使用單相混合的水-有機(jī)溶劑系統(tǒng)從果糖生產(chǎn)5-羥甲基糠醛的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于在一種單相水性溶液中從果糖生產(chǎn)5-羥甲基糠醛(HMF)的方法，該單相水性溶液包括一種有機(jī)溶劑。
【專利說(shuō)明】使用單相混合的水-有機(jī)溶劑系統(tǒng)從果糖生產(chǎn)5-羥甲基糠
醛
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在一種單相水性溶液中從果糖生產(chǎn)5-羥甲基糠醛(HMF)的方法，該單相水性溶液包括一種有機(jī)溶劑。
[0002]發(fā)明背景
[0003]不同工業(yè)所需的許多化合物多年來(lái)一直源自于石油化學(xué)工業(yè)。然而，由于原油價(jià)格的增加以及用可再生資源代替石油化學(xué)產(chǎn)品的總體意識(shí)的存在，對(duì)于基于可再生資源生產(chǎn)化合物一直存在一個(gè)希望并且仍然是一個(gè)希望。
[0004]5-羥甲基糠醛是這樣一種化合物的一個(gè)實(shí)例，因?yàn)樗醋杂谔堑拿撍?，這使它可以從可再生的生物質(zhì)資源中獲得。HMF可以，例如，經(jīng)銅-釕(CuRu)催化劑(它是一種液體燃料)通過(guò)氫解C-O鍵被轉(zhuǎn)化為2，5- 二甲基呋喃(羅馬-萊西考伍(Roman-Leshkov) Y等人，自然(Nature)，2007，447 (7147)，982-U5)，或通過(guò)氧化被轉(zhuǎn)化為2，5-呋喃二羧酸(博伊森(Boisen) A等人，化學(xué)工程研究和設(shè)計(jì)(Chemical Engineering Research and Design),2009,87(9)，1318-1327)。后面的化合物2，5-呋喃二羧酸可在聚酯(例如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)和聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT))的生產(chǎn)中用作對(duì)苯二甲酸的一種替代。
[0005]US2008/0033188披露了一種用于使用一種雙相反應(yīng)器將糖轉(zhuǎn)化為呋喃衍生物(例如5-羥甲基糠醛)的催化過(guò)程，該反應(yīng)器包含一個(gè)反應(yīng)性水相和一個(gè)有機(jī)萃取相。
[0006]US2009/0030215披露了一種通過(guò)將果糖和無(wú)機(jī)酸催化劑的一種水性溶液與一種與水不混溶的有機(jī)溶劑進(jìn)行混合或攪動(dòng)，以形成該水相和有機(jī)相的一種乳劑來(lái)生產(chǎn)HMF的方法。
[0007]US7, 317，116披露了在脫水反應(yīng)中利用一種工業(yè)上方便的果糖源將碳水化合物轉(zhuǎn)換成呋喃衍生物的方法。
[0008]黃(Huang)R 等人，2010,化學(xué)通訊(Chem.Comm.) ,46，1115-1117 披露了用于選擇性地將葡萄糖轉(zhuǎn)化為HMF的酶和酸催化的整合，此處使用了硼酸鹽輔助的異構(gòu)酶來(lái)將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖，并且然后將所得到的糖混合物在水-丁醇介質(zhì)中脫水以產(chǎn)生HMF。
[0009]比克爾(Bicker)M等人，2003，綠色化學(xué)(Green Chem)，2003，5，280 - 284 以硫酸為催化劑，通過(guò)變化以下不同參數(shù)研究了 D-果糖(10g L-1)在丙酮-水混合物(90:10)中的脫水:溫度、壓力、催化劑濃度、溶劑組成和停留時(shí)間，連同在硫酸濃度、溫度和壓強(qiáng)保持不變的情況下在混合物中含水量從在丙酮中IOVol.水變化至純水的影響。
[0010]在高果糖玉米糖漿的工業(yè)制造中，通過(guò)被酶木糖異構(gòu)酶(E.C.5.3.1.5)催化的一個(gè)過(guò)程，葡萄糖常常被轉(zhuǎn)化為果糖，由于這些原因該木糖異構(gòu)酶通常被稱為“葡萄糖異構(gòu)酶”。
[0011]在一個(gè) 可逆反應(yīng)中，葡萄糖可被異構(gòu)為果糖。在工業(yè)條件下，該平衡接近于50%果糖。為了避免過(guò)多的反應(yīng)時(shí)間，正常地在大約45%果糖的產(chǎn)率處停止該轉(zhuǎn)換。
[0012]葡萄糖異構(gòu)酶(GI)是以固定形式在工業(yè)上使用的相對(duì)較少的酶中的一種。針對(duì)固定的一個(gè)原因是將該反應(yīng)時(shí)間最小化以阻止果糖降解為使該酶失活的有機(jī)酸和羰基化合物。G1-柱的底物被高度純化以避免該床的阻塞和該酶的不穩(wěn)定。推薦的導(dǎo)電率是<50 μ S/cm。
[0013]最常用的可商購(gòu)的固定的葡糖異構(gòu)酶是SWEETZYME?IT (諾維信(Novozymes) A/S,丹麥)，一種來(lái)自鼠灰鏈霉菌(S.murinus)的與戊二醛交聯(lián)的酶；GENSWEET?(杰能科國(guó)際公司(Genencor Int.1nc, US), 一種來(lái)自S.rubigonosus的使用聚乙烯亞胺和戍二醒與細(xì)胞碎片交聯(lián)或不與其交聯(lián)的酶；以及AG1-S-600?(合同酒精株式會(huì)社(Godo Shusei)，日本)，一種來(lái)自S.griseofuseus的用殼聚糖和戍二醒處理的酶。其他生產(chǎn)果糖的方式是通過(guò)將蔗糖水解以獲得包括處于50:50比率的葡萄糖和果糖的一種組合物，或通過(guò)用甘露糖異構(gòu)酶將甘露糖催化轉(zhuǎn)化為果糖。
[0014]發(fā)明概述
[0015]在一個(gè)第一方面中，本發(fā)明提供了一種用于生產(chǎn)5-羥甲基糠醛的方法，所述方法包括:
[0016]a)提供一種水性溶液，該溶液包括果糖、以及可任選地葡萄糖和/或甘露糖；
[0017]b)可任選地將葡萄糖異構(gòu)酶(E.C.5.3.1.5)和/或?qū)⒏事短钱悩?gòu)酶(E.C.5.3.1.7)接觸該溶液，該葡萄糖異構(gòu)酶將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖，該甘露糖異構(gòu)酶將甘露糖轉(zhuǎn)化為果糖；
