本發(fā)明涉及由C6糖醇或R-糖苷合成1,2,5,6-己四醇(HTO)、1,4,5己三醇、和1,2,6己三醇。

發(fā)明背景

已知R-糖苷是用于生產(chǎn)包括基于糖的表面活性劑的精細(xì)化學(xué)品的重要中間體。通常，R-糖苷通過R-醇與糖的Fischer苷化來制備，這涉及在糖的縮醛或縮酮碳與醇的羥基之間的糖苷鍵的酸催化形成。最常見的糖是葡萄糖。R-糖苷還可以通過在多糖例如淀粉或纖維素中的葡萄糖殘基與醇的酸催化的Fischer苷化來制備，其經(jīng)由醇部分的取代導(dǎo)致多糖中的糖苷鍵的裂解，形成游離葡萄糖苷。典型地需要強(qiáng)酸、高溫、和高壓。與較溫和的條件相容的并且利用較不昂貴的起始材料(尤其是具有另外受限制的應(yīng)用的起始材料)的機(jī)制將是經(jīng)濟(jì)上有利的，尤其在工業(yè)規(guī)模上。

纖維素是植物物質(zhì)的主要成分，是非營養(yǎng)性的，并且在紙張和紡織工業(yè)之外沒有被廣泛使用。纖維素可以通過酸或酶水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖，然而，水解由于纖維素的穩(wěn)健的晶體結(jié)構(gòu)是困難的。已知的酸水解方法典型地需要濃硫酸以實(shí)現(xiàn)葡萄糖的良好產(chǎn)率。不幸的是，葡萄糖在濃硫酸存在下可降解形成羥甲基糠醛(“HMF”)，其進(jìn)而可以進(jìn)一步聚合成被稱為腐黑物的焦油狀物質(zhì)。HMF和焦油狀腐黑物的形成負(fù)面地影響了葡萄糖的產(chǎn)率并且需要額外的分離步驟。由于低反應(yīng)速率和費(fèi)用，并且酶不使已經(jīng)被化學(xué)改性的纖維素水解，本領(lǐng)域中已知的酶水解方法對于纖維素至葡萄糖的工業(yè)規(guī)模轉(zhuǎn)化還是不切實(shí)際的。

最近，Deng等人報(bào)道了在酸催化劑存在下將纖維素和甲醇直接轉(zhuǎn)化成甲基葡萄糖苷。Deng等人，在中等溫度下在甲醇中纖維素至甲基葡萄糖苷的酸催化的直接轉(zhuǎn)化(Acid-catalysed Direct Transformation of Cellulose into Methyl Glucosides in Methanol at Moderate Temperatures)，46化學(xué)通訊(Chem.Comm.)2668-70(2010)。測試了不同的稀釋的無機(jī)和有機(jī)酸，其中硫酸提供了48％的最佳甲基葡萄糖苷產(chǎn)率。還測試了Keggin類型的雜多酸，其中H₃PW₁₂O₄₀產(chǎn)生53％的甲基葡萄糖苷。然而，在H₃PW₁₂O₄₀的存在下在乙醇中纖維素的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生了42％的降低的乙基葡萄糖苷產(chǎn)率。測試了固體酸，其中帶有SO₃H基團(tuán)的各種形式的碳給出61％的最好的甲基葡萄糖苷產(chǎn)率。

最近，Dora等人報(bào)道了在基于磺化碳的催化劑上將纖維素催化轉(zhuǎn)化為甲基葡萄糖苷。Dora等人，在基于磺化碳的催化劑上纖維素至高產(chǎn)率的甲基葡萄糖苷的有效催化轉(zhuǎn)化(Effective Catalytic Conversion of Cellulose into High Yields of Methyl Glucosides over Sulfonated Carbon Based Catalyst),120生物資源技術(shù)(Bioresource Technology)318-21(2012)。合成含有SO₃H基團(tuán)的基于碳的催化劑并且對甲醇中的纖維素轉(zhuǎn)化進(jìn)行評估。確切地，使微晶纖維素與甲醇和磺化的碳催化劑(該微晶纖維素的按重量計(jì)50％)在從175℃至275℃的溫度下反應(yīng)。在275℃下在15分鐘的反應(yīng)時(shí)間下獲得最大92％的甲基葡萄糖苷產(chǎn)率。

轉(zhuǎn)向糖醇，在此目前沒有已知的用于通過氫化從烷基糖苷生產(chǎn)糖醇(即，己糖醇或戊糖醇例如山梨糖醇和木糖醇)的方法。典型地通過在高壓下在氫化催化劑存在下加熱未改性的糖來生產(chǎn)糖醇。

近來，F(xiàn)ukuoka等人報(bào)道了糖醇可以使用負(fù)載型鉑或釕催化劑由纖維素來制備，這些催化劑顯示出對于將纖維素轉(zhuǎn)化為糖醇的高活性，其中載體材料的選擇是重要的。Fukuoka等人，纖維素催化轉(zhuǎn)化為糖醇(Catalytic Conversion of Cellulose into Sugar Alcohols)，118德國應(yīng)用化學(xué)(Agnew.Chem.)5285-87(2006年)。該機(jī)制涉及將纖維素水解為葡萄糖，然后將葡萄糖還原為山梨糖醇和甘露糖醇。然而，產(chǎn)率是最多約30％的至糖醇的轉(zhuǎn)化率，并且這些反應(yīng)在5MPa的高壓下發(fā)生。

最近，Verendel等人綜述了在各種條件下將多糖一鍋法轉(zhuǎn)化為小的有機(jī)分子。Verendel等人，由多糖一鍋法催化生產(chǎn)小的有機(jī)物(Catalytic One-Pot Production of Small Organics from Polysaccharides)，11合成(Synthesis)，1649-77(2011)。纖維素在酸性條件和高壓下的水解氫化被披露為產(chǎn)生最高達(dá)90％的山梨糖醇，盡管這些工藝被分類為“絕不簡單的”。還披露了沒有加入可溶性酸在氫氣下通過負(fù)載金屬將淀粉、菊粉和多糖水解產(chǎn)物直接水解氫化成糖醇。報(bào)道了沉積于氧化鋁上的釕或鉑、負(fù)載于活性碳上的各種金屬、以及沸石作為合適的催化劑用于纖維素降解。還披露了在產(chǎn)生山梨糖醇的酸性條件下過渡金屬納米團(tuán)簇對于纖維二糖的降解的作用。一項(xiàng)不同的研究著眼于在負(fù)載型釕催化劑下將具有不同結(jié)晶度的纖維素轉(zhuǎn)化為多元醇，其中負(fù)載在碳納米管上的釕給出73％的己糖醇的最好產(chǎn)率。

