[发明专利]一种由醛糖制备酮糖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由醛糖制备酮糖的方法。

背景技术

葡萄糖异构化为果糖的反应不仅是生成高果糖浆的主要反应，而且是生物质转化过程中至关重要的一步。而果糖苷不仅可以很容易水解为果糖，而且是重要的中间体，可以生成乳酸甲酯和乙酰丙酸甲酯等重要化学品。

传统上葡萄糖异构化主要催化剂有酶、碱和路易斯酸，具体情况如下：

1、酶催化。酶催化此反应可得到很高的转化率和选择性，如Bhosale S.等人用固载异构酶在60℃下反应后的得到50%葡萄糖、42%果糖（选择性84%）和8%其他糖。在现有高果糖浆的生产工艺中，葡萄糖异构果糖反应大都是由葡萄糖异构酶进行催化的。但是，酶具有催化条件苛刻（一定的温度和pH），成本高和效率低等缺点。

2、碱催化。由于较浓的碱可以催化糖的缩合产生副产物，所以异构化反应一般在较稀的碱或固体碱催化下进行。用质量分数为0.035%的氢氧化钠溶液在35℃长时间反应可得到28%的果糖（选择性65%），用固体碱催化剂可得到更好的结果，如S.Lima曾用ETS-4（钛硅分子筛）作为催化剂得到39%的果糖产率（84%选择性）。

3、路易斯酸催化。一部分L酸在水中是不稳定的，如氯化铝；另一部分L酸催化会得到很多副产物，如三氯化铬（副产物为5-羟甲基糠醛）。Mark E.Davis等人用Sn-Beta分子筛催化葡萄糖反应获得了32%的高收率（选择性59%）。Anders Riisager等人最近用简单处理的USY分子筛在甲醇中的到55%的收率。用L酸催化异构化反应在一些非碱催化体系中将会起到更大的作用，如5-羟甲基糠醛的生成反应。

Tewari Y.等人由酶催化推算出葡萄糖异构化的平衡收率为57%（90℃）-62%（110℃），而以上这些方法都没有超过葡萄糖异构化的理论平衡收率。

发明内容

本发明的目的是提供一种由醛糖制备酮糖的方法，该方法中，在分子筛催化下，打破葡萄糖糖异构为果糖的平衡限制，使葡萄糖最大效率的转化为果糖。

本发明所提供的一种由醛糖制备酮糖的方法，包括如下步骤：

在有机溶剂中，醛糖在分子筛催化剂的催化下经异构化反应得到糖苷；所述糖苷在水和所述分子筛催化剂的催化下经原位水解，得到酮糖。

上述的方法中，所述醛糖和酮糖具体可为下述1）-15）中任一种：

1）所述醛糖为葡萄糖，所述酮糖为果糖；

2）所述醛糖为半乳糖，所述酮糖为塔格糖；

3）所述醛糖为甘露糖，所述酮糖为果糖；

4）所述醛糖为古洛糖，所述酮糖为山梨糖；

5）所述醛糖为艾杜糖，所述酮糖为山梨糖；

6）所述醛糖为塔罗糖，所述酮糖为塔格糖；

7）所述醛糖为阿卓糖，所述酮糖为阿罗酮糖；

8）所述醛糖为阿罗糖，所述酮糖为阿罗酮糖；

9）所述醛糖为核糖，所述酮糖为核酮糖；

10）所述醛糖为阿拉伯糖，所述酮糖为核酮糖；

11）所述醛糖为木糖，所述酮糖为木酮糖；

12）所述醛糖为来苏糖，所述酮糖为木酮糖；

13）所述醛糖为赤藓糖，所述酮糖为赤藓酮糖；

14）所述醛糖为苏糖，所述酮糖为赤藓酮糖；和

15）所述醛糖为甘油醛，所述酮糖为2-羟基丙酮。

上述的方法中，所述分子筛催化剂可为HY分子筛、USY分子筛、Mordenite分子筛、HBeta分子筛、MCM-41分子筛、MCM-22分子筛、MCM-48分子筛或SBA-15分子筛；所述分子筛催化剂的硅铝比为5～50，具体可为5～30、5、25、30或50。

上述的方法中，所述有机溶剂可为丙酮，乙腈、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和二氧六环中至少一种。

上述的方法中，所述异构化反应的温度可为30～140℃，具体可为50℃～110℃、50℃、90℃或110℃，时间可为1～25h，具体可为15h、16h或24h。

上述的方法中，所述原位水解的温度可为50～140℃，具体可为80℃或90℃，时间可为6～40h，具体可为6h、8h、10h或24h。

上述的方法中，所述异构化反应中，所述分子筛催化剂的用量可为所述醛糖质量的5%～500%，如100%、200%、400%或500%、。