｃｅ）、２００６年、３１２巻、ｐ．１９３３−１９３７． 「ニュー プロセス メイクス ディーゼル フューエル、インダストリアル ケミカルズ フロム シンプル シュガー（Ｎｅｗ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍａｋｅｓ ｄｉｅｓｅｌ ｆｕｅｌ， ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ｆｒｏｍ ｓｉｍｐｌｅ ｓｕｇａｒ）」、ウイスコン−マジスン大学、プレスリリース、２００６年６月２９日 ユーリ ロマン−レスコフ（Ｙｕｒｉｙ Ｒｏｍａｎ−Ｌｅｓｈｋｏｖ）ら、ネイチャー（Ｎａｔｕｒｅ）、２００７年、４４７巻、ｐ．９８２−９８５． ハイボ チョウ（Ｈａｉｂｏ Ｚｈａｏ）ら、サイエンス（Ｓｃｉｅｎｃｅ）、２００７年、３１６巻、ｐ．１５９７−１６００． 産業技術総合研究所主催、「平成１９年度 産総研 環境・エネルギーシンポジウム」予稿集、ポスターセッション「Ｐ−２」 On the other hand, since the end of the 19th century, research on removing glycerin from biological oils such as peanut oil by transesterification to obtain fatty acid methyl esters (biodiesel) has been conducted. Again, the technological development has become active. However, while biodiesel is increasingly in the limelight, the glycerin obtained as a by-product has been said to be difficult to sell and dispose of because it is currently oversupplied. Among them, research on glycerin application development is also progressing, and as in Non-Patent Document 5, a technique for converting glycerin to glyceric acid using a microbial catalyst and developing it for use in pharmaceuticals and cosmetics has also been reported. It was.
Yuri Roman-Leshko et al., Science, 2006, 312, p. 1933-1937. "New Process Makes Diesel Fuel, Industrial Chemicals from diesel fuel, industrial chemicals from simple sugar", University of Wiscon-Madison, June 29, 2006. Yuri Roman-Leshkov et al., Nature, 2007, 447, p. 982-985. Haibo Zhao et al., Science, 2007, 316, p. 1597-1600. Organized by the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) AIST Symposium on Environment and Energy, Poster Session “P-2”

本発明は、バイオマス資源より得られる５−ヒドロキシメチルフルフラールおよびグリセリン酸を原料として用いた、新規のプラスチック材料およびその原料化合物を提供するものである。   The present invention provides a novel plastic material and a raw material compound thereof using 5-hydroxymethylfurfural and glyceric acid obtained from biomass resources as raw materials.

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ね、５−ヒドロキシメチルフルフラールおよびグリセリン酸より得られるヒドロキシカルボン酸化合物が、重合性官能基を１分子内に２つ有する化合物であり、該化合物を原料として製造されるポリエステル樹脂が、バイオマス資源より得られるプラスチック材料であることを見いだした。   The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above problems, and the hydroxycarboxylic acid compound obtained from 5-hydroxymethylfurfural and glyceric acid is a compound having two polymerizable functional groups in one molecule, It has been found that the polyester resin produced using the compound as a raw material is a plastic material obtained from biomass resources.

すなわち、本発明は、
［１］下記式（１）で示されるヒドロキシカルボン酸化合物。 That is, the present invention
[1] A hydroxycarboxylic acid compound represented by the following formula (1).

［２］［１］に記載のヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法であって、５−ヒドロキシメチルフルフラールおよびグリセリン酸を原料としてアセタール化反応させて製造することを特徴とするヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法。
［３］下記式（２）で示される繰り返し単位を含むポリエステル樹脂。 [2] A method for producing a hydroxycarboxylic acid compound according to [1], wherein the method is produced by subjecting 5-hydroxymethylfurfural and glyceric acid to an acetalization reaction as raw materials. .
[3] A polyester resin containing a repeating unit represented by the following formula (2).

により構成される。 Consists of.