對于具有高選擇性并且通過替代途徑生產(chǎn)糖醇的成本有效的方法仍然存在需要。

在又另一個(gè)主題上，分子1,2,5,6-己四醇(“HTO”)是在較高價(jià)值的化學(xué)品的形成中有用的中間體。HTO以及具有比碳原子更少的氧原子的其他多元醇可以被認(rèn)為是“還原多元醇”。Corma等人總體上披露了含有至少四個(gè)碳原子的較高分子量的多元醇可以用于制造聚酯、醇酸樹脂、以及聚氨酯。Corma等人，用于將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為化學(xué)品的化學(xué)路徑(Chemical Routes for the Transformation of Biomass into Chemicals),107化學(xué)綜述(Chem.Rev.)2443(2007)。

已知山梨糖醇?xì)浣猱a(chǎn)生HTO，盡管典型地這些反應(yīng)條件是苛刻的并且不經(jīng)濟(jì)的。美國專利號4,820,880披露了HTO的生產(chǎn)，涉及在高溫和高壓下在亞鉻酸銅催化劑存在下加熱己糖醇在有機(jī)溶劑中的溶液與氫氣。示例性起始己糖醇包括山梨糖醇和甘露糖醇。發(fā)現(xiàn)水不利地影響反應(yīng)速度，需要該反應(yīng)在水不存在下并且相反使用乙二醇單甲醚或乙二醇單乙醚作為唯一的溶劑進(jìn)行，這對可以反應(yīng)的山梨糖醇量設(shè)定了溶解度限制。在此類條件下，顯示為有用的山梨糖醇的最大濃度在乙二醇單甲醚中是9.4％wt./wt.，這提供了約28％的HTO的摩爾產(chǎn)率。在其中山梨糖醇濃度被減小至在二醇單甲醚中約2％wt/wt的類似反應(yīng)中，HTO的摩爾產(chǎn)率是38％，然而低濃度的反應(yīng)物使得此種方法不經(jīng)濟(jì)。最近，美國專利號6,841,085披露了用于氫解6-碳糖醇(包括山梨糖醇)的方法，這些方法涉及使起始材料與氫氣在至少120℃的溫度下在含錸的多金屬固體催化劑存在下反應(yīng)。鎳和釕催化劑作為用于山梨糖醇?xì)浣獾膫鹘y(tǒng)催化劑被披露，然而這些催化劑主要產(chǎn)生較低水平的多元醇(例如丙三醇和丙二醇)并且沒有示出可檢測地產(chǎn)生HTO或己三醇。

對于用于由糖醇生產(chǎn)HTO的改進(jìn)的成本有效的催化劑仍然存在需要并且對于不同于糖醇的替代基底仍然存在需要。

在另一個(gè)背景主題上，分子2,5雙(羥甲基)四氫呋喃(“2,5-HMTHF”)典型地通過HMF的催化還原來制備。由于HMF的費(fèi)用、苛刻的反應(yīng)條件和差的產(chǎn)率，這是不切實(shí)際的。例如，美國專利號4,820,880披露了在至少50大氣壓的壓力下在亞鉻酸銅催化劑的存在下、在180℃至230℃的范圍內(nèi)的溫度下在乙二醇單甲醚中用氫氣將HTO轉(zhuǎn)化為2,5-HMTHF。

總體上，在本領(lǐng)域中存在需要來設(shè)計(jì)用于將纖維素轉(zhuǎn)化為烷基糖苷、用于將烷基糖苷轉(zhuǎn)化為糖醇、用于將糖醇轉(zhuǎn)化為HTO和其他還原多元醇、并且用于制成此類還原多元醇的有用的衍生物如2,5-HMTHF的經(jīng)濟(jì)的方法。

發(fā)明概述

在一個(gè)方面，本披露提供了由乙酰纖維素紙漿合成R-糖苷的方法，基本上沒有降解產(chǎn)物的形成。這些方法涉及在式ROH(其中R是C₁-C₄烷基)的醇和選自由膦酸和磺酸組成的組的酸催化劑的存在下，在足以由該乙酰纖維素紙漿形成R-糖苷部分的時(shí)間和溫度下，加熱乙酰纖維素紙漿。在優(yōu)選的實(shí)踐中，該乙酰纖維素紙漿是來自單子葉植物物種，例如選自下組的物種，該組由以下各項(xiàng)組成：禾草、玉米稈、竹子、小麥秸、大麥秸、粟秸、高粱秸、以及稻秸。在示例性實(shí)施例中，該酸催化劑是具有式R¹SO₃H的磺酸，其中R是烷基或環(huán)烷基。

在另一個(gè)方面，本披露提供由烷基糖苷合成糖醇的方法。這些方法包括使含有R-糖苷的溶液與氫化催化劑在足以將該R-糖苷轉(zhuǎn)化為包含糖醇和ROH(其中R是C₁-C₄烷基)的混合物的時(shí)間和溫度以及壓力下接觸。該氫化催化劑可以含有銅和/或釕。當(dāng)該氫化催化劑包含銅時(shí)，并且該溶液應(yīng)該含有小于2ppm的硫陰離子以及小于1ppm的氯陰離子。示例性釕催化劑選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成：負(fù)載在碳上的釕、負(fù)載在沸石上的釕、負(fù)載在TiO₂上的釕以及負(fù)載在Al₂O₃上的釕。

在另一方面，結(jié)合上述方法提供由乙?；w維素紙漿生產(chǎn)糖醇的方法，該方法包括由如以上描述的乙酰纖維素紙漿產(chǎn)生R-糖苷；并且如以上進(jìn)一步描述的使該R-糖苷與氫化催化劑接觸。

在另一個(gè)方面，本披露提供了制備還原糖醇的方法，該還原糖醇包括至少一個(gè)選自下組的成員，該組由1,4,5己三醇、,2,6-己四醇、和1,2,5,6己四醇組成。這些方法包括使包含水和至少20％wt/wt的選自下組的起始化合物的溶液與氫氣和雷尼銅催化劑、在足以產(chǎn)生含有具有至少50％mol/mol的組合選擇性產(chǎn)率的一種或多種還原糖醇的時(shí)間以及溫度和壓力下接觸，該組由C6糖醇以及其中R是甲基或乙基的C6糖的R-糖苷組成。在這些方法的最有利的實(shí)施例中，該反應(yīng)溶液包含20-30％wt/wt的水和45-55％的C2-C3二醇。在示例性實(shí)施例中，該溶液包含20-30％wt/wt的水和50-55％wt/wt的丙二醇。這些方法提供了至少70％mol/mol的對于還原糖醇的組合選擇性產(chǎn)率。這些方法的一個(gè)具體的實(shí)施例是制備1,2,5,6-己四醇的方法。此具體實(shí)施例包括使包含20-30％wt/wt的水、45-55％的丙二醇以及至少20％wt/wt的起始化合物的溶液與氫氣和雷尼銅催化劑、在足以產(chǎn)生含有具有至少35％wt/wt的選擇性產(chǎn)率的1,2,5,6-己四醇的混合物的時(shí)間和溫度以及壓力下接觸，該起始化合物選自由C6糖醇和C6糖的R-糖苷組成的組，其中R是甲基或乙基。在最有利的實(shí)施例中，對于1,2,5,6-己四醇的選擇性產(chǎn)率是至少40％wt/wt。

