专利名称：一种高收率的甘露醇制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于有机化合物的制备领域。尤其是一种以葡萄糖为原料制备甘露醇的工艺。
背景技术：
甘露醇是一种常用的利尿药、脱水药，也是大量使用的医药制剂和输液用药之一，工业上还可应用于制造无糖口香糖、聚醚、炸药等。
工业上甘露醇的制备方法有如下几种途径(1)海带提取法干海带中含甘露醇5～10％，可经过浓缩后，用物理结晶的方法提取，此法所产甘露醇的质量差，难过滤，热源高，不适于医药用，而且此法耗费大量的蒸汽、能量和人力，生产成本高。
(2)电解还原法葡萄糖(或转化糖)在电解条件下可还原生成甘露醇和山梨醇的混合物，再经结晶提取而得甘露醇，此法反应时间长，效率低，电耗高，甘露醇产率低(只达15％)，早已被淘汰。
(3)以果糖为原料果糖加氢后，得甘露醇和山梨醇各占一半的混醇，经结晶处理可制得甘露醇，理论产率为50％。但果糖的价格较高，用纯果糖或高纯果糖为原料生产甘露醇不适合工业生产实际。
(4)以甘露糖为原料甘露糖经加氢可全部转化生成甘露醇。但纯甘露糖的来源成问题，不适合工业生产实际。
(5)以蔗糖为原料的合成法将蔗糖水解，得果糖和葡萄糖各占一半的转化糖，离交处理后，进行加氢反应，所得混醇中甘露醇含量为25％左右，余为山梨醇。经离交、浓缩、结晶、离心分离、干燥可制得甘露醇产品，产率约为19～20％。此法实际上只利用了蔗糖水解后的果糖组份，所得甘露醇的产率较低，大部份产品为价值低的山梨醇，且山梨醇中所含甘露醇为8％左右，质量较差。此法工业上已有生产。
(6)以葡萄糖为原料将葡萄糖进行差向异构化转化成甘露糖(转化率一般为30％)，将转化后糖液加氢可得到30％左右含量的甘露醇山梨醇混合物，经结晶可得到甘露醇产品。此法已有工业生产装置，但甘露醇的收率不高，只达到24～26％。如果将差向异构化后的糖液再用葡萄糖异构酶进行酶异构，将有30％左右的葡萄糖转化生成果糖，这样，经差向异构及酶异构后，糖液中含甘露糖为30～33％，含果糖28～30％，余为葡萄糖，经加氢后所得混醇的甘露醇含量可达到42％左右，结晶提取的甘露醇产率为35％左右，其余为山梨醇。这种以葡萄糖为原料的改进了的生产法是主要的甘露醇生产方法，国外普遍采用。
以上所述的各种甘露醇生产法，有的根本不可能工业化，例如以果糖或甘露糖为原料的方法；有的耗电量、耗蒸汽量较高，生产成本高，已被淘汰，例如电解还原法及海带提取法；有的虽然工业化生产并运转，但甘露醇产率较低，如蔗糖水解工艺加氢法产率只达19～20％，葡萄糖差向异构及酶异构再加氢工艺的产率只达35％，其余大量的副产物为价值低、质量差的山梨醇液体产品，经济效益有待提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够工业化生产，可使葡萄糖原料生产甘露醇的产率大幅度升高，所产生的山梨醇副产品的产率尽量降低，且大大提高葡萄糖生产甘露醇的经济效益的一种生产方法。
本发明的方法主要分为如下四步(1)以钼酸盐为催化剂，在酸性条件下，将葡萄糖水溶液进行差向异构化反应，将一部分葡萄糖转化成甘露糖；再将混合液进行阳、阴离子交换树脂离交处理，得到精制后糖液；(2)利用模拟移动床装置将(1)所得到的混合糖液进行分离，得到富含甘露糖的组份X和富含葡萄糖的组份Y；(3)富含葡萄糖组份回到(1)中重新进行差向异构化反应；富含甘露糖组份经阳、阴离交后，进行加氢反应，得到富含甘露醇的混合液；(4)所得到的富含甘露醇的混合液经过离交、浓缩、结晶、离心、干燥后得到甘露醇产品。
本发明所述的第(1)步工艺，是先将葡萄糖溶于适量的去离子水中，使糖液的浓度为40～60％，加入糖物质量0.05～2％的钼酸盐催化剂(钼酸盐催化剂一般选用钼酸钠)，再加入适量盐酸，将糖液的pH值调节为0.5～5，然后在90～105℃的条件下反应0.5～5小时。差向异构化反应的主要影响因素有反应温度、pH值、所加钼酸盐的用量以及反应时间等。一般来说，反应温度越高、pH值越低、钼酸盐用量越高、反应时间越长，所得到的甘露糖转化率越高，但同时副反应也相应增加，糖液的颜色也更深。按照以上所述的条件进行反应，所得到的甘露糖转化率为28～33％。异构后糖液用阳离子交换树脂和阴离子交换树脂进行离交处理，得到精制后糖液。