[0018]c)將該溶液與至少一種有機(jī)溶劑連同酸催化劑和/或鹽組合以提供一種反應(yīng)混合物，其中該混合物在20°C和Iatm絕對(duì)壓強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)條件下形成一個(gè)單相系統(tǒng)；并且 [0019]d)加熱所述反應(yīng)混合物持續(xù)一個(gè)足夠允許果糖脫水的時(shí)間，以在所得到的產(chǎn)物混合物中提供5-羥甲基糠醛。
[0020]附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0021]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的HMF生產(chǎn)方法的流程圖。
[0022]圖2示出了包括一個(gè)預(yù)熱器裝置的流程圖。
[0023]定義和縮寫
[0024]術(shù)語(yǔ)“5-羥甲基糠醛”、“羥甲基糠醛”以及“HMF”在本發(fā)明的背景下可互換地使用。HMF的IUPAC術(shù)語(yǔ)是5-(羥甲基)-2-糠醛，并且還可在本發(fā)明背景中使用它。
[0025]術(shù)語(yǔ)“酶促反應(yīng)”在本發(fā)明的背景下是指被酶催化的一種化學(xué)反應(yīng)，此處“化學(xué)反應(yīng)”是指這一術(shù)語(yǔ)的一般理解，為將一種或多種化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為一種或多種其他的化學(xué)物質(zhì)的過(guò)程。
[0026]術(shù)語(yǔ)“葡萄糖異構(gòu)酶”在本發(fā)明的背景下是指E.C.5.3.1.5的一種酶，它能夠催化D-木糖轉(zhuǎn)化為D-木酮糖。這類酶通常使用于高玉米糖漿工業(yè)以將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖。在本發(fā)明的背景下，葡萄糖異構(gòu)酶可被縮寫為“GI”，其意在囊括任意葡萄糖異構(gòu)酶，例如不管它是否被固定。鑒于當(dāng)前可獲得的葡萄糖異構(gòu)酶典型地是被固定的，還可以使用術(shù)語(yǔ)“ IGI ”，其在本發(fā)明的背景下意思是“固定的葡萄糖異構(gòu)酶”。
[0027]術(shù)語(yǔ)“甘露糖異構(gòu)酶”在本發(fā)明的背景下是指E.C.5.3.1.7的一種酶，它能夠催化D-甘露糖轉(zhuǎn)化為D-果糖。
[0028]術(shù)語(yǔ)“糖類”在本發(fā)明的背景下是指它被熟知的意思，為具有通式Cm(H2O)n的一種有機(jī)化合物，也被稱為碳水化合物。因此，術(shù)語(yǔ)“糖類”包括單糖、二糖、低聚糖以及多聚糖。
[0029]術(shù)語(yǔ)“HFCS”在本發(fā)明的背景下是指高果糖玉米糖漿。[0030]發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明
[0031]本發(fā)明的方法
[0032]本發(fā)明的第一方面涉及通過(guò)將果糖和/或葡萄糖、或可替代地果糖和/或甘露糖脫水生產(chǎn)5-羥甲基糠醛(HMF)的方法，包括:
[0033]a)提供一種水性溶液，該溶液包括果糖、以及可任選地葡萄糖和/或甘露糖；
[0034]b)可任選地將葡萄糖異構(gòu)酶(E.C.5.3.1.5)和/或?qū)⒏事短钱悩?gòu)酶(E.C.5.3.1.7)接觸該溶液，該葡萄糖異構(gòu)酶將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖，該甘露糖異構(gòu)酶將甘露糖轉(zhuǎn)化為果糖；
[0035]c)將該溶液與至少一種有機(jī)溶劑連同酸催化劑和/或鹽組合以提供一種反應(yīng)混合物，其中該混合物在20°C和Iatm絕對(duì)壓強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)條件下形成一個(gè)單相系統(tǒng)；并且
[0036]d)加熱所述反應(yīng)混合物持續(xù)一個(gè)足夠允許果糖脫水的時(shí)間，以在所得到的產(chǎn)物混合物中提供5-羥甲基糠醛。
[0037]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在步驟(a)中該水性溶液包括葡萄糖和/或甘露糖，并執(zhí)行步驟(b);優(yōu)選地，在步驟(a)中該水性溶液包含至少20W/W%葡萄糖和果糖，例如總數(shù)為30w/w% -90w/w%果糖和葡萄糖,例如40w/w% -90w/w%果糖和葡萄糖,或總數(shù)為50w/w% _90w/w%果糖和葡萄糖,或總數(shù)為60w/w% _90w/w%果糖和葡萄糖；或優(yōu)選地,在步驟(a)中該水性溶液包含至少20w/w%甘露糖和果糖，例如總數(shù)為30w/w% _90?/?%果糖和甘露糖，例如40w/w% _90w/w%果糖和甘露糖,或總數(shù)為50w/w% _90w/w%果糖和甘露糖,或總數(shù)為60w/w% -90w/w%果糖和甘露糖。
[0038]在第一方面的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該葡萄糖異構(gòu)酶和/或該甘露糖異構(gòu)酶是固定的。幾種固定的異構(gòu)酶是可商購(gòu)的。
[0039]優(yōu)選的是，在步驟(C)中該溶液包括一個(gè)超過(guò)溶解限度的碳水化合物濃度。
[0040]在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該鹽是一種金屬鹵化物，例如NaCl、MgCl2, LiCl、KC1、CaCl2、CsCl、LiBr、NaBr、KBr或KI ;如在此舉例說(shuō)明的，優(yōu)選地該鹽是NaCl。
[0041]還優(yōu)選的是，該鹽的濃度是在0.001 % -30 % (w/w)的范圍中，優(yōu)選地在0.01 % -20% (w/w)的范圍中，更優(yōu)選地在0.1 %-10% (w/w)的范圍中，甚至更優(yōu)選地在1% -9% (w)的范圍中并且最優(yōu)選地在2%-8% (w/w)的范圍中。
[0042]在第一方面的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該有機(jī)溶劑是丙酮、乙腈、二噁烷、乙醇、甲醇、正丙醇、異丙醇或四氫呋喃；優(yōu)選地該有機(jī)溶劑是丙酮，如在此舉例說(shuō)明的。
