CN108864215B - 一种从醛糖制备阿拉伯糖的方法 - Google Patents

一种从醛糖制备阿拉伯糖的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108864215B
CN108864215B CN201810607730.6A CN201810607730A CN108864215B CN 108864215 B CN108864215 B CN 108864215B CN 201810607730 A CN201810607730 A CN 201810607730A CN 108864215 B CN108864215 B CN 108864215B
Authority
CN
China
Prior art keywords
arabinose
aldose
molybdic acid
oxygen
acid catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810607730.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108864215A (zh
Inventor
刘海超
顾方伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Peking University
Original Assignee
Peking University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peking University filed Critical Peking University
Priority to CN201810607730.6A priority Critical patent/CN108864215B/zh
Publication of CN108864215A publication Critical patent/CN108864215A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108864215B publication Critical patent/CN108864215B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H3/00—Compounds containing only hydrogen atoms and saccharide radicals having only carbon, hydrogen, and oxygen atoms
    • C07H3/02—Monosaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H1/00—Processes for the preparation of sugar derivatives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H1/00—Processes for the preparation of sugar derivatives
    • C07H1/02—Phosphorylation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)

Abstract

本发明的公开了一种由醛糖制备阿拉伯糖的方法。该方法是在在氧气存在下，使醛糖在钼酸催化剂的作用下进行断键氧化反应，得到所述阿拉伯糖。本发明首次提出了一种非常廉价、高效的以醛糖为原料生产阿拉伯糖的方法。该方法反应条件温和，活性高，溶剂回收率高；副产物量很少，目标产物收率高达93％；催化剂廉价易得，稳定性好，以分子氧作为氧化剂，绿色环保；且该方法对设备要求很低，设备投资小，具有十分重要的应用价值。