本発明によりバイオマス資源より製造される新たなプラスチック材料を提供できることから、環境負荷低減効果によって持続可能な社会構造の構築に大きく寄与することができる。   Since the present invention can provide a new plastic material manufactured from biomass resources, it can greatly contribute to the construction of a sustainable social structure by the effect of reducing the environmental load.

以下、本発明のヒドロキシカルボン酸化合物とその製造方法およびポリエステル樹脂について、具体的に説明する。   Hereinafter, the hydroxycarboxylic acid compound of the present invention, its production method, and the polyester resin will be specifically described.

本発明のヒドロキシカルボン酸化合物とは、上記式（１）で表される化合物である。本発明のヒドロキシカルボン酸を得る方法の一例としては、５−ヒドロキシメチルフルフラールとグリセリン酸とをアセタール化反応させる方法が挙げられ、酸触媒を用いるだけで反応を進行させられるなど、反応の簡便性や反応収率などの観点から該アセタール化反応により該ヒドロキシカルボン酸化合物を得ることが好ましいが、本発明においては該アセタール化反応以外のいかなる方法で該ヒドロキシカルボン酸化合物を得ても特に差し支えはない。   The hydroxycarboxylic acid compound of the present invention is a compound represented by the above formula (1). As an example of the method for obtaining the hydroxycarboxylic acid of the present invention, there is a method of acetalizing 5-hydroxymethylfurfural with glyceric acid, and the reaction is facilitated only by using an acid catalyst. From the viewpoint of the reaction yield and the like, it is preferable to obtain the hydroxycarboxylic acid compound by the acetalization reaction. However, in the present invention, the hydroxycarboxylic acid compound may be obtained by any method other than the acetalization reaction. Absent.

アセタール化反応とは、酸触媒下で、ケトンまたはアルデヒドにアルコールを縮合させるものである。本発明のアセタール化反応において使用する酸触媒としては、硫酸やパラトルエンスルホン酸など、脱離したプロトンがアルデヒド基の酸素原子に配位してアルデヒド基の炭素原子の求電子性を高め、ヒドロキシル基の酸素原子を該炭素原子に付加しやすくさせるものであれば特に制限されず、通常のアセタール化反応において使用される酸触媒を用いることができる。またその酸触媒の添加量は、該アセタール化反応を進行させることができる量だけ含有されていれば良く、通常は原料となるアルデヒド基を有する化合物に対して０．１〜５モル％程度である。触媒量が多すぎると生成した粗製物から目的化合物を単離するのが困難となったり、原料や目的化合物に対して酸化など変性を加えてしまったりする懸念があるため好ましくない。   The acetalization reaction is a reaction in which an alcohol is condensed with a ketone or an aldehyde under an acid catalyst. The acid catalyst used in the acetalization reaction of the present invention includes sulfuric acid, paratoluenesulfonic acid, and the like, and the eliminated protons coordinate with the oxygen atom of the aldehyde group to increase the electrophilicity of the carbon atom of the aldehyde group, There is no particular limitation as long as it makes it easy to add the oxygen atom of the group to the carbon atom, and an acid catalyst used in a normal acetalization reaction can be used. Moreover, the addition amount of the acid catalyst should just contain only the quantity which can advance this acetalization reaction, Usually, it is about 0.1-5 mol% with respect to the compound which has an aldehyde group used as a raw material. is there. If the amount of the catalyst is too large, it is not preferable because it is difficult to isolate the target compound from the produced crude product, or the raw material or the target compound may be modified such as oxidation.