在還另一個(gè)方面，提供了由還原糖醇制備四氫呋喃衍生物例如2,5-雙(羥甲基)四氫呋喃的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，這些方法包括使包含1,2,5,6-己四醇的混合物與酸催化劑、在足以將該1,2,5,6-己四醇轉(zhuǎn)化為2,5雙(羥甲基)四氫呋喃的時(shí)間和溫度以及壓力下接觸，該酸催化劑選自由硫酸、膦酸、碳酸和耐水性非布朗斯特路易斯酸組成的組。在示例性實(shí)施例中，該非布朗斯特路易斯酸是三氟甲磺酸鹽化合物，例如三氟甲磺酸鉍和三氟甲磺酸鈧。在其他示例性實(shí)施例中，該酸催化劑是硫酸。在優(yōu)選的實(shí)施例中，該酸催化劑是膦酸。

在某些實(shí)施例中，該混合物進(jìn)一步包含1,4,5己三醇并且與該酸催化劑的接觸進(jìn)一步將1,4,5己三醇轉(zhuǎn)化為2-羥乙基四氫呋喃。在某些實(shí)施例中，該方法包括通過將包含1,4,5己三醇的混合物與同一類型的酸催化劑接觸來制備2羥乙基四氫呋喃。另外的方法可以進(jìn)一步包括將2-羥乙基四氫呋喃與該2,5-雙(羥甲基)四氫呋喃分離。在具體的另外的實(shí)施例中，使該分離的2,5雙(羥甲基)四氫呋喃與氧化錸催化劑在足以將該2,5雙(羥甲基)四氫呋喃轉(zhuǎn)化為1,6-己二醇的時(shí)間和溫度下接觸。

附圖簡要說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的某些方面在酸催化劑下在R醇存在下由乙?；w維素合成R葡萄糖苷，以及在氫化催化劑下經(jīng)由氫解由R-葡萄糖苷合成山梨糖醇。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的其他方面在雷尼鎳催化劑下經(jīng)由山梨糖醇和/或C6R-葡萄糖苷的氫解合成己三醇和1,2,5,6己四醇，以及根據(jù)本發(fā)明的還另一方面各自通過與非布朗斯特路易斯酸接觸，由1,2,5,6己四醇合成2,5(羥甲基)四氫呋喃以及由1,4,5己三醇合成2-羥乙基四氫呋喃。

發(fā)明詳細(xì)說明

由乙酰纖維素紙漿合成R-糖苷。在一個(gè)方面，本披露提供了在醇和酸催化劑存在下由乙酰纖維素紙漿合成R-糖苷的方法。如貫穿本披露在化學(xué)式中屬類地使用的“R”代表烷基部分。糖苷屬類地指含有糖苷鍵(即，將糖分子連接到另一個(gè)官能團(tuán)上的共價(jià)鍵類型，在這種情況下該另一個(gè)官能團(tuán)是烷基部分)的物質(zhì)，而葡萄糖苷屬類地指衍生自葡萄糖的糖苷。

最適合于在本披露的方法中使用的乙酰纖維素紙漿衍生自單子葉植物物種。優(yōu)選地，該單子葉植物物種選自下組，該組由以下各項(xiàng)組成：禾草、玉米稈、竹子、小麥秸、大麥秸、粟秸、高粱秸、以及稻秸。更優(yōu)選地，該單子葉植物物種是玉米稈?？梢酝ㄟ^工業(yè)中已知的任何方法制備乙酰纖維素紙漿。在WIPO公開號WO 2013/044042中披露的乙?；睦w維素紙漿的制備的一個(gè)非限制性實(shí)例涉及用C₁-C₂酸(即，含有1或2個(gè)碳原子的酸)處理木質(zhì)纖維素生物質(zhì)，隨后用C₁-C₂酸可混溶的有機(jī)溶劑洗滌。

最適合于在本披露的方法中使用的醇是含有在1與4個(gè)碳原子之間的那些：甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、以及其異構(gòu)體。該醇優(yōu)選地以至少5:1的醇與乙酰纖維素紙漿的重量比存在。

最適合于在本披露的方法中使用的酸催化劑是具有式RSO₃H的磺酸或膦酸。磺酸的合適的但非排他性實(shí)例包括二壬基萘磺酸、6-氨基-間-甲苯磺酸(又稱為2-氨基-5-甲基苯磺酸)、烷基苯磺酸(作為LAS-99銷售，其是包含最少97％的苯磺酸的C10-C16烷基衍生物的直鏈烷基苯磺酸)、支鏈的十二烷基苯磺酸(作為EM-99銷售)、以及烷基芳基磺酸(作為酸銷售)。酸催化劑可以是均相的或多相的。酸催化劑優(yōu)選以醇的按重量計(jì)至少0.5％的量、并且出于經(jīng)濟(jì)原因優(yōu)選不超過醇的按重量計(jì)4％的量存在。

在典型的方法中，首先在所選擇的醇中洗滌該乙酰纖維素紙漿，所選擇的醇最典型地是甲醇或乙醇，盡管可以使用任何C₁-C₄醇。將洗滌的乙酰纖維素紙漿與該醇和酸催化劑在反應(yīng)容器內(nèi)組合，并且在足以由該乙酰纖維素紙漿形成R-糖苷部分的時(shí)間和溫度下加熱。然后將該反應(yīng)容器冷卻至室溫。典型地，將內(nèi)容物過濾以除去殘余的未反應(yīng)漿料。可以進(jìn)一步使液體部分經(jīng)受標(biāo)準(zhǔn)分離方法，例如液體萃取或蒸餾以產(chǎn)生純化的R-糖苷部分。

在此處提供的用于合成R-糖苷的方法中，可以改變反應(yīng)時(shí)間和溫度。在高于250℃的溫度下，降解產(chǎn)物負(fù)面地影響R-糖苷的產(chǎn)率。在低于150℃的溫度下，乙酰纖維素紙漿基本上不溶解并且R-糖苷的產(chǎn)率也被負(fù)面地影響。因此，優(yōu)選的反應(yīng)溫度是150℃-250℃。在此處提供的方法中的反應(yīng)時(shí)間的范圍典型地是在15分鐘與45分鐘之間。在這些溫度和時(shí)間下加熱乙酰纖維素紙漿使乙酰纖維素紙漿溶解，使疏水的磺酸催化劑溶解，并且允許R-糖苷部分的形成，同時(shí)避免顯著量的降解產(chǎn)物例如HMF的形成。

典型地，來自這些方法的R-糖苷的產(chǎn)率是在該乙酰纖維素紙漿中的起始糖重量的20％與60％之間。這些方法的其他副產(chǎn)物可以包括左旋葡聚糖、乙酰丙酸酯、糠醛例如羥甲基糠醛(HMF)、以及一些可溶性游離糖例如右旋糖。

由R-糖苷合成糖醇。在另一個(gè)方面，本披露提供了如在圖1中描繪的在氫氣和氫化催化劑存在下由R-糖苷合成糖醇的方法?？梢酝ㄟ^本發(fā)明的方法合成的糖醇包括但不限于山梨糖醇、甘露糖醇、艾杜糖醇、半乳糖醇、塔羅糖醇、以及1,4-脫水山梨糖醇。

該R-糖苷可以由商業(yè)來源獲得或者來源于在工業(yè)中任何已知的方法。在某些實(shí)施例中，該R-糖苷根據(jù)前述方法衍生自乙酰纖維素紙漿，并且因此該R-糖苷的烷基部分優(yōu)選含有在1與4之間的碳原子。其他催化劑例如各種銅催化劑也可以是有用的。當(dāng)將該氫化催化劑選擇為含有銅的催化劑時(shí)，該R-糖苷應(yīng)該含有最低的陰離子，特別地小于2ppm的硫陰離子以及小于1ppm的氯陰離子。

該氫化催化劑優(yōu)選是酸性的。包括但不限于負(fù)載在碳上的釕、負(fù)載在沸石上的釕、負(fù)載在TiO₂上的釕、以及負(fù)載在Al₂O₃上的釕的含釕氫化催化劑特別地有利于糖醇的合成。該氫化催化劑優(yōu)選地以該R-糖苷的0.5％-12.5％重量的量存在。在使用在碳上的釕的示例性實(shí)踐中，該量是該R-糖苷的按重量計(jì)約5％。

這些方法包括將R-糖苷、氫化催化劑、和水在反應(yīng)容器中組合。將空氣從該反應(yīng)容器中去除，并且在室溫下將氫氣裝入到希望的壓力。然后將反應(yīng)器加熱到一定溫度持續(xù)足以將該R-糖苷轉(zhuǎn)化為包含糖醇的混合物的時(shí)間。該溫度應(yīng)該是至少150℃并且該壓力應(yīng)該是至少600psi。較低的溫度和壓力導(dǎo)致實(shí)質(zhì)性減少的糖醇產(chǎn)率。合適的溫度是在160℃與220℃之間。最典型地，溫度應(yīng)該在170℃與190℃之間，其中約180℃的溫度是最優(yōu)選的。合適的壓力是600-1000psi，其中示例性的壓力是約850psi。反應(yīng)時(shí)間典型地是2-4小時(shí)。

在優(yōu)選的條件下，該R-糖苷轉(zhuǎn)化率達(dá)到幾乎100％，其中至少85％的至山梨糖醇的摩爾轉(zhuǎn)化率。在使用純化的R-糖苷的某些非限制性實(shí)例中，摩爾轉(zhuǎn)化率達(dá)到97％或甚至100％。

1,2,5,6-己四醇和己三醇的合成。在另一個(gè)方面，本披露提供通過在雷尼銅催化劑存在下用氫氣氫化由起始化合物合成希望的化合物的方法，該起始化合物是在包含水的溶液中以至少20％wt/wt存在的C6R-糖苷或C6糖醇，該希望的化合物包括至少一個(gè)選自下組的成員，該組由1,4,5己三醇、1,2,5,6己四醇、和1,2,6-己三醇組成。該雷尼銅催化劑可以從商業(yè)來源(例如，格雷斯公司(WR Grace&Co)，美國)獲得或者通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的方法制備。典型地，制備雷尼銅催化劑的方法涉及銅鋁合金的堿處理以便將鋁從該合金的表面部分蝕刻掉。

優(yōu)選地，雷尼銅催化劑在反應(yīng)器內(nèi)被部署為固定床，并且以該起始化合物的重量的5％-30％存在。與在US.4,820,080中描述的亞鉻酸銅催化劑或其他銅催化劑例如海綿銅(參見實(shí)例6)相比，與雷尼銅的反應(yīng)可以在水存在下以對于1,2,5,6己四醇、1,4,5己三醇和1,2,6己三醇的高摩爾選擇性進(jìn)行，當(dāng)水是唯一溶劑時(shí)，這允許該起始材料溶解至該反應(yīng)混合物的50％wt/wt或更多，其中對于希望的化合物的組合選擇性是至少50％mol/mol。

盡管在一些實(shí)施例中，水可以是唯一溶劑，在特別有利的實(shí)施例中，溶劑是20％-30％wt/wt的水和45％-55％wt/wt的C2-C3二醇的混合物。在這種情況下，該起始材料可以是該反應(yīng)混合物的從15％至35％wt/wt。在最有利的實(shí)施例中，該C2-C3二醇是丙二醇。在優(yōu)選的實(shí)踐中，該起始材料(C6糖醇或C6烷基糖苷)是該反應(yīng)混合物的至少20％wt/wt。在示例性實(shí)施例中，該起始材料是該反應(yīng)混合物的約25％wt/wt。雖然不受理論約束，但據(jù)信水和丙二醇的混合物達(dá)到具有充足的水以便溶解最高達(dá)35％的該起始材料的最佳平衡，而充足的C2-C3二醇的存在允許更多氫氣溶解在該反應(yīng)混合物中并且進(jìn)一步延長該雷尼銅催化劑的壽命。當(dāng)起始材料是C6R-糖苷或C6糖醇時(shí)，與雷尼銅在這些條件下的反應(yīng)具有對于HTO和1,4,5己三醇的高選擇性，其中這些組合的物種占該摩爾產(chǎn)率的超過60％并且在大部分情況中超過70％。典型地，該HTO自身占從起始材料的摩爾產(chǎn)率的至少35％并且更典型地至少40％。

這些方法的第一子集涉及在雷尼銅催化劑存在下由C6R-糖苷合成HTO。該R-糖苷可以由商業(yè)來源獲得或者來源于在工業(yè)中任何已知的方法。在某些實(shí)施例中，該R-糖苷是由如之前在此描述的乙?；w維素紙漿獲得的乙基葡萄糖苷。然而，該反應(yīng)可以使用任何R-糖苷，其中該R基團(tuán)是C1至C4烷基。最優(yōu)選地，該R基團(tuán)是甲基或乙基，其中最通常可獲得的糖苷是甲基葡萄糖苷或乙基葡萄糖苷。