[0043]可以有利地是，向該反應(yīng)混合物供給一種酸催化劑，并且優(yōu)選地是一種強(qiáng)酸，例如HC1、HNO3> H2SO4, H3PO4，或一種弱酸，例如硼酸；優(yōu)選地該酸催化劑是HC1，如在此舉例說(shuō)明的。在一些實(shí)施例中，在步驟(c)中將該水性溶液和該至少一種有機(jī)溶劑組合之前，將該酸催化劑與該有機(jī)溶劑組合。[0044]另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例涉及該反應(yīng)混合物的pH值，優(yōu)選地該pH值是在1.0至10的范圍中，例如在pHl.5-10的范圍中、或在pHl.6-10的范圍中、或在pHl.7_10的范圍中、或在pHl.8-10的范圍中、或在pHl.9-10的范圍中、或在pH2.0-10的范圍中、或在2.1-10的范圍中、或在PH2.2-10的范圍中、或在pH2.3-10的范圍中、或在pH2.4-10的范圍中、或在pH2.5-10的范圍中、或在pH2.6-10的范圍中、或在pH2.7-10的范圍中、或在pH2.8-10的范圍中、或在pH2.9-10的范圍中、或在pH3至10的范圍中、或在pH3至9的范圍中、或在pH3.5至9的范圍中、或在pH3至8的范圍中、或在pH3.5至8的范圍中、或在4至9的范圍中、或在pH4至8.5的范圍中、或在pH4至8的范圍中、或在pH4.5至10的范圍中、或在pH4.5至9的范圍中、或在pH4.5至8.5的范圍中、或在pH4.5至8的范圍中、或在pH5至10的范圍中、或在pH5至9的范圍中、或在pH5至8.5的范圍中、或在pH5至8的范圍中、或在pH5.5至10的范圍中、或在pH5.5至9的范圍中、或在pH5.5至8.5的范圍中、或在pH5.5至8的范圍中、或在PH6至10的范圍中、或在pH6至9的范圍中、或在pH6至8.5的范圍中、或在pH6至8的范圍中。
[0045]在步驟(C)中組合之前，可以將該水性溶液和有機(jī)溶劑可任選地單獨(dú)預(yù)熱(見(jiàn)圖2)。可以組合該預(yù)加熱的溶液以提供步驟(C)的反應(yīng)混合物，然后在步驟(d)中將其加熱持續(xù)一個(gè)足夠允許果糖脫水的時(shí)間來(lái)提供5-羥甲基糠醛。如果使用預(yù)加熱，優(yōu)選地，在步驟(c)中將該水性溶液和該至少一種有機(jī)溶劑組合之前，將該酸催化劑與該有機(jī)溶劑組合。
[0046]自然地，可有利地連續(xù)進(jìn)行第一方面的一個(gè)過(guò)程例如HMF-生產(chǎn)過(guò)程；因此，在第一方面的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這些步驟中的一個(gè)或多個(gè)是連續(xù)進(jìn)行的。
[0047]優(yōu)選地，第一方面的過(guò)程中的一個(gè)或多個(gè)步驟是在一個(gè)連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器中進(jìn)行的。
[0048]眾所周知，果糖脫水為HMF可導(dǎo)致聚合物的形成(腐黑物)，這很容易堵塞管道和容器，其造成困難，尤其在與連續(xù)過(guò)程有關(guān)的地方。然而，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在一種單相水性反應(yīng)混合物中使用一種有機(jī)溶劑使其保持在一個(gè)易管理的水平。當(dāng)將這種見(jiàn)解與使用反應(yīng)器容器和管或管道組合時(shí)，已將這些內(nèi)部至少部分地用與TEFLON? (DuPont)具有相似特性的非粘性材料襯里。
[0049]因此，在第一方面的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)步驟是在一個(gè)反應(yīng)器或容器中進(jìn)行的，該反應(yīng)器或容器的內(nèi)部至少部分地用非粘性材料襯里或涂覆，例如聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基或氟化乙丙烯。另外，優(yōu)選的是，該溶液、反應(yīng)混合物或產(chǎn)物混合物是在一個(gè)或多個(gè)容器或加工步驟之間在管或管道中運(yùn)送的，該管或管道內(nèi)部至少部分地用非粘性材料襯里或涂覆，例如聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基或氟化乙丙烯。
[0050]優(yōu)選地，在第一方面的方法中，該至少一種有機(jī)溶劑是從該產(chǎn)物混合物中回收的并再循環(huán)到該方法的步驟(C)中；優(yōu)選地該至少一種有機(jī)溶劑是通過(guò)蒸餾從該產(chǎn)物混合物中回收的并再循環(huán)至該方法的步驟(C)。
[0051]在第一方面的一個(gè)方法中，還優(yōu)選的是，該5-羥甲基糠醛是從該產(chǎn)物混合物中回收的，并且其中任何仍包括未反應(yīng)的果糖和/或葡萄糖和/或甘露糖的剩余的反應(yīng)混合物然后與葡萄糖異構(gòu)酶(E.C.5.3.1.5)和/或 甘露糖異構(gòu)酶(E.C.5.3.1.7)組合，該葡萄糖異構(gòu)酶將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖，該甘露糖異構(gòu)酶將甘露糖轉(zhuǎn)化為果糖，并且然后將所得到的介質(zhì)再循環(huán)至該方法的步驟(C)。在一些實(shí)施例中，在再循環(huán)未反應(yīng)的果糖、葡萄糖和/或甘露糖之前，將反應(yīng)副產(chǎn)物例如腐黑物部分地或完全地去除。
[0052]HMF的用途
[0053]可進(jìn)一步處理通過(guò)上述的第一和第二方法產(chǎn)生的HMF，以獲得另一種產(chǎn)物。這類產(chǎn)物的實(shí)例包括但不限于2，5-呋喃二羧酸(FDCA)、二甲?；秽?DFF)、甲?；秽人?FFCA)、2，5- 二甲基呋喃(DMF)、以及P- 二甲苯。
[0054]具體地，可將通過(guò)上述過(guò)程中的任一個(gè)產(chǎn)生的HMF氧化，以產(chǎn)生2，5_呋喃二羧酸、甲?；秽?DFF)或甲酰基呋喃羧酸(FFCA)。因此，上述方法中的任一種都可包括將獲得的HMF氧化為2，5-呋喃二羧酸的一個(gè)另外的步驟。