先述の５−ヒドロキシメチルフルフラールは、通常試薬として入手できるものなどいかなる方法で入手したものであっても、本発明のヒドロキシカルボン酸化合物を得られるものであれば特に制限はされないが、本発明の目的である、バイオマス資源より製造される新たなプラスチック材料を提供するという観点から、バイオマス由来の５−ヒドロキシメチルフルフラールを用いることが好ましい。バイオマスから該５−ヒドロキシメチルフルフラールを得る方法としては、公知のいかなる方法を用いても差し支えないが、セルロースの糖化反応で得る方法が、原料の豊富さや反応効率などの点より好ましい。セルロースの糖化反応により該５−ヒドロキシメチルフルフラールを得る方法については、例えば背景技術の項で述べた、非特許文献１、２の方法を用いることができる。   The above-mentioned 5-hydroxymethylfurfural is not particularly limited as long as the hydroxycarboxylic acid compound of the present invention can be obtained, even if it is obtained by any method such as those usually obtained as a reagent. From the viewpoint of providing a new plastic material produced from biomass resources, which is the purpose, it is preferable to use biomass-derived 5-hydroxymethylfurfural. As a method for obtaining 5-hydroxymethylfurfural from biomass, any known method may be used, but a method obtained by saccharification reaction of cellulose is preferable from the viewpoint of abundant raw materials and reaction efficiency. As a method for obtaining the 5-hydroxymethylfurfural by saccharification reaction of cellulose, for example, the methods described in Non-Patent Documents 1 and 2 described in the background art can be used.

先述のグリセリン酸は、通常試薬として入手できるものなどいかなる方法で入手したものであっても、本発明のヒドロキシカルボン酸化合物を得られるものであれば特に制限はされないが、本発明の目的である、バイオマス資源より製造される新たなプラスチック材料を提供するという観点から、バイオマス由来のグリセリン酸を用いることが好ましい。バイオマスから該グリセリン酸を得る方法としては、公知のいかなる方法を用いても差し支えないが、バイオマスより得られたグリセリンから微生物触媒を用いてグリセリン酸へと転換する方法が好ましい。バイオマスよりグリセリンを得る方法の中でも、生物由来油脂から例えばエステル交換などによって得る方法が、原料の豊富さや反応効率などの点より好ましい。該生物由来油脂としては、落花生油や菜種油、パーム油、オリーブ油、ひまわり油、大豆油、コメ油などの植物油や魚油、牛脂などの獣脂など様々な油脂が使用可能である。また、該生物由来油脂よりグリセリンを得る方法としては、例えば該生物由来油脂にメタノールと触媒を加えエステル交換反応を起こし、酸を加えて脂肪酸メチルエステルと共にグリセリンを得る方法などを用いることができる。また、グリセリンからグリセリン酸を得る方法としては、例えば、背景技術の項で述べた、非特許文献５の方法を用いることができる。   The above-mentioned glyceric acid is not particularly limited as long as the hydroxycarboxylic acid compound of the present invention can be obtained, even if it is obtained by any method such as those usually available as a reagent, but is an object of the present invention. From the viewpoint of providing a new plastic material produced from biomass resources, it is preferable to use biomass-derived glyceric acid. As a method for obtaining the glyceric acid from the biomass, any known method may be used, but a method of converting glycerin obtained from the biomass into glyceric acid using a microbial catalyst is preferable. Among the methods for obtaining glycerin from biomass, a method obtained by, for example, transesterification from biologically-derived oils and fats is preferred from the viewpoint of the abundance of raw materials and reaction efficiency. As the bio-derived fats and oils, various fats and oils such as vegetable oils such as peanut oil, rapeseed oil, palm oil, olive oil, sunflower oil, soybean oil and rice oil, and tallow such as fish oil and beef tallow can be used. In addition, as a method for obtaining glycerin from the biological oil or fat, for example, a method in which methanol and a catalyst are added to the biological oil or fat to cause a transesterification reaction, and an acid is added to obtain glycerin together with a fatty acid methyl ester can be used. In addition, as a method for obtaining glyceric acid from glycerin, for example, the method of Non-Patent Document 5 described in the background art section can be used.