這些方法的第二子集包括在相同催化劑存在下由C6糖醇合成HTO。這些糖醇可以由商業(yè)來源獲得或者來源于在工業(yè)中任何已知的方法。在某些實(shí)施例中，這些糖醇可以通過C6糖或C6R-糖苷的氫化獲得。例如，山梨糖醇典型地通過在雷尼鎳催化劑下氫化葡萄糖獲得。乙基葡萄糖苷可以根據(jù)之前在此描述的方法通過氫化乙酰纖維素紙漿獲得。

在一個(gè)方面，這些方法包括將該R-糖苷或糖醇與水并且任選地并且更優(yōu)選地與C2-C6二醇在優(yōu)選含有雷尼銅的固定床的反應(yīng)容器中組合。將空氣從該反應(yīng)容器中去除，并且在室溫下將氫氣裝入到特定的壓力。然后將該反應(yīng)器加熱到一定溫度并且持續(xù)一定時(shí)間，該溫度和時(shí)間足以將這些起始材料轉(zhuǎn)化為含有希望的材料的混合物，在C6糖醇或C6R-糖苷的情況下該混合物將是HTO和1,4,5己三醇的混合物。在最佳反應(yīng)條件下，超過98％的起始材料被轉(zhuǎn)化，其中對于HTO和1,4,5己三醇的選擇性當(dāng)僅使用水作為溶劑時(shí)是至少50％wt/wt或者當(dāng)使用水和C2或C3二醇例如丙二醇的組合作為溶劑時(shí)是大于60％并且甚至大于70％。在這些條件下，HTO是來自起始材料的mol/mol產(chǎn)率的至少35％并且更優(yōu)選地至少40％。

在此處提供的用于合成HTO的方法中，可以改變壓力、溫度、和反應(yīng)時(shí)間。優(yōu)選地，溫度是在175℃與250℃之間。在示例性實(shí)施例中，溫度是190℃-215℃。壓力優(yōu)選是在500psi與2500psi之間。在更典型的實(shí)施例中，壓力是在800與2000psi之間。在某些示例性實(shí)施例中，壓力是約1800psi。在間歇反應(yīng)器中，反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選是在1小時(shí)與4小時(shí)之間，并且更優(yōu)選地是3小時(shí)。在連續(xù)反應(yīng)體系中，調(diào)節(jié)起始材料的輸入流和氫氣的流動速率以獲得與雷尼銅催化劑接觸的起始材料的最佳停留時(shí)間。在典型的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模實(shí)例中，氫氣流動速率是800-1000毫升/分鐘，并且山梨糖醇溶液流動速率是0.25毫升/分鐘，獲得2小時(shí)的平均停留時(shí)間。

除了以上討論的主要己三醇之外，氫解C6糖或R-葡萄糖苷的相同方法還產(chǎn)生其他多元醇，例如1,2,5己三醇、1,2丁二醇、1,2,3丁三醇、丙二醇、乙二醇和少量。在其中HTO合成是最佳的條件下，例如在丙二醇和水存在下，1,2丁二醇是在HTO和1,4,5己三醇之后制備的第三主要產(chǎn)物。

相似地，C5糖醇例如核糖醇、木糖醇和阿糖醇以及R-糖苷還可以在如在此提供的雷尼鎳下經(jīng)受氫解，導(dǎo)致產(chǎn)生作為主要產(chǎn)物的1,2,5戊三醇，連同1,2丁二醇、1,2,4丁三醇、丙三醇、乙二醇和丙二醇。丁四醇還可以在雷尼鎳下通過氫解被還原以便形成作為主要產(chǎn)物的1,2丁二醇，連同1,2,4丁三醇、2,3丁二醇、丙二醇和乙二醇。

將多元醇分子內(nèi)環(huán)化為四氫呋喃衍生物HTO和己三醇(特別地1,4,5己三醇)的重要用途是如在圖2中示出的這些分子可以容易地在酸存在下經(jīng)受分子間環(huán)化以形成有用的四氫呋喃(THF)衍生物。環(huán)化反應(yīng)是從多元醇中釋放水分子的脫水反應(yīng)。來自C6糖醇的雷尼鎳催化氫解的兩種主要多元醇是HTO和1,4,5己三醇。HTO經(jīng)受環(huán)化以形成2,5-雙(羥甲基)四氫呋喃(2,5HMTHF)，2,5-雙(羥甲基)四氫呋喃是用于聚合物或1,6己二醇的制備的有用的起始材料。在相同的條件下，1,4,5己三醇經(jīng)受環(huán)化以形成2-羥乙基四氫呋喃，2-羥乙基四氫呋喃是有價(jià)值的溶劑并且在藥物領(lǐng)域中是有用的。有利地，將這些化合物酸催化分子內(nèi)環(huán)化為其相應(yīng)的THF衍生物允許將THF衍生物與彼此并且與可能仍未反應(yīng)的起始糖醇和己烷多元醇容易分離。

如在優(yōu)選實(shí)施例中提及的，該酸催化劑優(yōu)選選自下組，該組由硫酸、膦酸、碳酸或耐水性非布朗斯特路易斯酸組成。出人意料地發(fā)現(xiàn)，作為均相催化劑存在的膦酸異常良好地起作用，而在大多數(shù)條件下磷酸根本不起作用。還可能是以下情況：例如用于形成糖苷的非均相膦酸催化劑也可以是有用的。

耐水性非布朗斯特路易斯酸是以氫接受布朗斯特酸中的電子的方式接受電子、但是使用不同于氫的受體物種、并且在水存在下耐受水解的分子物種。示例性耐水非布朗斯特路易斯酸是在此由三氟甲磺酸鉍(III)和三氟甲磺酸鈧(III)例示的三氟甲磺酸鹽化合物。其他適合的三氟甲磺酸鹽包括，但不限于，三氟甲磺酸銀(I)、三氟甲磺酸鋅(II)、三氟甲磺酸鎵(III)、三氟甲磺酸釹(III)、三氟甲磺酸鋁、三氟甲磺酸銦(III)、三氟甲磺酸錫(II)、三氟甲磺酸鑭(III)、三氟甲磺酸鐵(II)、三氟甲磺酸釔(III)、三氟甲磺酸鉈(I)、三氟甲磺酸釓(III)、三氟甲磺酸鈥(III)、三氟甲磺酸鐠(III)、三氟甲磺酸銅(II)、三氟甲磺酸釤(III)、三氟甲磺酸鐿(III)水合物、以及三氟甲磺酸鎳(II)。其他合適的耐水性非布朗斯特路易斯酸包括，但不限于，氯化鉍(III)、氯化銦四水合物、氯化錫(II)、氯化鋁六水合物、乙酸銀(I)、硫酸鎘、氧化鑭、氯化亞銅(I)、氯化銅(II)、溴化鋰、和氯化釕(III)。優(yōu)選地該酸催化劑存在于該反應(yīng)混合物中的這些起始材料的0.05％至5％mol/mol的范圍內(nèi)。還另一種替代的酸催化劑是碳酸，其可以在壓力下并且在二氧化碳的存在下進(jìn)行在水中的反應(yīng)中而產(chǎn)生。