本发明所述的第(2)步工艺，是将精制后糖液用模拟移动床装置进行甘露糖-葡萄糖分离，选用钙型阳离子交换树脂作为吸附剂，用水作洗脱剂，分离温度为40～85℃，进料浓度为40～70％。连续进料、出料操作，经过模拟移动床分离后，可得到富含甘露糖组份X和富含葡萄糖组份Y。所用的模拟移动床是12柱或24柱首尾相接，每个柱均接有进料口、出料口、进水口、循环进出口，通过旋转阀或电磁阀形式来改变各进料口、出料口、进水口、循环进出口的位置，达到分离的目的。经过模拟移动床分离后，得到富含甘露糖组份X的甘露糖含量为75～90％，浓度18～36％；富含葡萄糖组份Y的甘露糖含量为2～8％，浓度为15～28％。
将富含葡萄糖组份Y与葡萄糖原料合并，重复循环进行异构化反应。
富含甘露糖组份X先经过离交精制后加氢，在加氢催化剂的作用下加热至100～180℃，用1～10Mpa的氢气进行加氢反应1～3小时。加氢后，甘露糖组份全部转化成甘露醇，葡萄糖组份全部转化成山梨醇。或者与一部份异构后糖液混合后，再离交加氢，这两种途径都可以制得含量达75％～85％的甘露醇液，再经过离交、结晶、离心、干燥后，可得到甘露醇产品。
本发明中经过模拟移动床分离处理后，所得到的富含甘露糖组份中的甘露糖含量为75～90％，浓度为18～36％；富含葡萄糖组份的甘露糖含量为2～8％，浓度为15～28％。经加氢后可生成含量很高的甘露醇液。由于甘露醇含量超过85％以上的混醇在离交、输送过程中，特别是在冬天温度低的环境中极易结晶，造成堵塞设备及管道的麻烦，因此没有必要将加氢前的甘露糖含量调节得过高，只需达到75～85％即可。当富含甘露糖组份中的甘露糖含量高于85％时，可与一部分异构后糖液混合，使加氢前的甘露糖含量保证为75～85％即可。如例3的混合方法。
用本发明的方法，可使大部分的葡萄糖转化生成甘露糖，再加氢生成甘露醇，所得的山梨醇副产品很少。本发明的关键是采用了模拟移动床技术分离甘露糖葡萄糖，所得到的富含甘露糖组份进行加氢生成甘露醇，所得到的富含葡萄糖组份重复进行差向异构化反应。
用本发明的方法，所得到的甘露醇产率为葡萄糖投料量(干物计)的70％。
本发明的优点如下用模拟移动床(12柱或24柱)分离装置连续性地分离异构后糖液，所得到的富含甘露糖组份(甘露糖含量为75％左右)进行加氢反应，可高产率生成甘露醇，所得到的富含葡萄糖组份重复循环利用。用本发明的方法可使葡萄糖高收率制备甘露醇的生产成为工业现实。所得到的低价值产品山梨醇的产率很低，只达到30％。因此，本发明大大提高了葡萄糖加氢制备甘露醇的产率。
图1为本发明工艺流程图。
下面结合附图及实施例来详细说明本发明。
具体实施例方式实施例11100克口服结晶葡萄糖(含1个结晶水分子，实际葡萄糖干物质量为1000克)溶于900ml去离子水中，配制成Bx50.30％葡萄糖水溶液，加入1.5克钼酸钠，搅拌溶解后，再用盐酸调节糖液的pH值为3.85，然后加热并维持100℃条件下搅拌反应2小时。用阳、阴离子交换树脂除去离子杂质后，得到异构后糖液，组成如下甘露糖30.4％，葡萄糖69.6％。
利用模拟移动床装置进行甘露糖-葡萄糖分离，分离温度为58℃，以钙型阳离子交换树脂为吸附剂，水为洗脱剂，可连续得到富含甘露糖组份和富含葡萄糖组份，将富含葡萄糖组份重复循环进行差向异构化反应；将富含甘露糖组份离交处理后，所得到的富含甘露糖组份浓度为34％，甘露糖含量为75.2％；所得到的富含葡萄糖组份浓度为24％，甘露糖含量为3.85％。
取富含甘露糖组份的糖液体积2500ml，加入80克雷尼镍，于高压加氢釜内，在7Mpa压力条件，升温到165℃进行加氢反应2小时，得到加氢后混醇，其中含甘露醇75％，经过滤除去镍催化剂后，再用阳、阴离交树脂处理后，降温，结晶处理，再经过离心分离、干燥后，得到甘露醇产品，合计718克。甘露醇产率按葡萄糖干物质投料量计为71.8％。