先述のアセタール化反応において、５−ヒドロキシメチルフルフラールとグリセリン酸とを反応させる際に、溶媒中で両者を反応させても、溶媒を用いずにそのまま両者を混合させ反応させても、いずれの方法を用いても差し支えない。溶媒を用いない場合は、溶媒の添加や留去の工程を省略できるメリットがあるが、反応操作が困難となる可能性もある。逆に適当な溶媒を用いて反応させる場合は、反応操作が容易になるというメリットがあるが、溶媒の添加や留去の工程を必要とする問題点がある。そのため、製造環境や反応温度や触媒濃度など他の反応条件と共に、いずれの方法を選択するかを決定すればよい。   In the acetalization reaction described above, when 5-hydroxymethylfurfural and glyceric acid are reacted, both of them may be reacted in a solvent, or both may be mixed and reacted without using a solvent. Can be used. When no solvent is used, there is a merit that the step of adding or distilling off the solvent can be omitted, but the reaction operation may be difficult. Conversely, when the reaction is carried out using an appropriate solvent, there is a merit that the reaction operation becomes easy, but there is a problem that a step of adding or evaporating the solvent is required. Therefore, it suffices to determine which method to select together with other reaction conditions such as the manufacturing environment, reaction temperature, and catalyst concentration.

また、先述のアセタール化反応における反応温度については、常温などの比較的低温で反応を行う場合は、副反応の進行を抑えられるというメリットがあるが、目的反応の進行率が低くなるという問題点があり、逆に溶媒を還流させるなど比較的高温で反応を行う場合は、目的反応の進行率を上げることができるが、副反応が進行しやすくなり、目的物の単離が困難になるという問題点がある。そのため、製造環境や触媒濃度など他の反応条件と共に最適な反応温度を決定すればよい。   In addition, regarding the reaction temperature in the acetalization reaction described above, when the reaction is performed at a relatively low temperature such as room temperature, there is a merit that the progress of the side reaction can be suppressed, but the progress rate of the target reaction is low. In contrast, when the reaction is performed at a relatively high temperature, such as refluxing the solvent, the progress rate of the target reaction can be increased, but the side reaction is likely to proceed, making it difficult to isolate the target product. There is a problem. Therefore, an optimal reaction temperature may be determined together with other reaction conditions such as the production environment and catalyst concentration.

先述のアセタール化反応は可逆反応であるため、該アセタール化反応の進行度を上げるためには、該反応における平衡を生成物側に移動させるような反応条件を設定することで達成される。例えば、該アセタール化反応は脱水縮合反応であるため、生成する水を反応系外に取り除くことで、反応収率を上げることができると考えられる。水を反応系外に取り除く方法としては、モレキュラーシーブスや塩化カルシウムなどの脱水剤とともに反応を行うなどの方法が考えられる。また、反応原料である５−ヒドロキシメチルフルフラールかグリセリン酸のいずれか一方を大量に仕込むことでも平衡を生成側に移動させることができる。この場合は、原料の供給量と目的生成物の収量などを総合的に判断して反応条件を決定すればよい。   Since the acetalization reaction described above is a reversible reaction, increasing the progress of the acetalization reaction can be achieved by setting reaction conditions that move the equilibrium in the reaction to the product side. For example, since the acetalization reaction is a dehydration condensation reaction, it is considered that the reaction yield can be increased by removing generated water from the reaction system. As a method of removing water from the reaction system, a method of reacting with a dehydrating agent such as molecular sieves or calcium chloride can be considered. Also, the equilibrium can be moved to the production side by charging a large amount of either 5-hydroxymethylfurfural or glyceric acid as a reaction raw material. In this case, the reaction conditions may be determined by comprehensively judging the amount of raw material supplied and the yield of the target product.

先述のアセタール化反応によって得られた反応粗製物の中から、本発明のヒドロキシカルボン酸化合物を単離する方法については、蒸留法、再結晶法、クロマトグラフィー法など公知の種々の手法を用いることができるが、原料および生成物の物理的、化学的性質が似通っていることから、蒸留法や再結晶法では目的物の単離は困難であり、そのため、移動層など条件を細かく設定できるクロマトグラフィー法を用いて分離することが好ましい。   Regarding the method for isolating the hydroxycarboxylic acid compound of the present invention from the reaction crude product obtained by the acetalization reaction described above, various known methods such as distillation, recrystallization, and chromatography are used. However, since the physical and chemical properties of the raw materials and products are similar, it is difficult to isolate the target product by distillation or recrystallization methods. Separation is preferably performed using a graphic method.