Description

一种从醛糖制备阿拉伯糖的方法
技术领域
本发明属于化学合成领域，具体涉及一种从醛糖制备阿拉伯糖的方法。
背景技术
化石能源的快速消耗所带来的能源和环境问题日益受到各国的重视。研究可再生的清洁能源替代传统的化石能源上升到主要发达国家的国家战略。可再生能源包括核能、太阳能、风能、潮汐能、生物质能等等。木质纤维素是地球上生物质能最广泛的存在形式。木质纤维素主要包含35-50％纤维素、20-35％半纤维素和10-25％木质素，纤维素通过纤维素水解酶或者酸催化的方法水解得到大量的葡萄糖。葡萄糖是生物质催化转化的最重要的平台化合物之一。
D-阿拉伯糖是一种重要的单糖，主要用于D-核糖的生产。D-核糖是一种主要的戊糖，是生物体内遗传物质核糖核酸、脱氧核糖核酸及若干辅酶和维生素的组成成分，在生物体内具有重要的生理生化功能，广泛应用食品、医药和化妆品等领域。D-阿拉伯糖自然界中的含量较少，目前阿拉伯糖生产的主要方法是葡萄糖酸氧化降解。近年来也有少量的文献报道采用光催化氧化的方法从葡萄糖制备阿拉伯糖。李灿等人报道了Cu-TiO2催化剂光催化转化葡萄糖得到40.7％的转化率和85.9％的阿拉伯糖摩尔选择性。韩布兴等人以CdS为光催化剂，葡萄糖转化率10％左右，阿拉伯糖的选择性为70％。
发明内容
本发明的目的是提供一种由醛糖制备阿拉伯糖的方法。该方法是在钼酸催化和氧气参与下，通过碳碳键断裂得到高收率的阿拉伯糖产物。
本发明所提供的一种由醛糖制备阿拉伯糖的方法，包括如下步骤：
在氧气存在下，使醛糖在钼酸催化剂的作用下进行断键氧化反应，得到阿拉伯糖。
上述方法中，所述醛糖包括但不限于如葡萄糖、甘露糖、半乳糖和阿罗糖等单糖，淀粉、麦芽糖、菊粉、蔗糖、纤维二糖和纤维素等多糖。
上述方法中，所述钼酸催化剂包括钼酸、磷钼酸、硅钼酸以及所对应的钼酸盐(如钼酸锂)、磷钼酸盐(如磷钼酸钠)、硅钼酸盐。
上述方法中，所述氧化反应在有机溶剂中进行，所述有机溶剂可选择甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和二氧六环中至少一种。
上述方法中，所述反应的温度可为40-70℃，具体可为40℃、50℃、60℃或70℃；所述反应的时间可为1-20h，具体可为20h、8h、2h、1h，优选2-4h。所述反应优选在搅拌状态下进行。
上述方法中，所述钼酸催化剂的用量可为所述醛糖质量的2％-50％，优选为10％。
所述醛糖质量为所述有机溶剂质量的1％-10％，优选为1％。
所述氧气的分压为1-20bar。
本发明首次提出了一种非常廉价、高效的以醛糖为原料生产阿拉伯糖的方法。该方法反应条件温和，活性高，溶剂回收率高；副产物量很少，目标产物收率高达93％；催化剂廉价易得，稳定性好，以分子氧作为氧化剂，绿色环保；且该方法对设备要求很低，设备投资小，具有十分重要的应用价值。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明，但本发明并不局限于此，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中所述主体是以葡萄糖为原料制备阿拉伯糖。同时也涉及从甘露糖、半乳糖等其他原料制备阿拉伯糖。
产物的检测在高效液相色谱上进行(Shimadzu LC-20A，示差折光检测器；色谱柱为Shodex SUGAR SH-1011柱；分析条件：0.01M H2SO4为流动相,1ml/min,50℃)。该条件下，阿拉伯糖保留时间为7.6min，葡萄糖保留时间为6.7min，甘露糖保留时间为7.0min。
实施例1、钼酸催化剂催化葡萄糖制备阿拉伯糖
按照如下步骤制备阿拉伯糖：在50mL反应釜中依次加入0.50g葡萄糖，0.01g钼酸催化剂，20mL甲醇，密封反应釜后充入氧气(氧气分压为10bar)，搅拌并快速加热至50℃，保持1h。将自然冷却后得到的混合物使用水进行稀释并定容到100mL。定容后的溶液经检测得葡萄糖的转化率为66％，阿拉伯糖的收率为63％。
实施例2、钼酸催化剂催化葡萄糖制备阿拉伯糖
按照如下步骤制备阿拉伯糖：在50mL反应釜中依次加入0.50g葡萄糖，0.01g钼酸锂催化剂，20mL甲醇，密封反应釜后充入氧气(氧气分压为10bar)并快速加热至50℃，保持2h。将自然冷却后得到的混合物使用水进行稀释并定容到100mL。定容后的溶液经检测得葡萄糖的转化率为95％，阿拉伯糖的收率为93％。
实施例3、磷钼酸钠催化剂催化葡萄糖制备阿拉伯糖
按照如下步骤制备阿拉伯糖：在50mL反应釜中依次加入0.50g葡萄糖，0.01g磷钼酸钠催化剂，20mL甲醇，密封反应釜后充入氧气(氧气分压为10bar)并快速加热至70℃，保持2h。将自然冷却后得到的混合物使用水进行稀释并定容到100mL。定容后的溶液经检测得葡萄糖的转化率为90％，阿拉伯糖的收率为88％。
实施例4、钼酸催化剂催化甘露糖制备阿拉伯糖
按照如下步骤制备阿拉伯糖：在50mL反应釜中依次加入0.50g甘露糖，0.01g钼酸催化剂，20mL甲醇，密封反应釜后充入氧气(氧气分压为10bar)，搅拌并快速加热至50℃，保持2h。将自然冷却后得到的混合物使用水进行稀释并定容到100mL。定容后的溶液经检测得葡萄糖的转化率为89％，阿拉伯糖的收率为87％。
实施例5钼酸催化剂催化麦芽糖制备阿拉伯糖
按照如下步骤制备阿拉伯糖：在50mL反应釜中依次加入0.50g麦芽糖，0.01g钼酸催化剂，20mL甲醇，密封反应釜后充入氧气(氧气分压为10bar)，搅拌并快速加热至70℃，保持4h。将自然冷却后得到的混合物使用水进行稀释并定容到100mL。定容后的溶液经检测得麦芽糖的转化率为80％，阿拉伯糖的收率为75％。

Claims (6)

1.一种由醛糖制备阿拉伯糖的方法，包括如下步骤：
在氧气存在下，使醛糖在钼酸催化剂的作用下进行氧化反应，得到所述阿拉伯糖；
所述醛糖选自下述至少一种：葡萄糖、甘露糖和麦芽糖；
所述钼酸催化剂选自下述至少一种：钼酸、磷钼酸、钼酸盐和磷钼酸盐；所述钼酸催化剂的用量为所述醛糖质量的2%-10%；
所述氧气的分压为10 bar。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述钼酸催化剂的用量为所述醛糖质量的10%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氧化反应的温度为40-70℃；所述氧化反应的时间为1-20h。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：所述氧化反应在搅拌状态下进行。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：所述氧化反应在有机溶剂中进行，所述有机溶剂选择甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和二氧六环中至少一种。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述醛糖质量为所述有机溶剂质量的1%-10%。
CN201810607730.6A 2018-06-13 2018-06-13 一种从醛糖制备阿拉伯糖的方法 Active CN108864215B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810607730.6A CN108864215B (zh) 2018-06-13 2018-06-13 一种从醛糖制备阿拉伯糖的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810607730.6A CN108864215B (zh) 2018-06-13 2018-06-13 一种从醛糖制备阿拉伯糖的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108864215A CN108864215A (zh) 2018-11-23
CN108864215B true CN108864215B (zh) 2020-06-19