這些方法包括將HTO、任何己三醇或者其與或沒有任何殘余的未反應(yīng)糖醇或6C R-糖苷的混合物與酸催化劑組合。在一個(gè)實(shí)踐中，HTO和己三醇可以首先例如通過蒸餾彼此分離。在其他實(shí)踐中，可以使用在雷尼銅下由糖醇或6C R-糖苷的氫解產(chǎn)生的整體反應(yīng)混合物，并且其后通過蒸部分離出隨后的THF衍生物。在其中該酸催化劑是硫酸或非布朗斯特路易斯酸化合物的情況下，優(yōu)選將該反應(yīng)混合物置于小于0.4psi的真空下并且加熱持續(xù)足以將這些己三醇和HTO轉(zhuǎn)化為如以上描述的其對應(yīng)的四氫呋喃衍生物的時(shí)間。當(dāng)該反應(yīng)在碳酸存在下完成時(shí)，它在典型地至少625psi的壓力下進(jìn)行。

在此處提供的方法中，可以改變溫度、壓力、和反應(yīng)時(shí)間。當(dāng)酸催化劑不是產(chǎn)生自CO₂時(shí)，溫度優(yōu)選是在110℃與150℃之間。在使用硫酸或三氟甲磺酸鹽催化劑的方法中，可以改變溫度、壓力、和反應(yīng)時(shí)間。優(yōu)選地，溫度是在120℃與150℃之間。低于120℃的溫度不能提供充足的熱能以進(jìn)行閉環(huán)。大于150℃的溫度引發(fā)不想要的副產(chǎn)物形成。當(dāng)使用三氟甲磺酸鹽例如三氟甲磺酸鉍或三氟甲磺酸鈧作為酸催化劑時(shí)，溫度更優(yōu)選是約130℃。

此外，酸催化的環(huán)化優(yōu)選在真空下發(fā)生以促進(jìn)通過脫水形成的水的去除以及所希望的THF衍生物產(chǎn)物的隨后回收。真空優(yōu)選是在3.0至6.0psi的壓力范圍內(nèi)。低于3.0psi的壓力可能引起具有低沸點(diǎn)和高蒸氣壓的一些希望的THF衍生物蒸發(fā)。高于6.0psi的壓力不能去除在反應(yīng)期間形成的水。更低的壓力例如小于0.4psi、或甚至0.1psi對于具有較低蒸氣壓和/或較高沸點(diǎn)的THF衍生物的隨后的回收是有用的。

合適的反應(yīng)時(shí)間是1至4小時(shí)。在一些實(shí)施例中，這些反應(yīng)在更少的1-2小時(shí)并且在一些實(shí)施例中約1小時(shí)內(nèi)完成。

在此有用的非布朗斯特路易斯酸催化劑全部是耐水的。優(yōu)選地，非布朗斯特路易斯酸催化劑是金屬三氟甲磺酸鹽。優(yōu)選地，非布朗斯特路易斯酸催化劑是均相的。在具體的實(shí)施例中，該非布朗斯特路易斯酸催化劑選自由三氟甲磺酸鉍和三氟甲磺酸鈧組成的組。三氟甲磺酸鹽酸催化劑負(fù)載量優(yōu)選是基于起始多元醇在0.5摩爾百分比與5摩爾百分比之間，并且更優(yōu)選地以基于起始多元醇材料的1摩爾百分比的量存在。

除了以上化合物之外，通過C6糖醇或R-葡萄糖苷的雷尼鎳催化氫化獲得的其他多元醇包括1,2,6己三醇、1,2,5己三醇和1,2,4丁三醇。這些化合物的酸催化環(huán)化主要分別形成1-甲醇四氫吡喃醇、5-甲基四氫呋喃2-甲醇、和3-羥基四氫呋喃。

進(jìn)一步地，還可以在雷尼鎳下將C5糖醇還原為低級多元醇。當(dāng)使用C5糖醇時(shí)，主要的還原多元醇是1,2,5戊三醇。這種化合物的酸催化環(huán)化主要形成四氫呋喃-2甲醇。

如在下表1中示出的，清楚地，多元醇完全轉(zhuǎn)化為其環(huán)化的衍生物是有可能的。如在表1中并且通過某些非限制性實(shí)例證明的，當(dāng)實(shí)現(xiàn)起始糖醇的幾乎完全轉(zhuǎn)化時(shí)，可以由其對應(yīng)的起始多元醇化合物獲得環(huán)化THF衍生物的最高達(dá)83％mol/mol的產(chǎn)率。如在此使用的，“幾乎完全轉(zhuǎn)化”是指在該反應(yīng)中消耗了至少97％的這種起始化合物或這些化合物。

表1

至環(huán)狀衍生物的轉(zhuǎn)化率％

2,5-雙(羥甲基)四氫呋喃以及由這些多元醇制備的其他THF(和吡喃)衍生物可以容易地通過蒸餾與彼此并且與未反應(yīng)的多元醇分離。隨后可以通過與氧化錸催化劑接觸一定時(shí)間和溫度經(jīng)由呋喃環(huán)的氧化將2,5-雙(羥甲基)四氫呋喃轉(zhuǎn)化為1,6己二醇，該時(shí)間和溫度足以將2,5-雙(羥甲基)四氫呋喃轉(zhuǎn)化為1,6己二醇。優(yōu)選地，該氧化錸催化劑進(jìn)一步包括氧化硅。

提供以下實(shí)例以便說明本發(fā)明的各個(gè)方面并且不旨在以任何方式限制本發(fā)明。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以使用這些實(shí)例作為指導(dǎo)以用不同來源的乙酰纖維素紙漿、不同的醇、不同的酸催化劑、不同的氫化催化劑、不同的多元醇混合物、或不同的條件來實(shí)踐本發(fā)明的各個(gè)方面，而不背離所披露的本發(fā)明的范圍。