先述のクロマトグラフィー法とは、分離したい各物質の大きさ、吸着力、疎水性などの違いを利用して、固体層の表面または内部を移動層が通過する過程で物質を成分ごとに分離する手法のことを指し、本発明においては、カラムクロマトグラフィーや吸着クロマトグラフィーなど、反応粗製物から目的化合物を単離できる方法であれば公知のいずれの方法でも用いることができるが、シリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いることが、簡便に操作を行うことができるなどの観点から好ましい。また、この際に用いる移動層としては、ヘキサン／酢酸エチル系やクロロホルム／メタノール系など一般的な混合溶媒系を使用することができる。   The above-mentioned chromatographic method uses the difference in the size, adsorption power, hydrophobicity, etc. of each substance to be separated, and separates the substances into components in the process of moving the moving layer through or inside the solid layer. In the present invention, any known method can be used as long as it is a method capable of isolating a target compound from a reaction crude product, such as column chromatography or adsorption chromatography. Is preferable from the viewpoint of easy operation. Moreover, as a moving bed used in this case, a general mixed solvent system such as a hexane / ethyl acetate system or a chloroform / methanol system can be used.

本発明のヒドロキシカルボン酸化合物は、さらに官能基で置換するなどして他の化合物に変換することもできる。置換基の導入については、５−ヒドロキシメチルフルフラールまたはグリセリン酸を予め置換しておいてからアセタール化反応して置換された目的物を得ても良いし、本発明のヒドロキシカルボン酸化合物を得てから置換基を導入しても良い。例えば、該ヒドロキシカルボン酸化合物のフラン環上にアルキル基を導入することができ、その導入法としては、下記一般式（３）で示すように、５−ヒドロキシメチルフルフラールを酸触媒下で２当量のメタノールとアセタール化反応させてジメチルアセタール体とし、次に２当量のブチルリチウムをテトラヒドロフラン中マイナス７８℃で反応させ、一方がリチウムメトキシドに、もう一方がその隣のフラン環上をリチウム置換し、さらに１当量のアルキルハライドを作用させてフラン環上のリチウムをアルキル基に変換し、最後に酸触媒とともに水を作用させてリチウムメトキシドをヒドロキシル基に戻し、同時にジメチルアセタール基をアルデヒド基に戻すことで、フラン環上にアルキル基を導入した４−アルキル−５−ヒドロキシメチルフルフラールを得て、それからグリセリン酸とのアセタール化反応を行い、本発明のヒドロキシカルボン酸化合物のフラン環上にアルキル基を導入した化合物を得る方法が挙げられる。   The hydroxycarboxylic acid compound of the present invention can be converted to other compounds by further substitution with a functional group. Regarding the introduction of the substituent, 5-hydroxymethylfurfural or glyceric acid may be substituted in advance, and then the acetalization reaction may be performed to obtain a substituted target product, or the hydroxycarboxylic acid compound of the present invention may be obtained. Substituents may be introduced. For example, an alkyl group can be introduced onto the furan ring of the hydroxycarboxylic acid compound. As the introduction method, as shown by the following general formula (3), 2 equivalents of 5-hydroxymethylfurfural can be added under an acid catalyst. Acetalization reaction with methanol to give a dimethylacetal form, followed by reaction of 2 equivalents of butyllithium in tetrahydrofuran at minus 78 ° C., one with lithium methoxide and the other with lithium substitution on the adjacent furan ring. Further, 1 equivalent of an alkyl halide is allowed to act to convert lithium on the furan ring into an alkyl group, and finally, water is allowed to act with an acid catalyst to return lithium methoxide to a hydroxyl group, and at the same time, a dimethylacetal group is converted to an aldehyde group. 4-alkyl-5-hydroxy with an alkyl group introduced on the furan ring To give a chill furfural, then subjected to acetalization reaction with glyceric acid, methods are mentioned to obtain a compound obtained by introducing an alkyl group on the furan ring of the hydroxy carboxylic acid compound of the present invention.