Family

ID=64338282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810607730.6A Active CN108864215B (zh) 2018-06-13 2018-06-13 一种从醛糖制备阿拉伯糖的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108864215B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101450956A (zh) * 2007-12-07 2009-06-10 山东福田药业有限公司 一种提高核糖纯度的方法
CN102575301A (zh) * 2010-01-27 2012-07-11 科学与工业研究委员会 将木质纤维素转化为增值化学品的一锅单步水解方法
CN102807593A (zh) * 2012-06-21 2012-12-05 白心亮 一种甘露糖的制备方法
CN103288887A (zh) * 2013-06-04 2013-09-11 北京大学 一种由醛糖制备酮糖的方法
CN103710472A (zh) * 2012-09-28 2014-04-09 财团法人工业技术研究院 糖产物及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101450956A (zh) * 2007-12-07 2009-06-10 山东福田药业有限公司 一种提高核糖纯度的方法
CN102575301A (zh) * 2010-01-27 2012-07-11 科学与工业研究委员会 将木质纤维素转化为增值化学品的一锅单步水解方法
CN102807593A (zh) * 2012-06-21 2012-12-05 白心亮 一种甘露糖的制备方法
CN103710472A (zh) * 2012-09-28 2014-04-09 财团法人工业技术研究院 糖产物及其制备方法
CN103288887A (zh) * 2013-06-04 2013-09-11 北京大学 一种由醛糖制备酮糖的方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Epimerizaiton of carbohydrates catalyzed by molybdate ions.;Vojtech Bilik, et al.,;《Angew. Chem. internat. Edit》;19711231;第10卷(第12期);第909页 *
Selective conversion of aqueous glucose to value-added sugar aldose on TiO2-based photocatalysts.;Ruifeng Chong, et al.,;《Journal of Catalysis》;20140504;第314卷;第101–108页. *
Silica and zirconia supported tungsten, molybdenum and gallium oxide catalysts for the synthesis of furfural.;Prasenjit Bhaumik, et al.,;《Catal. Sci. Technol.,》;20140616;第4卷;第2904–2907页. *
Simultaneous and selective transformation of glucose to arabinose and nitrosobenzene to azoxybenzene driven by visible-light.;Baowen Zhou, et al.,;《Green Chem.,》;20160415;第18卷;第3852-3857页. *
The effect of microwave irradiation on Mo(VI) catalyzed transformations of reducing saccharides.;Zuzana, et al.,;《Carbohydrate Research》;20060605;第341卷;第2131–2134页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108864215A (zh) 2018-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hegner et al. Conversion of cellulose to glucose and levulinic acid via solid-supported acid catalysis
KR101415682B1 (ko) 폴리하이드록시 화합물로부터 에틸렌 글리콜을 제조하는 방법
JP4604194B2 (ja) 触媒を用いたセルロースの加水分解方法および触媒を用いたグルコースの生産方法
US20070125369A1 (en) Process for converting anhydrosugars to glucose and other fermentable sugars
CN101012387A (zh) 高效纤维素生物质生产液体燃料工艺
KR20170097606A (ko) 디올의 제조 방법
CN110270366B (zh) 一种用于催化葡萄糖异构化高活性催化剂的制备方法
CN105777523B (zh) 一种温和条件下由糖类制备乳酸的方法
JP7184132B2 (ja) アルコールの製造方法
CN109535109A (zh) 一种木质纤维定向液化制备5-羟甲基糠醛的方法
CN103275096A (zh) 一种基于纤维素制备异山梨醇的方法
Jiang et al. “One-pot” conversions of carbohydrates to 5-hydroxymethylfurfural using Sn-ceramic powder and hydrochloric acid
CN110003010A (zh) 一种直接利用木糖制备乙酰丙酸酯的方法
CN109761938A (zh) 一种催化5-羟甲基糠醛一步还原醚化的方法
CN110407779B (zh) 以生物质为原料制备5-羟甲基糠醛的方法
KR20100096408A (ko) 해조류 추출물로부터 불균일계 촉매를 이용한 가수분해를 통해 바이오 연료를 제조하는 방법
CN107556272B (zh) 一种催化糠醛和乙醇氧化缩合制备2-呋喃丙烯醛的方法
CN108864215B (zh) 一种从醛糖制备阿拉伯糖的方法
CN112371185A (zh) 一种多酸催化剂及其制备方法和用途
CN106831367B (zh) 一种催化氧气氧化生物质制备含氧化学品的方法
CN105622419A (zh) 一种碳水化合物制备乙醇酸酯的方法
JP2009296919A (ja) セルロース系バイオマスの液化方法
CN106902877A (zh) 一种多酸催化剂及其制备方法和使用方法
JP6900801B2 (ja) カルボン酸エステル又はカルボン酸の製造方法
Quereshi et al. Catalytic conversion of lignocellulosic biomass into fuels and value-added chemicals

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant