专利名称：产生羟甲基糠醛的方法
技术领域：
本发明涉及产生5-羟甲基糠醛的方法。
背景技术：
多种产业所需的许多化学化合物长年以来衍生自石化产业。然而，由于原油价格的增加和普遍有意识地用可再生资源取代石油化学品，已经并且仍存在基于可再生资源产生化学化合物的愿望。5-羟甲基糠醛(HMF)是此种化合物的实例，因为其衍生自糖脱水，这使其可从可再生生物质资源衍生。例如，HMF可通过在铜-钌(CuRu)催化剂上氢解C-O键而转化为2，5- 二甲基呋喃(Roman-Leshkov Y 等，Nature, 2007，447 (7147)，982-U5)，其为液体生物燃料，或通过氧化转化为2，5_呋喃二羧酸(Boisen A等，Chemical Engineering Research and Design, 2009, 87 (9)，1318-1327)。后一化合物，2，5-呋喃二羧酸可在聚酯如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的产生中用作对苯二甲酸的替代品。US 2008/0033188公开了使用包含反应性水相和有机提取相的两相反应器将糖转化为呋喃衍生物例如5-羟甲基糠醛的催化工艺。Roman-Leshkov Y 和 Dumesic JA, 2009, Top Catal, 52;297-303 公开了与 US2008/0033188类似的主题。US 2009/0030215公开了产生HMF的方法，即，将果糖的水溶液和无机酸催化剂与水不互溶性有机溶剂混合或搅拌以形成水相和有机相的乳液。US 7，317，116公开了利用工业上便利的果糖源以供将糖转化为呋喃衍生物的脱
水反应。Huang R等，2010，Chem. Comm.，46，1115-1117公开了整合酶和酸催化以将葡萄糖
转化为5-羟甲基糠醛。在高果糖玉米糖浆的工业制造中，通常将葡萄糖通过由酶木糖异构酶(E. C. 5. 3. 1.5)催化的工艺转化为果糖，所述酶由于这些原因通常称为“葡萄糖异构酶”。葡萄糖可在可逆反应中异构化为果糖。在工业条件下，平衡接近50%果糖。为了避免过多的反应时间，该转化通常在约45%果糖的收率处终止。葡萄糖异构酶是相对较少的几种在产业上以固定化的形式使用的酶。固定化的一个原因是减少反应时间以避免果糖降解为有机酸和羰基化合物，这些化合物使酶失活。GI柱的底物经高度纯化以避免床的堵塞和酶的去稳定化。推荐的电导率为<50 μ S/cm。最常用的葡萄糖异构酶的描述在下表I中给出。该描述基于文献和来自生产商的信息，且并不一定必然是所使用的准确方法的描述。表I
权利要求
1.一种产生5-轻甲基糠醒的方法,其包括 i)对包含果糖的组合物在包含反应介质的反应器中进行处理，其中所述反应介质包含水相和有机相，且其中所述水相包含盐并具有I. 0-10的范围的pH。
2.—种产生5-轻甲基糠醒的方法,其包括 i)对包含果糖的组合物在包含反应介质的反应器中进行处理，其中所述反应介质包含水相和有机相，且其中所述水相包含盐，且其中所述反应介质不包含酸性催化剂或不包含强酸。
3.权利要求I和2任一项的方法，其中所述方法进一步包括 )从步骤i)中的反应器移出5-羟甲基糠醛。
4.权利要求1-3任一项的方法，其中所述包含果糖的组合物亦包含葡萄糖或甘露糖。
5.权利要求4的方法，其中所述方法在步骤i)之前进一步包括 -i)对包含葡萄糖的组合物进行由葡萄糖异构酶催化的酶反应，或对包含甘露糖的组合物进行由甘露糖异构酶催化的酶反应。
6.权利要求4和5任一项的方法，其中所述方法进一步包括 iii)从步骤i)中的反应器移出葡萄糖或甘露糖，和 iv)将步骤iii)中获得的葡萄糖或甘露糖 a)转化为5-羟甲基糠醛，或 b)通过由葡萄糖异构酶或甘露糖异构酶催化的酶反应转化为果糖。
7.—种产生5-轻甲基糠醒的方法,其包括 x)对包含葡萄糖的组合物进行由葡萄糖异构酶催化的酶反应，或对包含甘露糖的组合物进行由甘露糖异构酶催化的酶反应， y)对包含果糖的组合物在包含反应介质的反应器中进行处理，其中所述反应介质包含水相和有机相，且其中所述水相包含盐。
8.权利要求7的方法，其中所述方法包括 I)对包含葡萄糖的组合物进行由葡萄糖异构酶催化的酶反应，或对包含甘露糖的组合物进行由甘露糖异构酶催化的酶反应 II)对步骤I)中获得的组合物在包含反应介质的反应器中进行处理，其中所述反应介质包含水相和有机相，且其中所述水相包含盐。
9.权利要求8的方法，其中所述方法包括 A)对包含果糖和葡萄糖的组合物，或对包含果糖和甘露糖的组合物，在包含反应介质的反应器中进行处理，其中所述反应介质包含水相和有机相，且其中所述水相包含盐， B)从步骤A)中的反应器移出葡萄糖或甘露糖，和 C)将步骤B)中获得的葡萄糖或甘露糖 a)转化为5-羟甲基糠醛，或 b)通过由葡萄糖异构酶或甘露糖异构酶催化的酶反应转化为果糖。
10.权利要求7-8任一项的方法，其中步骤II)和A)中的反应介质的水相具有I.O至10的范围的pH。
11.前述任一项权利要求的方法，其中一个或多个步骤是连续进行的。
12.前述任一项权利要求的方法，其中反应介质的水相中的盐浓度是l_20w/w%的范围。
13.前述任一项权利要求的方法，其中所述反应介质的水相和有机相对5-羟甲基糠醛的分配系数为至少I. O。
14.一种方法，其包括将从前述任一项权利要求的方法获得的HMF转化为2，5-呋喃二羧酸(FDA) ;2，5-二甲基呋喃；2，5-二甲基四氢呋喃；甲酸；乙酰丙酸；2，5_ 二(羟甲基)呋喃，2-甲基呋喃，2-羟甲基呋喃。
15.权利要求14的方法获得的2，5-呋喃二羧酸用于聚合物构件块，增塑剂，氢化为生物柴油，进一步反应为呋喃二胺、呋喃二醇，氢化产物的用途。
全文摘要
本发明涉及通过将果糖和/或葡萄糖和/或甘露糖脱水而产生5-羟甲基糠醛的方法。
文档编号C07D307/50GK102933567SQ201180028169
公开日2013年2月13日 申请日期2011年4月7日 优先权日2010年4月7日
发明者S.佩德森, T.B.克里斯坦森, A.博伊森, V.W.于尔根森, T.S.汉森, S.凯格内斯, A.利萨格, J.M.伍德利, J.S.詹森, W.傅 申请人:诺维信公司