實(shí)例1：由乙?；挠衩锥捈垵{制備乙基糖苷

通過在PCT公開號WO 2013/044042中描述的方法獲得的乙?；挠衩锥捈垵{用乙醇洗滌，過濾，烘箱干燥，并且研磨。將75毫升的高壓釜式反應(yīng)器裝入2克的洗滌研磨紙漿、40克的變性乙醇、以及0.2克的甲磺酸。將該反應(yīng)器系統(tǒng)加熱到185℃。在達(dá)到設(shè)定溫度后，將反應(yīng)器內(nèi)含物保持在185℃持續(xù)30分鐘。使該反應(yīng)器冷卻至室溫并且過濾內(nèi)含物。將約0.84克的干燥的殘余紙漿從44.14克的濾液中去除。在濾液中的乙基葡萄糖苷作為來自起始溶解紙漿的糖的重量百分比的產(chǎn)率是34％。

實(shí)例2：由乙?；挠衩锥捈垵{制備甲基糖苷

乙酰化的玉米稈紙漿用乙醇洗滌，過濾，烘箱干燥，并且研磨。將75毫升的高壓釜式反應(yīng)器裝入2克的洗滌研磨紙漿、40克的甲醇、以及0.2克的甲磺酸。將該反應(yīng)器系統(tǒng)加熱到185℃。在達(dá)到設(shè)定溫度后，將反應(yīng)器內(nèi)含物保持在185℃持續(xù)30分鐘。使該反應(yīng)器冷卻至室溫并且過濾內(nèi)含物。將約0.93克的干燥的殘余紙漿從44.72克的濾液中去除。在濾液中的單甲基葡萄糖苷作為紙漿中的起始糖的摩爾百分比的產(chǎn)率是45％。

實(shí)例3：由乙酰化的玉米稈紙漿制備甲基糖苷-各種酸

使用各種反應(yīng)時(shí)間和溫度和各種酸遵循在實(shí)例2中描述的程序，產(chǎn)生在表2中示出的單甲基葡萄糖苷的摩爾產(chǎn)率。EM-99是支鏈的十二烷基苯磺酸(作為EM-99出售)，LAS-99是烷基苯磺酸(作為LAS-99出售)，pTSA是對-甲苯磺酸，MSA是甲磺酸。

表2

實(shí)例4：由甲基葡萄糖苷制備山梨糖醇-低溫

將80.1克的甲基葡萄糖苷、10.1克的Ru/C、和300毫升的水的混合物加入到裝配有溫度和壓力控制器的高壓釜式反應(yīng)器內(nèi)。通過氫氣鼓泡穿過汲取管3次來去除空氣。在室溫下在850psi下裝入氫氣。將該混合物加熱至140℃并在該溫度下保持3小時(shí)。使該反應(yīng)器冷卻至室溫并且釋放剩余的氫氣。將反應(yīng)器內(nèi)含物過濾以去除催化劑。在真空下蒸發(fā)濾液以獲得小于5％產(chǎn)率的山梨糖醇以及大量的未反應(yīng)的甲基葡萄糖苷。)

實(shí)例5：由甲基葡萄糖苷制備山梨糖醇-高溫

將80.1克的甲基葡萄糖苷、10.1克的Ru/C、和300毫升的水的混合物加入到裝配有溫度和壓力控制器的高壓釜式反應(yīng)器內(nèi)。通過氫氣鼓泡穿過汲取管3次來去除空氣。在室溫下在850psi下裝入氫氣。將該混合物加熱至165℃并在該溫度下保持3小時(shí)。使該反應(yīng)器冷卻至室溫并且釋放剩余的氫氣。將反應(yīng)器內(nèi)含物過濾以去除催化劑。在真空下蒸發(fā)濾液以獲得97％產(chǎn)率的山梨糖醇以及少量的未反應(yīng)的甲基葡萄糖苷。

實(shí)例6：由甲基葡萄糖苷制備山梨糖醇

將80.1克的甲基葡萄糖苷、10.1克的Ru/C、和300毫升的水的混合物加入到裝配有溫度和壓力控制器的高壓釜式反應(yīng)器內(nèi)。通過氫氣鼓泡穿過汲取管3次來去除空氣。在室溫下在850psi下裝入氫氣。將該混合物加熱至180℃并在該溫度下保持3小時(shí)。使該反應(yīng)器冷卻至室溫并且釋放剩余的氫氣。將反應(yīng)器內(nèi)含物過濾以去除催化劑。在真空下蒸發(fā)濾液以獲得100％產(chǎn)率的山梨糖醇。

實(shí)例7：在水中用海綿銅催化劑由甲基葡萄糖苷制備1,2,5,6己四醇-對比實(shí)例

將80.1克的甲基葡萄糖苷、24.8克的海綿銅、和300毫升的水的混合物加入到裝配有溫度和壓力控制器的高壓釜式反應(yīng)器內(nèi)。通過氫氣鼓泡穿過汲取管3次來去除空氣。在室溫下在850psi下裝入氫氣。將該混合物加熱至225℃并在該溫度下保持3小時(shí)。使該反應(yīng)器冷卻至室溫并且釋放剩余的氫氣。將反應(yīng)器內(nèi)含物過濾以去除催化劑。在真空下蒸發(fā)濾液以獲得1,2,5,6-己四醇(15％wt/wt)和山梨糖醇(85％wt/wt)。

實(shí)例8：在水中用雷尼銅由山梨糖醇制備1,2,5,6己四醇低壓

將雷尼銅催化劑裝載到固定床反應(yīng)器系統(tǒng)中。該反應(yīng)器裝入在600psi下的氫氣，并且將氫氣流動速率保持在1000毫升/分鐘。將該反應(yīng)器加熱到225℃。以LHSV＝0.5的速率通過該反應(yīng)器系統(tǒng)進(jìn)料50％wt/wt山梨糖醇和水的溶液。山梨糖醇的轉(zhuǎn)化率是98.5％，具有5.8％的1,2,5,6-己四醇重量產(chǎn)率。

實(shí)例9：在水中用雷尼銅由山梨糖醇制備1,2,5,6己四醇-高壓

如在實(shí)例7中的將雷尼銅催化劑裝載到固定床反應(yīng)器系統(tǒng)中。在1800psi下裝入氫氣，并且將氫氣流動速率保持在1000毫升/分鐘。將該反應(yīng)器加熱到205℃。再次，以LHSV＝0.5的速率通過反應(yīng)器系統(tǒng)進(jìn)料50％wt/wt山梨糖醇和水的溶液。山梨糖醇的轉(zhuǎn)化率是73％，具有28.8％的1,2,5,6-己四醇選擇性重量產(chǎn)率。其他多元醇存在但沒有被量化。

