一种从醛糖制备阿拉伯糖的方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

A Method of Preparing Arabic Sugar from Aldose

The invention discloses a method for preparing arabinose from aldose. In the presence of oxygen, the bond breaking oxidation reaction of aldose with molybdic acid catalyst is carried out to obtain the arabinose. For the first time, the invention provides a very cheap and efficient method for producing arabinose from aldose. The method has mild reaction conditions, high activity and high solvent recovery rate, few by-products and high yield of target products as high as 93%. The catalyst is cheap and easy to obtain, good stability, using molecular oxygen as oxidant, green and environmental protection. Moreover, the method has very low requirements for equipment, low investment in equipment, and has very important application value.

【技术实现步骤摘要】
一种从醛糖制备阿拉伯糖的方法
本专利技术属于化学合成领域，具体涉及一种从醛糖制备阿拉伯糖的方法。
技术介绍
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％。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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专利技术的方法进行说明，但本专利技术并不局限于此，凡在本专利技术的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。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(ShimadzuLC-20A，示差折光检测器；色谱柱为ShodexSUGARSH-1011柱；分析条件：0.01MH2SO4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％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述醛糖包括单糖和/或多糖。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述单糖选自下述至少一种：葡萄糖、甘露糖、半乳糖和阿罗糖；所述多糖选自下述至少一种：淀粉、麦芽糖、菊粉、蔗糖、纤维二糖和纤维素。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：所述钼酸催化剂选自下述至少一种：钼酸、磷钼酸、硅钼酸以及钼酸盐、磷钼酸盐和硅钼酸盐。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：所述钼酸催化剂的用量为所述醛糖质量的2％...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海超，顾方伟，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京,11