最初干 固体浓度以及通过直接蒸汽注入的反应混合物的快速加热（其中I. 48MPa表压至I. 52MPa 表压（215-220镑/平方英寸）的体系背压、I. 9MPa表压（275镑/平方英寸）的蒸汽压力、 在由直接蒸汽注入提供的反应温度下5-6分钟的时间）以及在压力释放之前产物混合物的 快速冷却。如由温度控制元件监测的反应控制设定点是200°C并且在静止管的末端实现的 最大温度是166°C。用这些条件获得了最高达20 %摩尔产率的HMF，具有大于90 %的总糖 可计量性。几乎不存可见的不溶解腐黑物的产生。
[0043] 对于在相同的装置中加工的HFCS 90糖浆，最高的HMF产率和糖可计量性包括一 个体系，该体系：硫酸（按糖的wt计0. 5% )、10%的最初干固体浓度以及通过直接蒸汽注 入的反应混合物的快速加热（其中IMPa表压（150镑/平方英寸）的体系背压、I. 4MPa表 压（200镑/平方英寸）的蒸汽压力、在由直接蒸汽注入提供的反应温度下11分钟的时间） 以及在压力释放之前该产物混合物的快速冷却。该反应控制设定点是185°C并且在静止管 的末端实现的最大温度是179°C。从HFCS 90用这些条件获得了最高达31%摩尔产率的 HMF，具有大于95%的总糖可计量性。此外几乎不存在可见的不溶解腐黑物的产生。
[0044] 该混合物18的快速冷却可以通过各种手段完成。例如，尽管在减压之前在以下实 例的至少某些中使用钎焊板式热交换器，可以使用其他类型的交换器。对于本领域常规技 能的人员其他选项将是明显的。
[0045] 将了解的是，该酸催化脱水步骤16可以按照一种分批、半分批或连续的方式进 行。对于含己糖材料脱水至HMF，先前已经描述了多种酸催化剂，包括均相的和多相的固体 酸催化剂两者。鉴于固体酸催化剂更容易分离并且回收用于再利用，它们将是优选的，但是 选择一种在水存在下并且在用于进行该脱水步骤16所要求的温度下将维持令人满意的活 性和稳定性的催化剂可能是有问题的。硫酸用于WO 2013/106136申请的实例中并且用于 以下的实例中，并且提供了良好的产率和优异的糖可计量性。
[0046] 通过以下实例来说明本发明：
[0047] 实例1和对比实例1
[0048] 将结晶果糖（5g)溶解于7mL水中，并且将其装填到双颈25mL圆底烧瓶中。该烧 瓶配备有一个管以喷射气体（或者干空气（对比实例1)或氮气（实例1))穿过该溶液并 且配备有回流冷凝器。喷射该气体（干空气或氮气）穿过该溶液持续5分钟，然后将一滴 浓硫酸添加至该溶液中。然后用橡胶隔片封闭该烧瓶，插入16计量针头允许喷射气体逃脱 并且回流7小时。在7小时的反应时间之后，来自干空气喷射和氮气喷射试验两者的成分 是琥珀色的，但是来自氮气喷射试验的质子NMR反应器的成分基本上没有乙酰丙酸和甲酸 (表1)，然而常规的干空气喷射反应器成分示出了显著量的两者。 表1
[0049] 实例2-5与对比实例2-5
[0050] 向包含500mg融化羟甲基糠醛的小瓶中是按丁基化羟基苯甲醚（BHA)的重量计 1000 ppm(实例2)。涡旋搅拌该混合物，然后将其放置于设定为85°C的烘箱中。为了比较， 将包含500mg融化羟甲基糠醛但没有BHA的小瓶（对比实例2)放置于在该第一小瓶旁边 的烘箱中。
[0051] 第二组实例（实例3和对比实例3)通过将850mg的HMF与150mg水结合制备，向 这些样品之一中添加 1000 ppm当量的BHA，而向第二个中不添加物质。将两种样品剧烈搅拌 并且放置于85 tC烘箱中。
[0052] 然后通过将IOOmg的HMF与900mg水结合制备四个在水中按重量计10 %的HMF 的样品。向这些样品之一（实例4)中添加 1000 ppm当量的BHA。对于第二样品（实例5)， 通过鼓泡氩气穿过该溶液吹扫空气并且该小瓶被密封以在氩气氛下保存该HMF。对于第三 样品（对比实例4)，将按HMF的质量计10%的甲酸加入该小瓶中。根本没有修改第四样品 (对比实例5)。在剧烈搅拌之后将所有这四种样品再次放置于该85°C的烘箱中。
[0053] 在1周并且然后再次在2周之后分析不同小瓶的组分（除了氩气喷射的样品之 外），结果对应地在表2和3中示出： 表2- -周
[0054] 实例6和7
[0055] 进行这些实例以评定该抗氧化剂BHA是否还将有效地稳定除了 HMF之前的HMF的 酯和醚衍生物。