[0055]適合于將HMF氧化為2，5-呋喃二羧酸的方法的實(shí)例包括但不限于在美國(guó)專利US4, 977，283和US7, 411，078、以及美國(guó)專利申請(qǐng)US2008/0103318中所述的那些。
[0056]US4, 977, 283描述了一種用于氧化5_輕甲基糠醒的方法,其包括在一種水性介質(zhì)中，在一種催化劑的存在下用氧氣氧化5-羥甲基糠醛，該催化劑包括鉬族中的至少一種金屬。
[0057]US7, 411，078描述了在一種堿性環(huán)境中用一種金屬高錳酸鹽將例如5_羥甲基糠醛氧化，以產(chǎn)生2，5-呋喃二羧酸。有利地，該堿性環(huán)境包括至少一種堿金屬氫氧化物和堿土金屬氫氧化物，并且該氧化是在從1°C至50°C的溫度下進(jìn)行的。
[0058]US2008/01003318描述了一種氧化羥甲基糠醛(HMF)的方法，包括在一種包括水的溶劑中將一種包括HMF的起始材料提供到一個(gè)反應(yīng)器中。將空氣和O2中的至少一種提供到該反應(yīng)器中。將該起始材料與一種包括Pt的催化劑在支持材料上進(jìn)行接觸，其中該接觸是在從大約50°C至大約200°C的反應(yīng)器溫度下進(jìn)行的。
[0059]因此，本發(fā)明的任意方法都可包括如上所述的將HMF氧化為2，5_呋喃二羧酸的過(guò)程作為一個(gè)另外步驟。
[0060]此外，本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明的任一方法獲得的產(chǎn)物。
[0061]組合物
[0062]本發(fā)明涉及通過(guò)果糖和/或葡萄糖的脫水進(jìn)行的羥甲基糠醛的生產(chǎn)。
[0063]本發(fā)明的方法可使用不同的起始材料，即一種包括果糖的組合物、一種包括葡萄糖的組合物、一種包括甘露糖的組合物、一種包括葡萄糖和果糖的組合物、一種包括葡萄糖和甘露糖的組合物、一種包括果糖和甘露糖的組合物或一種包括果糖、葡萄糖和甘露糖的組合物。鑒于這些組合物可具有某些共同的特點(diǎn)，在以下使用的術(shù)語(yǔ)“起始材料”是指所有列出的組合物。這些工業(yè)上生產(chǎn)的組合物常常包括不同的糖類，例如葡萄糖和果糖兩者，或果糖和甘露糖兩者或甚至果糖、葡萄糖和甘露糖所有這三者，然而本發(fā)明不限于這類組合物因?yàn)檫€可使用針對(duì)葡萄糖、甘露糖或果糖純化的組合物。
[0064]在本發(fā)明的背景下術(shù)語(yǔ)“組合物”應(yīng)在它最寬泛的背景下理解，；然而典型地它可以是一種水性溶液。
[0065]在本發(fā)明中作為起始材料使用的這些組合物典型地可包含總數(shù)為至少20% (w/w)的葡萄糖和/或甘露糖和/或果糖。
[0066]優(yōu)選地，該起始材料包含至少20w/w%葡萄糖和果糖,例如總數(shù)為30w/w% _90w/ 果糖和葡萄糖，例如40w/w% -90w/w%果糖和葡萄糖，或總數(shù)為50w/w% -90w/w%果糖
和葡萄糖，或總數(shù)為60?/?% -90?/?%果糖和葡萄糖。
[0067]優(yōu)選地,該起始材料包含至少20w/w%甘露糖和果糖,例如總數(shù)為30w/w% _90w/w%果糖和甘露糖,例如40w/w% -90w/w%果糖和甘露糖,或總數(shù)為50w/w% -90w/w%果糖和甘露糖，或總數(shù)為60?/?% -90?/?%果糖和甘露糖。
[0068]鑒于在許多 情況下，在本發(fā)明的方法中用作起始材料的這些組合物可從天然來(lái)源獲得，例如生物質(zhì)，它們還可以包括除了果糖和/或葡萄糖和/或甘露糖之外的包括其他糖類的其他組分。例如,在本發(fā)明的方法中用作起始材料的這些組合物可包括0w/w% -1Ow/低聚糖。
[0069]起始材料的選擇可在一些程度上影響在本發(fā)明的一種方法中的步驟的組合。此外，在本發(fā)明的方法或過(guò)程中使用的起始組合物如上所述地可包括除了果糖、葡萄糖和甘露糖之外的其他糖類。
[0070]例如如果一種組合物包括相對(duì)高的量的果糖，它可被直接用作用于果糖至HMF的脫水過(guò)程的一種起始材料。在這一背景下，“相對(duì)高的量的果糖”典型地可以是一種組合物，其中該組合物中的糖類的總量的至少40w/w%是果糖或果糖構(gòu)成了該組合物中的糖類的總量的至少40w/w%。
[0071]因此，在本發(fā)明中使用的這些組合物，即包括果糖的一種組合物、包括果糖和甘露糖的一種組合物、以及包括果糖和葡萄糖的一種組合物，以及包括果糖、葡萄糖和甘露糖的一種組合物在一個(gè)具體實(shí)施例中可以是一種組合物，其中該組合物中的糖類的總量的40w/w% -100?/\￥%是果糖。更具體地,糖類總量的45w/w% _100w/w%可以是果糖,或糖類總量的45w/w% -95w/w%可以是果糖,或糖類總量的50w/w% -95w/w%可以是果糖。
[0072]組合物的實(shí)例(其中果糖構(gòu)成了組合物中存在的糖類的總量的超過(guò)40w/w% )包括但不限于HFCS(高果糖玉米糖漿)、轉(zhuǎn)化糖、菊粉以及已針對(duì)果糖被純化的組合物。
[0073]HFCS典型地包括糖類總量的40w/w% _60?/^%的果糖。而且，在HFCS中的果糖與葡萄糖的比率典型地在40:60和60:40之間，例如在44:56和46:54之間的比率，更具體地45:55的比率。在一些情況下，在HFCS中果糖與葡萄糖的比率在53:47至59:41的范圍中，或在40:60至44:56的范圍中。 [0074]轉(zhuǎn)化糖也被稱為轉(zhuǎn)化糖漿，由蔗糖的水解產(chǎn)生，并且因此轉(zhuǎn)化糖典型地包括大概處于48:52和52:48之間的比率的果糖和葡萄糖，例如在49:51和51:49之間的比率，更具體地50:50的比率。因此，果糖典型地構(gòu)成了轉(zhuǎn)化糖中糖類的總量的48w/w% -52w/w%，具體地糖類的總量的49w/w% _51￥/\￥%是果糖,甚至更具體地糖類的總量的50?/\￥%是果糖。類似地，葡萄糖構(gòu)成了轉(zhuǎn)化糖中糖類的總量的48w/w% _52w/w%,具體地轉(zhuǎn)化糖中糖類的總量的49w/w% -51?/\￥%是葡萄糖,甚至更具體地轉(zhuǎn)化糖中糖類的總量的50w/w%是葡萄糖。
[0075]菊粉是聚合物，其主要包括由β (2 — I)糖苷鍵連接的果糖單元，并且其典型地具有一個(gè)末端葡萄糖單元。菊粉的水解典型地結(jié)果是一種組合物，其中糖類的總量的大概90w/w% (例如在85w/w%-95w/w%的范圍中)是果糖,并且糖類的總量的大概10w/w% (例如在5w/w%-15w/w%的范圍中)是葡萄糖。
