一种无外场室温常压制备D-醛糖酸-γ-内酯的方法技术

本发明专利技术公开了一种无外场室温常压制备D

【技术实现步骤摘要】
一种无外场室温常压制备D
‑
醛糖酸
‑
γ
‑
内酯的方法


[0001]本专利技术属于生物质催化转化
，本专利技术涉及一种无外场室温常压制备D
‑
醛糖酸
‑
γ
‑
内酯的新方法。

技术介绍

[0002]随着化石资源的日益枯竭、新兴经济体对能源需求的增加以及涉及化石资源的政治和环境问题，开发经济高效且节能环保的化学工艺技术势在必行。将廉价生物质资源转化为具有高附加值的工业化学品是解决能源与环境问题的重要途径之一，也是我国实现可持续发展和保障国家安全的重大战略需求所在。因此，探索生物质催化新反应显得尤为必要。
[0003]D
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醛糖酸
‑
γ
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内酯在食品工业中用作凝固剂、稳定剂、酸味剂、保鲜剂和防腐剂，是一种多功能食品添加剂。比如，由于其良好的生物相容性，它们广泛用作牛奶蛋白和大豆蛋白的凝固剂；鱼、禽畜肉中的保鲜剂；也可作为糕点面包的疏松剂；此外还可以用作酸味剂、螯合剂以及pH降低剂。
[0004]现有制备D
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醛糖酸
‑
γ
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内酯的主要方法是先将D
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醛糖经发酵法、氧化酶法、化学催化氧化法和电催化氧化法等制备D
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醛糖酸，再将D
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醛糖酸浓缩至70％以上，在内酯结晶区(45
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50℃)转化成D
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醛糖酸
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γ
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内酯。故工业上生产D
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葡萄糖酸
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γ
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内酯一般需要先将D
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葡萄糖转化为D
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葡萄糖酸母液。
[0005]然而，现有的两步法技术制D
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醛糖酸
‑
γ
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内酯有着较高的经济成本，本专利技术以D
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醛糖为起始原料，一步生成D
‑
醛糖酸
‑
γ
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内酯，显著提高化学工艺经济性，是一类生物质催化新反应。拓展生物质催化新反应对人类社会的可持续发展具有重要意义。我们成功开发了高指数晶面Pt催化剂用于以D
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醛糖为起始原料的无受体脱氢反应技术，在常温常压，无外场条件下，一步生成D
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醛糖酸
‑
γ
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内酯产品。
[0006]对于目前生成D
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醛糖酸
‑
γ
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内酯的方法，都存在一些不足：
[0007]中国专利，申请号：CN202111232278.8，介绍一种葡萄糖酸钠制备葡萄糖酸内酯的生产工艺及其设备。以葡萄糖酸为起始原料制备葡萄糖酸内酯，主要通过结晶的方式生成内酯化合物。已公开的大多数制备葡萄糖酸内酯的专利都以醛糖酸为起始原料，成本相对高昂，且会对设备造成腐蚀。
[0008]中国专利，申请号：CN201110338402.9，介绍一种葡萄糖酸内酯的制备方法。以葡萄糖为起始原料，采用紫外灯对葡萄糖溶液进行照射，在反应过程中流加过氧化氢，在通入空气并且搅拌条件下进行催化氧化反应，过滤，浓缩，结晶得葡萄糖酸内酯。虽然以葡萄糖为起始原料降低生产成本，但是反应使用光照的外场，和过氧化氢作为氧化剂。并且，实际上葡萄糖先生成葡萄糖酸，随后葡萄糖酸经过酯化反应生成葡萄糖酸内酯，步骤繁琐。
[0009]中国专利，公开号：CN02151254.X，介绍一种生产葡萄糖酸内酯的方法。采用黑曲霉M290发酵淀粉水解糖，经种子培养、发酵、除菌体、脱色、离子交换脱钙、浓缩、结晶和干燥等步骤生成葡萄糖酸内酯。虽然以淀粉为起始原料成本低廉，但是过程过于繁琐，并且生物
发酵法在工业上会产生大量废水污染环境。
[0010]已公开的技术不论以何种物质作为起始原料，亦或是不论是否使用外场，都以生成D
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醛糖酸为中间产物，随后将其浓缩结晶生成内酯。实际上，在氧化反应的过程中，内酯是醛糖氧化为醛糖酸的中间体。若将醛糖氧化反应终止在内酯，通过这样的方法一步生成内酯，则具有步骤经济特点，属于是生物质催化转化技术的显著进步。

