[发明专利]蔗糖电解还原制取六元醇的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种以蔗糖为原料，通过电解制取六元醇(甘露醇和山梨醇)的方法。

背景技术：

六元醇即己六醇，分子式为C₆H₁₄O₆，包括甘露醇和山梨醇。山梨醇和甘露醇是两种同分异构的己糖醇，用途广泛，它们都可用来制表面活性剂、粘合剂、增塑剂及用作食品添加剂。山梨醇还用于牙膏、化妆品、烟草、维生素C等行业；甘露醇还用于生产利尿剂、脑压和眼压降压剂，和氨基酸制成复合输液剂及合成抗癌药等。

目前，山梨醇的生产国内外普遍都采用葡萄糖化学催化氢化制得；甘露醇可从海带中提取，或以蔗糖水解液为原料催化加氢制得，或以葡萄糖为原料经酶部分转化成果糖、甘露糖再催化加氢制得。国内甘露醇主要是以海带为原料提取，存在精制手续麻烦，收率低，产品质量不好，生产成本高等诸多缺点，而化学催化加氢也因为受设备要求高，氢气来源受限制约了工艺的推广。

对蔗糖化学催化加氢制备甘露醇工艺，广西南宁市化工研究设计院进行了很多研究。CN1528916A以食用蔗糖或白糖为原料，经化学处理及分离，高收率联产结晶果糖及结晶甘露醇产品的工艺，两种产品的收率合计达70％(按蔗糖的投料量计)。CN1687432和CN1686987以蔗糖为原料，水解后经模拟移动床分离所得到的富含葡萄糖组份，富含葡萄糖组份重复循环进行差向异构化反应，富含果糖组分进行加氢反应，用该方法使富含果糖组分和富含葡萄糖组分均得到了有效的利用，从而使甘露醇的收率可以达到42％，明显提高了生产效益。

采用电解氢化蔗糖制取六元醇，国内也进行了一些研究。河北师范大学顾登平在著作《有机电合成进展》和《精细化工》2000年第10期采用电解氢化蔗糖或葡萄糖制备甘露醇和山梨醇，糖的转化率为74％-86％；《精细化工》2003年11期和《牙膏工业》2004年第一期分别报道河北师范大学刘艳春等用蔗糖作原料，经水解生成转化糖(等量的葡萄糖和果糖)，再经钼酸铵转化成葡萄糖、果糖、甘露糖的混合物。Raney Ni粉电极做阴极，PbO₂/Ti电极做阳极，在隔膜电解槽中电解还原制取甘露醇、山梨醇，确定了最佳工艺条件为：总糖浓度0.50mol/L、电流密度3.0A/dm²、pH＝9、e＝35℃、通电量1.3F/mol，转化率可达84％。另外南昌高等专科学校胡仲禹等在《南昌高专学报》报道以富果糖浆为原料，用电化学还原的方法制成药用甘露醇，糖的转化率达到80.3％。总的来说，电化学还原工艺存在的问题是转化率不高，报道中最高转化率为86％，造成了反应后产品和未反应原料混合在一起，分离难，得到的产品杂质多，质量差，同时原料消耗也高。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以克服现有技术的不足之处的，蔗糖转化为甘露醇和山梨醇高、能耗较低、生产工艺简单的，以蔗糖为原料，通过电解制取六元醇的方法。

方法如下：首先将蔗糖加入适量盐酸水解处理生成果糖及葡萄糖的水解液，再称取定量蔗糖水解液，加入雷尼镍作为催化剂，配成阴极溶液，另配适量的稀硫酸溶液为电解阳极液，分别用泵打入各自电解室循环进行电解，过滤分离催化剂，滤液经脱色、冷却结晶、过滤分离，得到结晶粗甘露醇，重结晶得到医药级甘露醇，母液为山梨醇。反应式为：

以上所述的水解过程是将食用蔗糖与蒸馏水以1∶1比例投入带搅拌的反应器中，加热使其溶解，并加入适量盐酸调PH至2-4，然后继续加热，温度控制70-100℃，搅拌保持2-4小时，冷却备用。

以上所述的电解过程是称取定量以上蔗糖水解液，加入雷尼镍作为催化剂，用量为投料量的20-40％，配成阴极溶液，另配适量的稀硫酸溶液为电解阳极液，分别用泵打入各自电解室循环进行电解，电解过程控制温度为30-50℃，电解电流密度2.4-4A/dm²，电解液PH7-10，当电解电量为理论电量的1.1-1.5倍时反应即可完成，电解氢化转化率大于95％。

以上所述的电解过程是物料氢化后静置后过滤分离掉催化剂，滤液用活性炭脱色，溶液经阴-阳离子交换树脂交换，以除去残余的催化剂和反应生成的色素，然后溶液移入旋转蒸发器，浓缩至60-70％浓度，先自然冷却，加入少量甘露醇晶种，放入冰箱冷却结晶，温度控制在0-10℃，时间16-24小时，最后过滤分离，结晶为粗甘露醇，母液为工业级山梨醇。