[0076]在另一方面，如果包括相對(duì)高的濃度的葡萄糖或甘露糖，以及相對(duì)低的濃度的果糖的一種組合物在本發(fā)明的方法中用作一種起始材料，在本發(fā)明的脫水步驟中使用它之前有利的是包括提高相對(duì)于葡萄糖或甘露糖的量的果糖的量的一個(gè)步驟。提高果糖在一種組合物中的量的方法如上所述，但它還可涉及其他方法，例如純化果糖。在這一背景下，“相對(duì)高的濃度的葡萄糖或甘露糖”意思是一種組合物，其中糖類的總量的60w/w% -100?/\￥%是葡萄糖或甘露糖，例如糖類的總量的60W/W% -95W/W%是葡萄糖或甘露糖。
[0077]此外，在這一背景下，術(shù)語(yǔ)“相對(duì)低的濃度的果糖”意思是一種組合物，其中果糖構(gòu)成了糖類的總量的40w/w%或少于40w/w%,即其中糖類的總量的0w/w% -40?/\￥%是果糖。
[0078]包括高濃度的葡萄糖和低濃度的果糖的這類組合物的實(shí)例包括但不限于從淀粉的任一來(lái)源(例如但不限于玉米、小麥和土豆)獲得的葡萄糖、從纖維素生物質(zhì)(例如纖維、干草、小麥、或秸桿)中獲得的葡萄糖。該葡萄糖還可以從本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的其他淀粉或生物質(zhì)的來(lái)源獲得。
[0079]從淀粉獲得的葡萄糖典型地結(jié)果是一種組合物，其中糖類的總量的大概92w/w% -98w/w%是葡萄糖。
[0080]通過(guò)由葡萄糖異構(gòu)酶催化的酶促反應(yīng)將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖典型地結(jié)果是一種組合物，其中糖類的總量的大概43w/w% -47w/w%是果糖，并且糖類的總量的大概53w/w% -57w/w%是葡萄糖。因此，在這些組合物中果糖與葡萄糖的比率典型地在43:57和47:53的范圍中，例如在44:56和46:54的范圍中，或大概45:55。
[0081]包括高濃度的甘露糖和低濃度的果糖的組合物的實(shí)例包括但不限于油棕仁柏。
[0082]在一個(gè)具體實(shí)施例中，可通過(guò)由甘露糖異構(gòu)酶催化的酶促反應(yīng)將甘露糖轉(zhuǎn)化為果糖。
[0083]反應(yīng)混合物
[0084]將果糖或葡萄糖或甘露糖轉(zhuǎn)化為HMF的過(guò)程發(fā)生于一種反應(yīng)混合物中，該反應(yīng)混合物是一種水性溶液和一種或多種與水可完全混溶的有機(jī)溶劑的混合物，該混合物在20°C和Iatm絕對(duì)壓強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)條件下形成單相系統(tǒng)。因此，本發(fā)明的反應(yīng)混合物包括一個(gè)單相系統(tǒng)，其典型地可以是液體，這取決于涉及的組分的性質(zhì)和該脫水過(guò)程。在本發(fā)明的背景下，術(shù)語(yǔ)“相”是指該水性溶液在該一種或多種有機(jī)溶劑中的溶解度，并且反之亦然。因此，在本發(fā)明的背景下，它意思是該水性溶液在該有機(jī)溶劑中的溶解度以及反之亦然的情況是如此的高以至于該反應(yīng)混合物僅包括一個(gè)單一的明顯的相，即該水性溶液和該一種或多種有機(jī)溶劑的混合物。
[0085]本發(fā)明的反應(yīng)混合物可包括多于或少于50V/V%的有機(jī)溶劑。因此，該反應(yīng)混合物中除了水之外的其他溶劑的量具體地可以在50v/v% -100v/v%有機(jī)溶劑或0-5(^八％有機(jī)溶劑的范圍中。在一些實(shí)施例中，該反應(yīng)混合物包括大于50V/V%的有機(jī)溶劑，例如大于60v/v% > 65v/V % > 70v/v % > 75v/v % > 80v/v % > 85v/v % > 90v/v %、或 95v/v% 的有機(jī)溶劑。在一些實(shí)施例中，該反應(yīng)混合物可以在50v/v% -100v/v%的范圍中，例如55v/v% _90v/v%>60v/v% -80v/v%、或65v/v% -70v/v%的有機(jī)溶劑。在其他實(shí)施例中，該反應(yīng)混合物包括少于50v/v%的有機(jī)溶劑，例如少于45v/v%、40v/v%、35v/v%、30v/v%、25v/v%、20v/v%> 15v/v%> 10v/v%、或 5v/v%的有機(jī)溶劑。
[0086]如此處所述的，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)吃驚地發(fā)現(xiàn)在該反應(yīng)混合物中鹽的存在能夠催化果糖脫水為HMF。在本發(fā)明的背景下術(shù)語(yǔ)“鹽”應(yīng)被理解為一種由陽(yáng)離子(帶正電的離子)和陰離子(負(fù)離子)組成的離子化合物，這樣以來(lái)該產(chǎn)物是電中性的(不帶凈電荷)。這些組分離子可以是無(wú)機(jī)的例如氯(Cl—)，連同有機(jī)的例如乙酸根(CH3COO-)以及單原子的離子例如氟0-)，連同多原子離子例如硫酸根(SO42-)，或單價(jià)離子例如Na+、或二價(jià)離子例如Mg2+。存在鹽的一些變體。當(dāng)溶解在水中時(shí)產(chǎn)生氫氧離子的鹽是堿性鹽，并且在水中產(chǎn)生水合氫離子的鹽是酸性鹽。中性鹽是那些既不是酸性的也不是堿性的鹽。兩性離子在相同的分子中包含一個(gè)陰離子中心和一個(gè)陽(yáng)離子中心，但其不被認(rèn)為是鹽。實(shí)例包括氨基酸、許多代謝物、肽和蛋白質(zhì)。當(dāng)鹽溶于水中時(shí)，它們被稱為電解質(zhì)，并且能夠?qū)щ?，與熔融鹽共享的一個(gè)特性。[0087]在水相中存在的鹽具體地可以是一種無(wú)機(jī)鹽，例如選自下組的一種鹽，該組由以下組成但不限于以下:金屬鹵化物、金屬硫酸鹽、金屬硫化物、金屬磷酸鹽、金屬硝酸鹽、金屬乙酸鹽、金屬亞硫酸鹽和金屬碳酸鹽。這類鹽的實(shí)例包括但不限于氯化鈉(NaCl)、亞硫酸鈉(Na2SO3)、氯化鎂(MgCl2)、氯化理(LiCl)、氯化鉀(KCl)、氯化鈣(CaCl2)、氯化銫(CsCl)、硫酸鈉(Na2SO4)、硫酸鉀(K2SO4)、溴化鋰(LiBr)、溴化鈉(NaBr)、溴化鉀(KBr)、硝酸鋰(LiNO3)、硝酸鈉(NaNO3)、硝酸鉀(KNO3)以及碘化鉀(KI)。該鹽具體地可以是一種金屬鹵化物，例如 NaCUMgCl2, LiCl、KCl、CaCl2、CsCl、LiBr、NaBr、KBr 或 KI。