本発明のポリエステル樹脂とは、上記式（２）で示される繰り返し単位を含むポリエステル樹脂である。該ポリエステル樹脂を得る方法としては、前記式（１）で示される本発明のヒドロキシカルボン酸化合物を合成し、さらに該ヒドロキシカルボン酸化合物を自己重縮合させることで、上記式（２）で示される繰り返し単位を含む高分子化合物を得る方法などが挙げられる。   The polyester resin of the present invention is a polyester resin containing a repeating unit represented by the above formula (2). As a method for obtaining the polyester resin, the hydroxycarboxylic acid compound of the present invention represented by the above formula (1) is synthesized and further self-polycondensed with the hydroxycarboxylic acid compound, thereby being represented by the above formula (2). Examples thereof include a method for obtaining a polymer compound containing a repeating unit.

本発明のポリエステル樹脂を得るために、分子内のカルボン酸基とヒドロキシル基とを重縮合させる方法としては、原料を高温で加熱させ重合を行う熱重合法が挙げられるが、公知のいかなる方法を用いて本発明のポリエステル樹脂を製造しても差し支えない。   In order to obtain the polyester resin of the present invention, the method of polycondensation of the carboxylic acid group and the hydroxyl group in the molecule includes a thermal polymerization method in which the raw material is heated at a high temperature to perform polymerization, and any known method can be used. It can be used to produce the polyester resin of the present invention.

なお、本発明のポリエステル樹脂を製造する際には、本発明のヒドロキシカルボン酸化合物を用いることが好ましいが、必要に応じて他のヒドロキシカルボン酸化合物やジカルボン酸、ポリオール等を併用して共重合樹脂とすることも可能である。その際使用することができるヒドロキシカルボン酸化合物を例示すると、グリコール酸、乳酸、ヒドロキシ酪酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、イソクエン酸、メバロン酸、ベンジル酸が挙げられ、またジカルボン酸を例示すると、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、ジフェン酸、４、４’−ジカルボキシジフェニルエーテル、ビス（ｐ−カルボキシフェニル）アルカン、４，４’−ジカルボキシフェニルスルホン、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸等の脂肪族ジカルボン酸が挙げられ、またポリオール類を例示すると、エチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールが挙げられ、これらは１種類でも、複数種併用することもできる。   In producing the polyester resin of the present invention, it is preferable to use the hydroxycarboxylic acid compound of the present invention. However, if necessary, other hydroxycarboxylic acid compounds, dicarboxylic acids, polyols, etc. are used in combination. It is also possible to use a resin. Examples of hydroxycarboxylic acid compounds that can be used at that time include glycolic acid, lactic acid, hydroxybutyric acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, isocitric acid, mevalonic acid, and benzylic acid, and examples of dicarboxylic acid include Terephthalic acid, isophthalic acid, orthophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, diphenic acid, 4,4′-dicarboxydiphenyl ether, bis (p-carboxyphenyl) alkane, 4,4′-dicarboxyphenylsulfone, oxalic acid Aliphatic dicarboxylic acids such as malonic acid, succinic acid, and adipic acid. Examples of polyols include ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, Diethylene glycol, polyethylene glycol, polyethylene Propylene glycol, polytetramethylene glycol and the like, which be one kind, may be used in combination of two or more.