實(shí)例10在水/丙二醇中用雷尼銅由山梨糖醇制備1,2,5,6-己四醇

如在實(shí)例8和9中描述的，在210℃以及1800psi的壓力下使如在表3中示出的含有25％wt/wt山梨糖醇、約25％wt/wt的水以及約50％重量的丙二醇的溶液穿過雷尼銅固定床反應(yīng)器系統(tǒng)。對于丙二醇(PG)、乙二醇(EG)、1,2己二醇(1,2-HDO)、1,2丁二醇(1,2-BDO)、1,2,6己三醇(1,3,6-HTO)、1,4,5己三醇(1,4,5-HTO)和1,2,5,6己四醇(1,2,5,6-HTO)分析所產(chǎn)生的反應(yīng)混合物，其中在表4中示出結(jié)果。

表3

表4

實(shí)例11：用硫酸將1,2,5,6己四醇轉(zhuǎn)化為2,5-雙(羥甲基)四氫呋喃

在真空(約20托)下在120℃使0.6克的濃硫酸和36克的1,2,5,6-己四醇的溶液反應(yīng)1小時(shí)。將該溶液冷卻至室溫并且然后通過加入50毫升的水和2克的碳酸鈣來中和。過濾該溶液并且然后在真空下濃縮以獲得約96％的2,5-雙(羥甲基)四氫呋喃產(chǎn)率。

實(shí)例12：用三氟甲磺酸鉍將1,2,5,6己四醇轉(zhuǎn)化為2,5-雙(羥甲基)四氫呋喃

在真空(小于5托)下在130℃使110毫克的三氟甲磺酸鉍以及151.41克的含有33％wt/wt的1,2,5,6-己四醇的山梨糖醇?xì)浣饣旌衔锏娜芤悍磻?yīng)2小時(shí)。將該溶液冷卻至室溫。通過高效液相色譜法(HPLC)分析的樣品示出了該1,2,5,6-己四醇的完全轉(zhuǎn)化并且表明獲得93.4％的2,5-雙(羥甲基)四氫呋喃的理論產(chǎn)率。

實(shí)例13：用三氟甲磺酸鈧將1,2,5,6己四醇轉(zhuǎn)化為2,5雙(羥甲基)四氫呋喃

在真空(小于5托)下在130℃使89毫克的三氟甲磺酸鈧以及163.57克的含有33％wt/wt的1,2,5,6-己四醇的山梨糖醇?xì)浣饣旌衔锏娜芤悍磻?yīng)2小時(shí)。將該溶液冷卻至室溫。通過HPLC分析的樣品示出了該1,2,5,6-己四醇的完全轉(zhuǎn)化并且表明獲得91.3％的2,5-雙(羥甲基)四氫呋喃的理論產(chǎn)率。

實(shí)例14：用三氟甲磺酸鉍將1,2,5,6己四醇轉(zhuǎn)化為2,5-雙(羥甲基)四氫呋喃

在真空(200托)下在130℃使544毫克的1,2,5,6己四醇和24毫克的三氟甲磺酸鉍的混合物反應(yīng)2小時(shí)。將所產(chǎn)生的殘余物冷卻至室溫。通過氣相色譜法分析的樣品表明該殘余物含有1.24％(按重量計(jì))的起始己-1,2,5,6-四醇和61.34％(按重量計(jì))的希望的(四氫呋喃-2,5,-二基)二甲醇。

實(shí)例14：用膦酸將1,2,5,6己四醇轉(zhuǎn)化為2,5-雙(羥甲基)四氫呋喃

向配備有PTFE涂覆的磁力攪拌棒的三頸的500mL圓底燒瓶中裝入300g的由～42wt.％的1,2,5,6-己四醇構(gòu)成的中間相的灰白色油和3.44g的膦酸(H₃PO₃，相對于HTO為5mol％)。一個(gè)頸用磨口玻璃接頭加蓋，中間的頸用裝配有熱電偶的套設(shè)的熱電偶套管適配器加蓋，并且最后一個(gè)頸用附接到干冰冷卻的250mL的梨形接收器上的短路徑冷凝器加蓋。在劇烈攪拌的同時(shí)，在真空(20托)下將該混合物加熱至150℃持續(xù)4小時(shí)。在這段時(shí)間之后，破壞真空，并且將殘余的淺色的油冷卻并且稱重，提供了3.06g。GC分析表明95mol％的HTO已經(jīng)被轉(zhuǎn)化并且對于2,5-雙(羥甲基)四氫呋喃的選擇性產(chǎn)率是88％mol/mol。

實(shí)例16：由1,2,5戊三醇制備四氫呋喃-2-甲醇

在真空(200托)下在130℃使1.05克的戊-1,2,5-三醇和57毫克的三氟甲磺酸鉍的混合物反應(yīng)2小時(shí)。將所產(chǎn)生的殘余物冷卻至室溫。通過氣相色譜法分析的樣品表明該殘余物含有36.24％(按重量計(jì))的起始戊-1,2,5-三醇和50.37％(按重量計(jì))的希望的(四氫呋喃-2-基)甲醇。

實(shí)例17：由1,2,4丁三醇制備3-四氫呋喃醇

在真空(200托)下在130℃使1.00克的1,2,4丁三醇和62毫克的三氟甲磺酸鉍的混合物反應(yīng)2小時(shí)。將所產(chǎn)生的殘余物冷卻至室溫。通過氣相色譜法分析的樣品表明該殘余物含有12.56％(按重量計(jì))的起始丁-1,2,4-三醇和76.35％(按重量計(jì))的希望的四氫呋喃-3-醇。

實(shí)例18：由1,2,5己三醇制備5-甲基四氫呋喃-2-甲醇

在真空(200托)下在130℃使817毫克的1,2,5己三醇和40毫克的三氟甲磺酸鉍的混合物反應(yīng)2小時(shí)。將所產(chǎn)生的殘余物冷卻至室溫。通過氣相色譜法分析的樣品表明該起始己-1,2,5-三醇被完全轉(zhuǎn)化并且該殘余物含有75.47％(按重量計(jì))的希望的甲基四氫呋喃-2-甲醇。還以7.42％的重量產(chǎn)率產(chǎn)生的是異構(gòu)體2-甲基-4-四氫吡喃醇。

實(shí)例19對于環(huán)化的通用分析方案

在完成如在實(shí)例11-18中描述的反應(yīng)物脫水環(huán)化時(shí)，取出反應(yīng)混合物的樣品并且用足夠的水稀釋以產(chǎn)生1-5mg/mL的溶液。然后使其等分部分經(jīng)受使用安捷倫(Agilent)系列儀器并且使用以下方案的用于定量的高效液相色譜法(HPLC)：將10μL樣品注入到300mm×7.8mm有機(jī)酸柱上，該柱用5mM硫酸流動相預(yù)平衡并且在0.800mL/min的速率下流動。維持流動等度并且分子目標(biāo)物以通過折射率檢測器(RID)確定的特征時(shí)間從該柱洗脫。對于每種分析物的定量方法在注射之前建立，施用具有至少0.995的相關(guān)系數(shù)的線性回歸分析。