[0088]鹽的濃度可取決于鹽的選擇，然而對(duì)于許多或大部分鹽來(lái)說(shuō)它可以在0.1w/w % -30w/w %的范圍中，例如在0.5w/w % -30w/w%的范圍中、或在Iw/w % _30w/w %的范圍中、或在0.lw/w % -25w/w %的范圍中、或在0.5w/w% -25w/w %的范圍中、或在Iw/w % -25w/w %的范圍中、或在0.1w/w % -20w/的范圍中、或在0.5w/w % -20w/w %的范圍中、或在lw/w% -20w/w% 的范圍中、或在0.5w/w% -15w/w%的范圍中、或在0.5w/w% -10w/w%的范圍中、或在0.5w/w% -7.5w/w%的范圍中、或在lw/w% -10w/w%的范圍中、或在lw/w% -7.5w/w%的范圍中、或在lw/w% -5w/w%的范圍中、或在2w/w% -10w/w%的范圍中、或在2w/w% -7.5w/w%的范圍中、或在2w/w% ~5w/w%的范圍中。
[0089]本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)展示，通過(guò)將該鹽與一種弱酸例如硼酸組合，HMF產(chǎn)率和果糖轉(zhuǎn)化被更進(jìn)一步增加。
[0090]不受任何理論的束縛，本發(fā)明的發(fā)明人具有以下觀點(diǎn)，這些糖(例如果糖或葡萄糖)和鹽的組合可影響該弱酸的酸性效果，使它比不存在糖和鹽的情況下表現(xiàn)得酸性更強(qiáng)。因此，在一個(gè)具體實(shí)施例中，該水相可包括一種弱酸。
[0091]在本發(fā)明的背景下，一種弱酸是具有為I或高于I的pKa值(?&(弱酸)≥I)的一種酸。這類酸的實(shí)例包括硼酸(b(oh)3)。弱酸(例如硼酸)在該水相中的量典型地可以在0.l-200g/L的范圍中，例如在5-200g/L的范圍中、或在10_200g/L的范圍中、或在10-150g/L的范圍中、或在25-150g/L的范圍中、或在50_150g/L的范圍中、或在50_125g/L的范圍中、或在75-125g/L的范圍中，例如100g/L。
[0092]向該反應(yīng)混合物中添加一種弱酸(例如硼酸)不會(huì)將pH降低為當(dāng)使用一種強(qiáng)酸作為催化劑時(shí)的那么多。因此，使用鹽作為催化劑與使用一種強(qiáng)酸相比的優(yōu)勢(shì)也適用于使用一種鹽和一種弱酸(例如硼酸)、或一種強(qiáng)酸(例如鹽酸)的組合作為催化劑。
[0093]在一個(gè)具體實(shí)施例中，對(duì)于將果糖脫水為HMF的過(guò)程，該反應(yīng)混合物可具有在pHl.0至10的范圍中的一個(gè)pH，例如在pHl.5-10的范圍中、或在pHl.6_10的范圍中、或在pHl.7-10的范圍中、或在pHl.8-10的范圍中、或在pHl.9_10的范圍中、或在pH2.0-10的范圍中、或在2.1-10的范圍中、或在pH2.2-10的范圍中、或在pH2.3-10的范圍中、或在pH2.4-10的范圍中、或在pH2.5-10的范圍中、或在pH2.6-10的范圍中、或在pH2.7-10的范圍中、或在PH2.8-10的范圍中、或在pH2.9-10的范圍中、或在pH3至10的范圍中、或在pH3至9的范圍中、或在pH3.5至9的范圍中、或在pH3至8的范圍中、或在pH3.5至8的范圍中、或在4至9的范圍中、或在pH4至8.5的范圍中、或在pH4至8的范圍中、或在pH4.5至10的范圍中、或在pH4.5至9的范圍中、或在pH4.5至8.5的范圍中、或在pH4.5至8的范圍中、或在PH5至10的范圍中、或在pH5至9的范圍中、或在pH5至8.5的范圍中、或在pH5至8的范圍中、或在pH5.5至10的范圍中、或在pH5.5至9的范圍中、或在pH5.5至8.5的范圍中、或在pH5.5至8的范圍中、或在pH6至10的范圍中、或在pH6至9的范圍中、或在pH6至8.5的范圍中、或在pH6至8的范圍中。
[0094]對(duì)于將葡萄糖脫水為HMF的過(guò)程，具體地該反應(yīng)混合物的pH可在I至9的范圍中，例如在I至8的范圍中、或在I至7的范圍中、或在I至6的范圍中、或在I至5的范圍中、或在I至4的范圍中、或在1.5至8的范圍中、或在1.5至7的范圍中、或在1.5至6的范圍中、或在1.5至5的范圍中、或在1.5至4的范圍中的一個(gè)pH。
[0095]葡萄糖和/或果糖和/或甘露糖脫水為HMF發(fā)生在該反應(yīng)混合物中，并且該過(guò)程可以造出副產(chǎn)品。這些副產(chǎn)品中的一些是酸性的，并且因此隨著葡萄糖和/或果糖和/或甘露糖脫水為HMF的發(fā)生，它們可以引起該水相的pH下降。因此，在本發(fā)明的背景下，該反應(yīng)混合物的PH范圍是指該脫水過(guò)程的換句話說(shuō)，它是該反應(yīng)混合物在所有組分都存在但在果糖或葡萄糖或甘露糖至HMF進(jìn)行任何實(shí)際的脫水之前的時(shí)點(diǎn)的pH。
[0096]例如，如果本發(fā)明的該方法是以工業(yè)規(guī)模作為一個(gè)連續(xù)過(guò)程運(yùn)行的，包括果糖，葡萄糖，甘露糖，果糖和葡萄糖，果糖和甘露糖，甘露糖和葡萄糖，或果糖、葡萄糖和甘露糖全部三者的組合物的pH可以與該反應(yīng)混合物在t0的pH相同，此時(shí)沒(méi)有向該反應(yīng)混合物中添加酸性催化劑。
[0097]例如，如果已從通過(guò)由葡萄糖異構(gòu)酶或甘露糖異構(gòu)酶催化的酶促反應(yīng)進(jìn)行的葡萄糖至果糖、或甘露糖至果糖的轉(zhuǎn)化中獲得該起始材料(即包括果糖、果糖和甘露糖、或果糖和葡萄糖的用于果糖至HMF的脫水作用的組合物)，從該轉(zhuǎn)化中獲得的組合物的pH典型地會(huì)在6.5-7.5的范圍中。鑒于葡萄糖異構(gòu)酶當(dāng)前是在多個(gè)柱形式的工業(yè)基底上使用的，該葡萄糖異構(gòu)酶被固定至該工業(yè)基底上，這意味著脫離葡萄糖異構(gòu)酶的組合物的PH典型地可在6.5-7.5的范圍中。在進(jìn)入脫水過(guò)程之前，當(dāng)然可以調(diào)整該組合物的pH值。