本発明のポリエステル樹脂には、本発明の効果を損なわない範囲で、充填剤を添加することができる。充填剤としては一般に樹脂用フィラーとして用いられる公知のものが用いられ、本発明のポリエステル樹脂の強度、剛性、耐熱性、寸法安定性などを改良できる。例えば、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウムウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、石コウ繊維、金属繊維、ワラステナイト、ゼオライト、セリサイト、カオリン、マイカ、タルク、クレー、パイロフィライト、ベントナイト、モンモリロナイト、アスベスト、アルミノシリケート、アルミナ、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、ガラスビーズ、セラミックビーズ、窒化ホウ素、炭化珪素、シリカなどが挙げられる。これらは中空であってもよく、さらにはこれら充填材を２種類以上用いることも可能である。また、これらの充填材をイソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物、エポキシ化合物などのカップリング剤で処理して使用してもよい。また、モンモリロナイトについては、有機アンモニウム塩で層間イオンをカチオン交換した有機化モンモリロナイトを用いてもよい。該ポリエステル樹脂を補強するには、前記充填材の中でも、特にガラス繊維、炭素繊維が好ましい。   A filler can be added to the polyester resin of the present invention as long as the effects of the present invention are not impaired. As the filler, known ones generally used as fillers for resins are used, and the strength, rigidity, heat resistance, dimensional stability and the like of the polyester resin of the present invention can be improved. For example, glass fiber, carbon fiber, potassium titanate whisker, zinc oxide whisker, aramid fiber, alumina fiber, silicon carbide fiber, ceramic fiber, asbestos fiber, stone koji fiber, metal fiber, wollastonite, zeolite, sericite, kaolin, Mica, talc, clay, pyrophyllite, bentonite, montmorillonite, asbestos, aluminosilicate, alumina, silicon oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, titanium oxide, iron oxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, dolomite, calcium sulfate, barium sulfate, Examples thereof include magnesium hydroxide, calcium hydroxide, aluminum hydroxide, glass beads, ceramic beads, boron nitride, silicon carbide, and silica. These may be hollow, and two or more of these fillers may be used. These fillers may be used after being treated with a coupling agent such as an isocyanate compound, an organic silane compound, an organic titanate compound, an organic borane compound, or an epoxy compound. As for montmorillonite, organic montmorillonite obtained by cation exchange of interlayer ions with an organic ammonium salt may be used. In order to reinforce the polyester resin, glass fibers and carbon fibers are particularly preferable among the fillers.

さらに本発明のポリエステル樹脂には、本発明の効果を損なわない範囲で、各種添加剤、例えば酸化防止剤や耐熱安定剤、耐候剤、離型剤および滑剤、顔料、染料、可塑剤、帯電防止剤、難燃剤を任意の時点で添加することができる。   Furthermore, the polyester resin of the present invention has various additives such as antioxidants, heat stabilizers, weathering agents, release agents and lubricants, pigments, dyes, plasticizers, antistatic agents, as long as the effects of the present invention are not impaired. Agents and flame retardants can be added at any time.

本発明のポリエステル樹脂は、射出成形、押出成形、ブロー成形、真空成形、溶融紡糸、フィルム成形など任意の成形方法により、所望の形状に成形でき、繊維、フィルム、容器類、および電気電子部品、自動車部品などの各種製品として使用することができる。   The polyester resin of the present invention can be molded into a desired shape by any molding method such as injection molding, extrusion molding, blow molding, vacuum molding, melt spinning, film molding, and fibers, films, containers, and electric and electronic parts, It can be used as various products such as automobile parts.