[0056] 醅衍牛物：对于醅实例，5-乙酰氧基甲基糠醛（AcHMF)是商购的（来自奥德里奇 公司（Aldrich))并且从正己烷/甲基叔丁基醚混合物中再结晶以改进其纯度。向包含 500ppm当量BHA的小瓶中，添加900mg的AcHMF。对于比较，制备没有BHA的包含700mg的 AcHMF的第二样品。使用氩气吹扫该顶部空间并且熔化并且混合该AcHMF。将这些样品再 暴露于空气气氛中并且将其放置于85°C的黑暗的烘箱中，并且在一周之后并且再次在两周 之后分析。
[0057] 该稳定剂清楚地不具有不利作用，但是至少在这些条件下并且在所测试的时间表 中，两者都没有任何显著的降解使得在所列举的条件下这些结果是不确定的。 表4
[0058] 通过使用Waters Acquity H-Class UPLC装置（具有在280nm下的TUV检测器-监 测器）的超高效液相色谱（UPLC)分析用于酯实例的HMF和AcHMF，并且详细说明了以下附 加的分析：
[0059] 柱：Waters BEH C182. I X 50mm，1. 7 □ m
[0060] 温度：50 Γ
[0061] 流速：0· 5mT,/mi η
[0062] 吹扫溶剂：10 %乙腈
[0063] 洗涤溶剂：50%乙腈
[0064] 溶剂C :50%乙腈
[0065] 溶剂D :水
[0066] 梯度：
[0067] 注射体积：0· 5uL
[0068] 运行时间：2. 5min
[0069] 醚衍牛物：对于HMF的醚衍生物，从正己烷中再结晶5- 丁氧基甲基糠醛（BMF)直 到通过NMR没有乙酰丙酸丁酯可观察到。将BMF (700mg)添加至包含500ppm当量BHA的小 瓶中接着是充分混合。为了比较，将300mg的BMF放置于不包含BHA的小瓶中。将这些小 瓶保持在黑暗的85°C的烘箱中并且在1和2周间隔之后取样用于分析。
[0070] 这些测试结果是如在表5中示出的： 表5
[0071] 通过气相色谱分析BMF。用乙腈将该样品稀释到lmg/mL的浓度并且测量GC面积 百分比，如在表5中报道的。通过GC面积起始材料是>99. 9%。尽管并非所有的分解产物 被鉴别并且的确尽管一些降解产物可能没有被检测到，虽然如此这些结果证明了 BHA有助 于使该醚衍生物BMF稳定化。
[0072] 分析方法的具体细节如下：
[0073] 仪器：具有7693自动进样器的Agilent 7890 GC
[0074] 柱：DB-5UI60mX250 □ mX0· 25 □ m [0075]载气：?
[0076] 流速：lmL/min (恒定的）
[0077] 注射温度：200°C
[0078] 分流：50:1
[0079] 检测器：340 °C
[0080] 温度程序：初始：50 °C
[0081] 坡度 I :5° /min 至 180°C
[0082] 坡度 2 :20° /min 至 200 °C 保持 Imin
【主权项】
1. 一种用于从包含一种或多种己糖的水溶液中制造羟甲基糠醛的方法，该方法包括使 该水性己糖溶液通过在一种减氧环境中暴露于一种酸进行脱水。2. 根据权利要求1所述的方法，其中通过对应地在醇或羧酸的存在下进行脱水形成羟 甲基糠醛的一种酯或醚衍生物。3. 根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中通过将另一种惰性气体喷射到进行 该脱水的反应器中以从该反应器的顶部空间中取代氧。4. 根据权利要求3所述的方法，包括将氮或二氧化碳喷射至该反应器中。5. -种用于改进羟甲基糠醛或羟甲基糠醛衍生物的耐降解性的方法，该方法包括添加 一种或多种抗氧化剂。6. 根据权利要求8所述的方法，其中丁基化羟基苯甲醚被包含在该一种或多种抗氧化 剂中。7. -种改进稳定性的羟甲基糠醛组合物，包含羟甲基糠醛与一种或多种抗氧化剂。8. 根据权利要求7所述的组合物，包含羟甲基糠醛和丁基化羟基苯甲醚。9. 一种用于改进存储的羟甲基糠醛在其使用之前的耐降解性的方法，该方法包括在一 种减氧环境中存储该羟甲基糠醛。
【专利摘要】披露了通过使一种或多种己糖在减氧环境中脱水来制造HMF或HMF衍生物的方法。在另一个相关的方面，一种用于改进HMF产品的稳定性和耐降解性的方法涉及将一种或多种抗氧化剂添加至该HMF产品中。
【IPC分类】A61K9/08, A61K47/30, A61K31/70, A61K31/341
【公开号】CN105007913
【申请号】CN201480009838
【发明人】亚历山德拉·桑伯恩, 埃里克·哈格伯格, 斯蒂芬·霍华德, 艾琳·M·罗卡费洛
【申请人】阿彻丹尼尔斯米德兰德公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2014年2月25日
【公告号】CA2902632A1, WO2014158554A1, WO2014158554A8