[0098]在替代實(shí)施例中，用于果糖脫水為HMF的過(guò)程的反應(yīng)混合物不含酸性催化劑或不含強(qiáng)酸。在本發(fā)明的背景下“不含酸性催化劑”意味著沒(méi)向該反應(yīng)混合物中添加酸性催化劑?！八嵝源呋瘎本唧w地可以是具有5以下的PKa值的一種酸，例如4以下的PKa值、或3以下的PKa值、或2以下的pKa值，或具有在1-5之間的pKa值，例如在1-4之間、或在1-3之間或在1-2之間，或在1-1.5之間、或在2-4之間，例如在2-3之間、或在2.5-3.5之間；或在1.5-4之間，例如在1.5-3之間、或在1.5-2.5之間；或在3_5之間，例如在3.5-4.5之間或在3-4之間、或在4-5之間。“酸性催化劑”具體地可以是一種“強(qiáng)酸”，其中強(qiáng)酸是具有I以下的PKa值的一種酸。在本發(fā)明的背景下一種“強(qiáng)酸”應(yīng)被理解為具有低于I的？&值的一種酸(PKa(強(qiáng)酸)〈1)。這樣的酸性催化劑的實(shí)例包括但不限于礦物酸，例如HC1、HN03、H2S04、H3P04、磺酸、磺酸樹(shù)脂、沸石、酸官能化的美孚(Mobil)組合物材料(MCM)、硫酸化氧化
鋯、雜多酸、磷酸鹽例如NbOPO4、磷酸釩、固體硅-和硅-鋁、布倫斯特(Brendsted )或路易
氏酸(Lewis acid)催化劑。
[0099]本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)吃驚地發(fā)現(xiàn)在該反應(yīng)混合物中鹽的存在能夠作為用于果糖脫水為HMF的催化劑起作用，使得沒(méi)有必要使用其他催化劑例如前文使用的酸性催化劑。
[0100]因此，在一個(gè)具體實(shí)施例中，本發(fā)明的反應(yīng)混合物不含酸性催化劑或不含強(qiáng)酸。盡管本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)沒(méi)有必要使用一種用于果糖脫水為HMF的酸性催化劑，這類催化劑仍可以在該反應(yīng)混合 物中存在，例如以小量存在。因此，上述的催化劑中的任一種都可以在該反應(yīng)混合物中存在。[0101]此外，對(duì)于將葡萄糖脫水為HMF或?qū)⒏事短敲撍疄镠MF的過(guò)程，包括一種酸性催化劑(例如AlCl3)來(lái)將不想要的副產(chǎn)物的產(chǎn)生最小化也可以是有利的。用于將果糖、甘露糖和葡萄糖分別脫水為HMF的最佳反應(yīng)條件是不同的。
[0102]該反應(yīng)混合物還包括一種有機(jī)溶劑。一種適合的有機(jī)溶劑是一種溶劑，該溶劑與該反應(yīng)混合物的水性溶液在20°C或更高和Iatm絕對(duì)壓強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)條件下是可混溶的。這類有機(jī)溶劑的實(shí)例具體地包括但不限于醇、酮、或其組合。
[0103]在一個(gè)具體實(shí)施例中，該有機(jī)溶劑可以是丙酮。有用的有機(jī)溶劑的其他實(shí)例包括但不限于低分子量的醇(例如雜醇油、異戍基醇(isoamyl alcohol)、丁醇或異戍醇)、直鏈或支鏈醇(例如戊醇、叔丁醇或1-丁醇)、直鏈或支鏈酮(例如丁酮、戊酮、己酮、庚酮、二異丁基酮)。
[0104]實(shí)例
[0105]用于糖脫水的流動(dòng)反應(yīng)器
[0106]脫水是在連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器裝備中進(jìn)行的，這里將有機(jī)溶劑以及糖和催化劑的水性溶液使用帶有壓力指示器的HPLC泵分別泵過(guò)一個(gè)管反應(yīng)器(SmartlinelOO，諾爾(Knauer)，柏林，德國(guó))。該反應(yīng)器管由不銹鋼管線圈組成(外徑(OD):1/8”；內(nèi)徑(ID):
0.07”)，其中一些與PTFE管(0D.1/16”，ID.1mm)排成直線。將盤繞的反應(yīng)器浸沒(méi)在油浴中，將其在磁力攪拌器/具有溫度控制的加熱板上進(jìn)行加熱和攪拌(RCT basic, IKA，斯道芬，德國(guó))。將該出口管連接至一個(gè)串聯(lián)過(guò)濾器，該過(guò)濾器由一個(gè)填充棉花的不銹鋼柱組成并浸沒(méi)在水浴中用于該反應(yīng)混合物的快速冷卻。該過(guò)濾器的出口被連接至一個(gè)固定的壓力調(diào)節(jié)器(IDEX，華盛頓，美國(guó))用于在該反應(yīng)器管中維持固定的壓力。將收集的樣品通過(guò)一個(gè)針筒式濾器過(guò)濾，并在60°C下在A分鐘ex HPX-87H(Biorad，赫拉克勒斯(Hercules)，CA)柱上以0.6mL/分鐘0.005M水性硫酸作為洗脫液通過(guò)HPLC來(lái)分析?；衔锸峭ㄟ^(guò)用可信的化合物進(jìn)行外部校準(zhǔn)使用屈光指數(shù)檢測(cè)器量化的。
[0107]在實(shí)例中呈現(xiàn)的結(jié)果是以以下的方式計(jì)算的:
[0108]HMF 的產(chǎn)率:
[0109]
【權(quán)利要求】
1.一種用于生產(chǎn)5-羥甲基糠醛的方法，所述方法包括: a)提供一種水性溶液，該溶液包括果糖、以及可任選地葡萄糖和/或甘露糖； b)可任選地將該溶液與葡萄糖異構(gòu)酶(E.C.5.3.1.5)和/或甘露糖異構(gòu)酶(E.C.5.3.1.7)接觸，該葡萄糖異構(gòu)酶將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖，該甘露糖異構(gòu)酶將甘露糖轉(zhuǎn)化為果糖； c)將該溶液與至少一種有機(jī)溶劑連同酸催化劑和/或鹽組合以提供一種反應(yīng)混合物，其中該混合物在20°C和Iatm絕對(duì)壓強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)條件下形成一個(gè)單相系統(tǒng)；并且 d)加熱所述反應(yīng)混合物持續(xù)一個(gè)足夠允許果糖脫水的時(shí)間，以在所得到的產(chǎn)物混合物中提供5-羥甲基糠醛。
