[发明专利]依次组合利用薄膜蒸馏及短程蒸馏的高纯度无水糖醇的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以氢化糖为原料的无水糖醇(anhydrosugar alco hol)的制备技术，更具体地，涉及一种将酸加入到氢化糖(例如，己糖醇)中，从而转换成无水糖醇后，依次组合利用外藏式冷凝器薄膜蒸发器(wiped film evaporator,internal condenser type)及内藏式冷凝器短程蒸发器(short path evaporator,internal condenser type)对转换反应结果液进行两段以上的蒸馏，从而以总蒸馏收率为94％以上(更优选为95％以上)的高收率来制备纯度为98％以上、杂质山梨醇及山梨聚糖的同分异构体的含量不足0.1％的高纯度无水糖醇(尤其是异山梨醇，异甘露醇，异艾杜醇等)的技术。

背景技术

氢化糖(亦称“糖醇”)为在糖类具有的还原性末端基上附加氢而获得的化合物。一般具有的化学式为HOCH₂(CHOH)_nCH₂OH(其中，n为2至5的整数)，根据碳的数量分为丁糖醇(tetritol)、戊糖醇(pentitol)、己糖醇(hexitol)及庚糖醇(heptitols)(碳的数量分别为4、5、6及7)。其中，碳的数量为6的己糖醇包括山梨醇、甘露醇、艾杜醇、半乳糖醇等。山梨醇和甘露醇是效用性尤其高的物质。

无水糖醇呈分子内具有2个羟基的二醇(diol)形态，可以利用来源于淀粉的己糖醇来制备(例如，韩国授权专利第10-1079518号，韩国公开专利公报第10-2012-0066904号)。鉴于无水糖醇为源自可再生天然资源的环保物质，很久之前就备受关注，并且一直进行关于其制备方法的研究。目前，这些无水糖醇中由山梨醇制备的异山梨醇的产业应用范围最广。

无水糖醇的用途非常广，其用途为心脏及血管疾病治疗、斑片粘合剂()、簌口剂等药剂，化妆品产业中的组合物的溶剂，食品产业中的乳化剂等。并且，可以提高聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、聚氨酯、环氧树脂等高分子物质的玻璃化转变温度，并且具有改善上述物质的强度的效果。并且，由于是来源于天然物的环保材料，因此，在生物塑料等塑料产业中非常有用。并且，已知其可以用作粘合剂、环保增塑剂、生物降解性高分子、水溶性漆的环保溶剂。

如此，无水糖醇以多种的可利用性受到瞩目，并且在实际产业中的利用度也逐渐提高。然而，现有的无水糖醇的制备方法中，用于脱水反应的催化剂费用高，转换率、蒸馏及精制收率低。

为了经济性地生产无水糖醇，需要一种能够从将氢化糖进行脱水反应而转化成无水糖醇的反应结果液中，在短时间内以高收率及高纯度蒸馏出无水糖醇的技术。

对完成脱水反应的转换液进行蒸馏的蒸馏技术中，已知有分批蒸馏(batch distillation)或转换反应后，简单地从反应器中直接减压蒸馏无水糖醇的简单蒸馏(simple distillation)技术。

分批蒸馏或简单蒸馏方式所需的蒸馏时间长，很难做到商业性规模的经济生产。并且，如果在低温下(例如，170℃以下)蒸馏转换反应液，所花费的蒸馏时间长，在相对高的温度下(例如170℃以上)进行蒸馏的情况下，虽然能缩短蒸馏时间，但因无水糖醇在170℃以上的温度下会进行热分解，从而会产生甲酸(formic acid)、糠醛(furfural)等副产物，这样会出现反应产物纯度低，蒸馏液的pH降低等问题。即，分批蒸馏或简单蒸馏方式的蒸馏液的滞留时间相对较长，与后述的薄膜蒸馏方式相比，需要在高的温度下实施蒸馏，从而会诱发无水糖醇的热分解，存在蒸馏液的纯度及收率降低的问题，为了避免这类热分解，只能使用添加剂。

从转换反应液中蒸馏无水糖醇的过程中，为了克服分批蒸馏或简单蒸馏方式中存在的上述缺点，在美国授权专利第7,439,352,号中公开有以下方法。即，采用外藏式冷凝器薄膜蒸发器蒸馏无水糖醇的技术。在上述美国专利公开的蒸馏技术中，冷凝器(condenser)在蒸馏器外部工作，在该情况下，在蒸馏器内从技术层面上能够形成的高真空环境最大至1mmHg，在这样的真空度下，蒸馏温度需要为170℃或其以上才能有效地实施蒸馏。然而，如以上所述的那样，在170℃以上的蒸馏温度下，异山梨醇等无水糖醇会进行热分解，其结果，蒸馏收率和蒸馏纯度会降低。因此，上述美国专利中单一步骤蒸馏结果物的纯度是约97.1％的水平，蒸馏收率是约80％的水平，在商业规模的大规模的生产工序中，这类程度的纯度及收率仍然不适合。