[发明专利]用于合成糖醇的方法

说明书

本发明公开了一种用于合成糖醇的方法，所述方法包括以下步骤：在氢离子(H⁺)、醇还原剂和氢转移催化剂的存在下水解多糖，以形成糖醇。

技术领域

本发明一般地涉及用于合成糖醇的方法。本发明涉及用于合成木糖醇、甘露糖醇和山梨糖醇中的至少一种的方法。

背景

两种多糖，纤维素和半纤维素，占木质纤维素的约70％至85％，木质纤维素又占木质生物质和农业残余物的大部分。

可获得自这些多糖的一种特别的衍生物是木糖醇，其是一种五碳糖醇，在可以包括食品、牙科学和制药在内的一些工业中具有若干应用和潜在用途。

在工业上，木糖醇可以经由含木聚糖的产品如硬木或玉米穗轴的酸水解制备自纯木糖的还原。这样的方法包括多个步骤，其可以包括：通过含木聚糖的天然产品的初始酸分解制备木糖；将水解溶液浓缩以除去杂质；在高压氢气(多至50atm)下、在升高的温度(通常高于160℃)将木糖催化氢化为木糖醇；并且随后纯化和分离木糖醇。此多步方法是费力的、昂贵的、能源密集型的且对环境不友好的。此外，达到的木糖醇的收率仅为存在于原材料中的木聚糖的50％至60％。此外，由于使用高压氢气，需要复杂的氢化设备，其安全性是主要的担忧。

木糖醇也可以通过其他类似的多步方法合成，其中对在内的某些步骤进行改变，如使用碱性水解或酶水解代替酸性组分等。

其他改变可以包括在从粗水解产物到木糖醇的木糖的发酵中使用产木糖醇的微生物菌株。然而，此种生物转化由于微生物生长抑制剂的存在而收率平平，所述微生物生长抑制剂产生自上游的经由化学品(酸或碱)水解的纤维素或半纤维素的分解。微生物毒性也与发酵变量如微生物生理生长条件、溶氧浓度和培养基的pH相关。通常，包括来源于木质纤维素结构的糖或木质素分解产物以及重金属离子的生物质水解产物抑制剂仍然是使用生物方法的严重缺点。

因此，需要改善以上限制的更有效的糖醇如木糖醇的制备方法。

需要减少以上方法中的步骤，克服或至少改善上述缺点中的一个以上。

概述

根据第一方面，提供合成糖醇的方法，所述方法包括以下步骤：在氢离子(H⁺)、醇还原剂和氢转移催化剂的存在下，水解多糖以形成糖醇。

有利地，所述方法可以是合成糖醇的“一锅(one-pot)”法。所述方法可以在反应区中发生。多糖可以被水解成单糖，所述单糖随后经历还原以形成糖醇。所述方法可以任选地排除从反应中分离单糖中间体的步骤。因此，与常规方法相比，所述方法可以是直截了当的方法，常规方法需要多个步骤，即水解多糖以形成单糖，分离单糖，然后在氢气的存在下还原单糖以形成相应的一种或多种糖醇。

有利地，糖醇可以以高收率由多糖合成。

有利地，由于醇还原剂的低沸点，在反应的末尾，剩余的醇还原剂可以容易地由反应蒸发从而有助于糖醇的提取。醇还原剂也可以在基本上不影响糖醇收率的情况下被再循环。

有利地，反应的pH可以为约2至约3，使得特殊设备如高镍合金设备可以不是必要的。

有利地，所述方法可以选择性地将来自两种以上多糖的混合物的所需的多糖转化为相应的糖醇。所述方法可以是一锅法，通过调节反应条件将多糖的混合物转化为其相应的糖醇，从而选择性地将所需的多糖转化为其相应的一种或多种糖醇。

该合成糖醇的方法可以在反应区中进行。

在一个实施方案中，提供合成木糖醇的方法，所述方法包括以下步骤：在氢离子(H⁺)、醇还原剂和氢转移催化剂的存在下，水解半纤维素以形成木糖醇。

该合成木糖醇的方法可以包括以下步骤：将含有半纤维素、硫酸溶液和醇还原剂的混合物在过渡金属催化剂的存在下，在反应区中在由此形成木糖醇的条件下反应。