实施例2差向异构化反应经离交后所得到的异构后糖液5320克，浓度为50％，其化学组成如下甘露糖310克，占30.45％，葡萄糖1850克，占69.55％。利用模拟移动床装置进行甘露糖-葡萄糖的分离，进料浓度为50％，在57℃的分离温度下，以钙型阳离子交换树脂作为吸附剂，水为洗脱剂，经过12柱模拟移动床装置分离后，得到富含甘露糖组份2900克，浓度为32.07％，其中甘露糖700克，葡萄糖230克，甘露糖的含量为75.27％，可进行加氢生产甘露醇；富含葡萄糖组份7680克，浓度为22.53％，其中甘露糖110克，葡萄糖1620克，甘露糖含量为6.36％。
往上述7680克富含葡萄糖组份中加入口服葡萄糖1020克，配制成8700克浓度为30.5％的糖液，真空浓缩到浓度为50％，加入3克钼酸钠催化剂，用盐酸调节糖液pH为3.5，然后加热并在100℃条件下反应2小时，再用阳、阴离子交换树脂除去糖液中的离子，得到异构后糖液，经分析异构后糖液中的甘露糖含量为30.66％。
实施例3异构后糖液经过24柱模拟移动床分离后，所得到的富含甘露糖组份中的甘露糖含量为88.8％，浓度为33.66％，与一部分差向异构后糖液混合，调节成混合后糖液的甘露糖含量为75.63％，经离交后进行加氢反应来生产甘露醇。
下面是调配混合的例子
模拟移动床分离后所得到的富含甘露糖组份中的甘露糖含量过高时，可按例3的做法，将富含甘露糖组份与一部分异构后糖液混合，得到混合后糖液的甘露糖含量为75.63％，可保证加氢要求。
权利要求
1.一种高收率的甘露醇制备工艺，其特征在于①将葡萄糖水溶液进行差向异构化反应，将一部分葡萄糖转化成甘露糖；②利用模拟移动床装置将(1)所得到的混合糖液进行分离，得到富含葡萄糖的组份和富含甘露糖的组份；③富含葡萄糖组份回到(1)中重新进行差向异构化反应；富含甘露糖组份经加氢后得到富含甘露醇的混合液；④所得到的富含甘露醇的混合液经过离交、浓缩、结晶、离心、干燥后得到甘露醇产品。
2.根据权利要求1所述的高收率的甘露醇制备工艺，其特征在于葡萄糖原料是在如下条件下进行差向异构化反应生成甘露糖糖液浓度为40～60％，反应温度90～105℃，按葡萄糖物质量的0.05～2％加入钼酸盐催化剂，用盐酸调节糖液pH值为0.5～5，反应时间0.5～5小时。
3.根据权利要求1所述的高收率的甘露醇制备工艺，其特征在于所述的模拟移动床是12柱或24柱装置，进料浓度为40～70％，分离温度为40～85℃，以钙型阳离子交换树脂为吸附剂，以水为洗脱剂，连续进料、出料操作，得到富含甘露糖组份和富含葡萄糖组份。
4.根据权利要求1所述的高收率的甘露醇制备工艺，其特征在于所得到的富含甘露糖组份经离交后加氢，或者与一部分异构后糖液混合后，再离交加氢，这两种途径都可以制得含量75～85％的甘露醇液。
5.根据权利要求1所述的高收率的甘露醇制备工艺，其特征在于异构后糖液经模拟移动床分离后，所得到的富含甘露糖组份的甘露糖含量为75～90％，浓度为18～36％；富含葡萄糖组份的甘露糖含量为2～8％，浓度为15～28％。
全文摘要
本发明为一种以葡萄糖为原料高收率制备甘露醇的工艺。葡萄糖在酸性条件下经差向异构化反应后得到甘露糖－葡萄糖混合物，用模拟移动床装置进行甘露糖－葡萄糖分离，在分离温度为40～85℃，以钙型阳离子交换树脂为吸附剂、以水为洗脱剂的条件下，可连续得到富含葡萄糖组份及富含甘露糖组份，前者可重复进行差向异构化反应，后者经加氢可生成甘露醇，所得的加氢后混醇中的甘露醇含量达75％以上，再经结晶、离心、干燥后得到甘露醇产品，甘露醇产率为葡萄糖干物质投料量的70％。
文档编号C07C29/56GK1528728SQ0313495
公开日2004年9月15日 申请日期2003年9月28日 优先权日2003年9月28日
发明者章朝晖, 王建平, 刘极健, 冯巧嫦, 李志宇, 刘勇波, 曾志文 申请人:南宁市化工研究设计院