2.如權(quán)利要求1所述的方法 ，其中步驟(a)中的水性溶液包括葡萄糖和/或甘露糖，并執(zhí)行步驟(b)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中步驟(a)中的水性溶液包括至少2(^/^%葡萄糖和果糖，例如總數(shù)為30w/w% -90w/w%果糖和葡萄糖，例如40w/w% _90?/?%果糖和葡萄糖，或總數(shù)為50w/w% _90w/w%果糖和葡萄糖,或總數(shù)為60w/w% _90w/w%果糖和葡萄糖,或總數(shù)為70w/w% -90w/w%果糖和葡萄糖，或總數(shù)為80w/w% _90?/^%果糖和葡萄糖。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中步驟(a)中的水性溶液包含至少20w/w%#露糖和果糖，例如總數(shù)為30w/w% -90w/w%果糖和甘露糖，例如40w/w% _90?/?%果糖和甘露糖，或總數(shù)為50w/w% _90w/w%果糖和甘露糖,或總數(shù)為60w/w% _90w/w%果糖和甘露糖,或總數(shù)為70w/w% -90w/w%果糖和甘露糖,或總數(shù)為80w/w% -90w/w%果糖和甘露糖。
5.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中該葡萄糖異構(gòu)酶和/或該甘露糖異構(gòu)酶是固定的。
6.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中步驟(c)中的溶液包括一個(gè)超過(guò)溶解限度的碳水化合物濃度。
7.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中該鹽是一種金屬鹵化物，例如NaCl、MgCl2' LiCl、KCl、CaCl2、CsCl、LiBr、NaBr、KBr 或 KI ;優(yōu)選地該鹽是 NaCl。
8.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中該鹽的濃度是在0.001%-30% (w/w)的范圍中，優(yōu)選地在0.01%-20% (w/w)的范圍中，更優(yōu)選地在0.1%-10% (w/w)的范圍中，甚至更優(yōu)選地在I %-9% (w)的范圍中并且最優(yōu)選地在2%-8% (w/w)的范圍中。
9.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中該有機(jī)溶劑是丙酮、乙腈、二噁烷、乙醇、甲醇、正丙醇、異丙醇或四氫呋喃；優(yōu)選地該有機(jī)溶劑是丙酮。
10.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中該酸催化劑是一種強(qiáng)酸，例如HC1、HNO3> H2SO4, H3PO4,或一種弱酸，例如硼酸；優(yōu)選地該酸催化劑是HCl。
11.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中該反應(yīng)混合物具有在1.0至10的范圍內(nèi)的pH。
12.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中這些步驟的一個(gè)或多個(gè)是連續(xù)地進(jìn)行的。
13.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中一個(gè)或多個(gè)步驟是在連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器中進(jìn)行的。
14.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中一個(gè)或多個(gè)步驟是在一個(gè)反應(yīng)器或容器中進(jìn)行的，該反應(yīng)器或容器的內(nèi)部至少被部分地用非粘性材料襯里或涂覆，例如聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基或氟化乙丙烯。
15.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中該溶液、反應(yīng)混合物或產(chǎn)物混合物是在一個(gè)或多個(gè)容器或加工步驟之間在管或管道中運(yùn)送的，該管或管道內(nèi)部至少部分地用非粘性材料襯里或涂覆，例如聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基或氟化乙丙烯。
16.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中該至少一種有機(jī)溶劑是從該產(chǎn)物混合物中回收的并再循環(huán)至該方法的步驟(c);優(yōu)選地該至少一種有機(jī)溶劑是通過(guò)蒸餾從該產(chǎn)物混合物中回收的并再循環(huán)至該方法的步驟(C)。
17.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中該5-羥甲基糠醛是從該產(chǎn)物混合物中回收的，并且其中任何仍包括未反應(yīng)的果糖和/或葡萄糖和/或甘露糖的剩余的反應(yīng)混合物然后與葡萄糖異構(gòu)酶(E.C.5.3.1.5)和/或甘露糖異構(gòu)酶(E.C.5.3.1.7)組合，該葡萄糖異構(gòu)酶將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖，該甘露糖異構(gòu)酶將甘露糖轉(zhuǎn)化為果糖，并且然后將所得到的介質(zhì)再循環(huán)至該方法的步驟(C)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中如果存在腐黑物的話，在與葡萄糖異構(gòu)酶和/或甘露糖異構(gòu)酶組合之前，將其部分地或完全地從剩余的反應(yīng)混合物中去除。
19.如以上權(quán)利 要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟(c)中組合之前，將該水性溶液和至少一種有機(jī)溶劑預(yù)加熱。
20.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其中在步驟(c)中將該水性溶液和該至少一種有機(jī)溶劑組合之前，將該酸催化劑與該有機(jī)溶劑組合。
【文檔編號(hào)】C07D307/46GK103974943SQ201280061061
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月12日
【發(fā)明者】J.S.詹森, T.格羅特吉爾, S.佩德森, R.林伯格 申請(qǐng)人:諾維信公司