技术实现思路

[0011]本专利技术公开了一种无外场室温常压制备D
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醛糖酸
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γ
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内酯的新方法，属于生物质催化转化
本专利技术旨在提供一种以D
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醛糖为起始原料，一步生成D
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醛糖酸
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γ
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内酯的新方法，反应过程中无须使用光或电等外场，无须使用氧化剂，无须使用结晶的手段。不但化学成本和设备成本低廉，而且可避免设备腐蚀。
[0012]本专利技术的技术方案：
[0013]一种无外场室温常压制备D
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醛糖酸
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γ
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内酯的方法，利用高指数晶面Pt催化剂在醇类溶剂中，在无氧、碱性条件下，无其他外场，常温常压下，以D
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醛糖为底物将其脱氢转化为D
‑
醛糖酸
‑
γ
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内酯的方法；其中，D
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醛糖的浓度为0.01
‑
1g/100mL，D
‑
醛糖与Pt的质量比为10
‑
100；反应时间为2
‑
24h。
[0014]进一步，所述的高指数晶面Pt催化剂指的拥有由一组至少有一个指数大于1的密勒指数所定义的晶面的Pt纳米催化剂。
[0015]进一步，所述的醇类溶剂中指的是饱和一元醇，如甲醇、乙醇。
[0016]进一步，无氧条件指的是抽真空方法或惰性气体排除反应器内的空气，惰性气体为氮气、氦气或氩气。
[0017]进一步，碱性条件指的是向溶液中加入碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物控制溶液pH为8
‑
14，或使用其他方法提供反应需要的碱性位。
[0018]进一步，所述的D
‑
醛糖指的是构型为D的单糖中氧化数最高的C原子(指定为C
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1)是一个醛基或半缩醛基，有醇和醛的性质，例如葡萄糖，半乳糖，甘露糖等。
[0019]进一步，所述的高指数晶面Pt催化剂的制备步骤如下：将聚乙烯吡咯烷酮、表面控制剂和铂源按照摩尔比为2
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10：15
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75：1溶于水中，控制聚乙烯吡咯烷酮的浓度为25
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125g/L，在20℃条件下充分搅拌直至完全溶解；将混合溶液在60
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220℃水热自生压力条件下反应1
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48h(升温速率为5℃/min)，待反应结束后将样品冷却到室温，分离产物后在60～120℃干燥12
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无外场室温常压制备D
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醛糖酸
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γ
‑
内酯的方法，其特征在于，利用高指数晶面Pt催化剂在醇类溶剂中，在无氧、碱性条件下，无其他外场，常温常压下，以D
‑
醛糖为底物将其脱氢转化为D
‑
醛糖酸
‑
γ
‑
内酯的方法；其中，D
‑
醛糖的浓度为0.01
‑
1g/100mL，D
‑
醛糖与Pt的质量比为10
‑
100；反应时间为2
‑
24h。2.根据权利要求1所述的一种无外场室温常压制备D
‑
醛糖酸
‑
γ
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内酯的方法，，其特征在于，所述的高指数晶面Pt催化剂指的拥有由一组至少有一个指数大于1的密勒指数所定义的晶面的Pt纳米催化剂。3.根据权利要求1所述的一种无外场室温常压制备D
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醛糖酸
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γ
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内酯的方法，其特征在于，所述的醇类溶剂中指的是饱和一元醇。4.根据权利要求1所述的一种无外场室温常压制备D
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醛糖酸
‑
γ
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内酯的方法，其特征在于，无氧条件指的是抽真空方法或惰性气体排除反应器内的空气，惰性气体为氮气、氦气或氩气。5.根据权利要求1所述的一种无外场室温常压制备D
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醛糖酸
‑
γ
‑
内酯的方法，其特征在于，碱性条件指的是向溶液中加入碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物控制溶液pH为8
‑
14，或使用其...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁长海，刘佳鑫，李闯，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：