以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、実施例では、特に記載がない限り以下の各種溶媒、クロマトグラフィー用担体を用いた。
５−ヒドロキシメチルフルフラール：東京化成工業株式会社、一級
グリセリン酸（４０％水溶液）：東京化成工業株式会社、一級
トルエン：ナカライテスク株式会社、特級
硫酸：和光純薬工業株式会社、特級
ｎ−ヘキサン：ナカライテスク株式会社、特級
酢酸エチル：ナカライテスク株式会社、特級
シリカゲル：メルク社製、シリカゲル６０、粒径０．０６３−０．２００ｍｍ
（実施例１）
撹拌機、還流冷却器およびディーンスタークトラップを備えた２Ｌの反応容器に、５−ヒドロキシメチルフルフラールを５０．０ｇ（０．３９６ｍｏｌ）、グリセリン酸（４０％水溶液）を１０５ｇ（０．３９６ｍｏｌ）、トルエン５００ｍｌと硫酸０．１１７ｇ（１．１９ｍｍｏｌ）を加え、オイルバス中でトルエンを還流させながら、窒素中で４時間加熱攪拌を行った。反応終了後溶媒を留去し、得られた反応粗製物について、シリカゲルカラムクロマトグラフィー（シリカゲル：２．８ｋｇ、移動層：ｎ−ヘキサン／酢酸エチル＝１／１（ｖ／ｖ）、ｎ−ヘキサン／酢酸エチル＝１／４（ｖ／ｖ）、酢酸エチル）の濃度勾配で順次溶出し、溶媒を留去後、本発明のヒドロキシカルボン酸化合物１４．８ｇ（収率１７．４％）を得た。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not limited by these examples. In the examples, the following various solvents and chromatographic carriers were used unless otherwise specified.
5-hydroxymethylfurfural: Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., primary glyceric acid (40% aqueous solution): Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., primary toluene: Nacalai Tesque Co., Ltd., special grade sulfuric acid: Wako Pure Chemical Industries, Ltd., special grade n-hexane: Nacalai Tesque Co., Ltd., special grade ethyl acetate: Nacalai Tesque Co., Ltd., special grade silica gel: manufactured by Merck Ltd., silica gel 60, particle size 0.063-0.200 mm
Example 1
In a 2 L reaction vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser and a Dean-Stark trap, 50.0 g (0.396 mol) of 5-hydroxymethylfurfural, 105 g (0.396 mol) of glyceric acid (40% aqueous solution), toluene 500 ml and 0.117 g (1.19 mmol) of sulfuric acid were added, and the mixture was heated and stirred in nitrogen for 4 hours while refluxing toluene in an oil bath. After completion of the reaction, the solvent was distilled off, and the obtained crude reaction product was subjected to silica gel column chromatography (silica gel: 2.8 kg, moving layer: n-hexane / ethyl acetate = 1/1 (v / v), n-hexane. / Ethyl acetate = 1/4 (v / v), ethyl acetate), and the solvent was distilled off to obtain 14.8 g (yield 17.4%) of the hydroxycarboxylic acid compound of the present invention. It was.

（実施例２）
真空ポンプに接続された５０ｍｌの反応容器に、実施例１で得たヒドロキシカルボン酸化合物１０．００ｇ（４６．７ｍｍｏｌ）を投入し、真空中、２５０℃で１時間加熱させ、固形状樹脂７．６２ｇ（収率８３．２％）を得た。 (Example 2)
Into a 50 ml reaction vessel connected to a vacuum pump, 10.00 g (46.7 mmol) of the hydroxycarboxylic acid compound obtained in Example 1 was charged and heated in vacuum at 250 ° C. for 1 hour to obtain a solid resin 7. 62 g (yield 83.2%) was obtained.

本発明より得られるヒドロキシカルボン酸化合物およびポリエステル樹脂によって、バイオマス資源より製造される新たなプラスチック材料を提供できる。該プラスチック材料は繊維、フィルム、容器類、および電気電子部品、自動車部品などの各種製品に好適に使用することができる。   With the hydroxycarboxylic acid compound and polyester resin obtained from the present invention, a new plastic material produced from biomass resources can be provided. The plastic material can be suitably used for fibers, films, containers, and various products such as electric and electronic parts and automobile parts.

Claims (3)

下記式（１）で示されるヒドロキシカルボン酸化合物。

A hydroxycarboxylic acid compound represented by the following formula (1).

請求項１に記載のヒドロキシカルボン化合物の製造方法であって、５−ヒドロキシメチルフルフラールおよびグリセリン酸を原料としてアセタール化反応させて製造することを特徴とするヒドロキシカルボン酸化合物の製造方法。   It is a manufacturing method of the hydroxycarboxylic compound of Claim 1, Comprising: It manufactures by making it acetalize using 5-hydroxymethyl furfural and glyceric acid as a raw material, The manufacturing method of the hydroxycarboxylic acid compound characterized by the above-mentioned. 下記式（２）で示される繰り返し単位を含むポリエステル樹脂。

The polyester resin containing the repeating unit shown by following formula (2).