木糖醇的制备方法技术

本文中提供了包括将反应物基质氧化性脱羧基的制备木糖醇的方法。该氧化性脱羧基以两种方式的其中一种进行。在第一种方式中，通过电化学方法来进行氧化性脱羧基，优选为反应物基质的阳极氧化性脱羧基。在第二种方式中，通过一系列氧化－还原化学反应来进行反应物基质的氧化性脱羧基。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种。特别地，本专利技术提供了包括将化合物氧化性脱羧基(oxidative decarboxylation)的木糖醇制备方法。背景木糖醇是存在于许多水果和蔬菜中和在正常的新陈代谢期间在人体中产生的一种天然形成的5个碳的糖醇。木糖醇还是一种重要的工业产品，并且被广泛用于制备糖果食品，包括无糖的口香糖、清新薄荷糖和干硬糖果，以及用于牙齿护理产品、促进健康的产品、药品等。木糖醇的某些特性使得其在许多场合中，特别是在加糖食品的制备中成为一种吸引人的甜味剂或糖替代物。例如，木糖醇是无毒的并且具有近似与具有约2.4kcal/g的较低含热量的蔗糖相同的甜度。木糖醇与葡萄糖独立地被新陈代谢并且可以被非-胰岛素依赖性的糖尿病安全地消耗、具有非常低的肝胰岛素指数，并且被报导在糖尿病中具有抗生酮作用。木糖醇晶体含有吸热溶液并且当溶解于口腔中时产生了凉爽的感觉。也据信木糖醇是止龋的并且甚至是防龋的，并且据信其不会被产生斑点的口腔微生物群体利用。事实上，木糖醇代替蔗糖的使用已经关系到蛀牙(dental carriers)牙齿载体的减少。总的来说，木糖醇是一种令人希望的甜味剂。通常通过采用多种天然原料，尤其是含有木聚糖的原料的方法来制备木糖醇。可以通过多种方法获得木糖醇，这些方法包括如披露于美国专利Nos.2,989,569、3,558,725和4,008,285中的将从半纤维素(木聚糖或阿拉伯木聚糖)水解产物中分离的木糖氢化。半纤维素水解产物中的D-木糖的催化氢化保留了木糖醇的主要工业源。主要通过半纤维素(木聚糖或阿拉伯木聚糖)的水解来进行D-木糖的工业生产。然而，许多用于制备木糖醇的这些方法昂贵或者费时，并且已经提出了许多选择性的木糖醇合成方法。这些包括多种合成化学方法、微生物的使用和例如发酵的方法。然而，尽管有这些发展，但需要以低成本和制得高纯度产品的方式制备木糖醇。在其制备期间减少所产生的废物也是令人希望的。考虑到特别是由于其作为甜味剂的特性和治疗效果而因此日益增多地使用木糖醇，因此不断地需要制备木糖醇的方法。概述提供了包括将反应物基(reactant substrate)质氧化性脱羧基的制备木糖醇的方法。优选地，以两种方式的其中一种来进行该氧化性脱羧基。在第一个实施方案中，通过电化学方法来进行氧化性脱羧基，优选为反应物基质的阳极氧化性脱羧基。在第二个实施方案中，通过一种或多种化学反应来进行反应物基质的氧化性脱羧基。广泛种类的反应物基质可被用于实践制备木糖醇的方法。该反应物基质可以是用于氧化性脱羧基反应的起始原料，或者可以由任何合适的前体材料制得。优选的前体材料是包含吡喃糖或呋喃糖环结构的糖醛酸。在一些实施方案的某些方面中，可以将一种或多种前体材料进行一种或多种化学反应例如氧化反应、还原反应或者水解反应，以制得合适的反应物基质。附图说明图1示出了根据一些实施方案制备木糖醇的总反应方案10′。反应方案10′包括提供包含糖醛酸部分(moiety)的反应物基质50′并且将该反应物基质氧化性脱羧基55′的步骤。合适的反应物基质包括在一定的反应条件下进行所希望的脱羧基反应的含有糖醛酸的反应物基质。在一个实施方案中，制备木糖醇的方法包括以下步骤提供包含糖醛酸部分的反应物基质50′并且通过合适的反应物基质的电化学氧化性脱羧基将该反应物基质氧化性脱羧基55′。优选地，反应物基质在吡喃糖或呋喃糖环结构中包含糖醛酸部分。在一个选择性实施方案中，制备木糖醇的方法包括以下步骤提供包含糖醛酸部分的反应物基质50′并且通过合适的反应物基质的化学氧化性脱羧基将该反应物基质氧化性脱羧基55′。优选地，第二个实施方案的反应物基质包含L-古洛糖酸部分。氧化性脱羧基步骤55′制得了木糖醇中间体化合物60′，或者选择性地制得木糖醇或者可用于制备木糖醇的另一种化合物。可以制得多种木糖醇中间体化合物，并且根据第一个实施方案制得的木糖醇中间体化合物可以与按照根据第二个实施方案的方法制得的木糖醇中间体化合物相同或不同。反应物基质50′可以作为起始原料提供，或者可以由一种或多种前体材料获得。在图1中，制备木糖醇的方法10′进一步包括以下步骤提供起始原料20′、将起始原料20′化学改性25′以获得第一前体材料30′、将第一前体材料30′化学改性35′以获得第二前体材料40′，和将第二前体材料40′化学改性45′以得到反应物基质50。将木糖醇中间体60′化学改性65′以制得包含木糖醇的反应产物70′。优选地，该反应产物包含产量至少为木糖醇的理论产量的20％的木糖醇。起始原料、前体材料或木糖醇中间体的化学改性可以表示将材料的化学结构改性的任何合适的反应或系列反应，这些包括氧化反应、还原反应、水解或缩合反应。在第一个实施方案的一个优选方面中，制备木糖醇的方法包括将D-葡糖醛酸反应物基质、D-呋喃果糖醛酸基糖醛酸(D-fructofuranosyl uronic acid)反应物基质或者L-古洛糖酸反应物基质电化学氧化性脱羧基以制得木糖醇中间体的步骤。优选地，该方法包括通过阳极脱羧基将反应物基质氧化性脱羧基的步骤，其中反应物基质选自D-葡糖醛酸盐的糖基氟化物、糖苷、低聚糖、多糖或者1-磷酸酯。氧化性脱羧基步骤制得了木糖醇中间体化合物。木糖醇中间体优选是二醛或二羰基结构，随后优选采用氢化催化剂和氢气将其还原以得到包含木糖醇的产品。在第二个实施方案的一个优选方面中，制备木糖醇的方法包括将D-葡糖醛酸反应物基质氧化性脱羧基以制得二醛木糖醇中间体例如D-木-戊-1，5-二糖(D-xylo-pent-1，5-diose)的步骤。该氧化性脱羧基步骤制得了优选为二醛或二羰基结构的第一木糖醇中间体化合物。在第二个实施方案的另一个优选方面中，制备木糖醇的方法包括将L-古洛糖酸反应物基质氧化性脱羧基以制得木糖醇中间体例如L-木糖，从而制得优选为二醛或二羰基结构的第二木糖醇中间体。优选地，在第二个实施方案的所有方面中例如通过还原/脱氢反应将木糖醇中间体进一步化学改性，以制得包含木糖醇的反应产物。附图简述图1表示用于木糖醇合成的总反应过程。图2表示用于木糖醇合成的包括电化学氧化性脱羧基的两种反应过程。图3表示根据图2的过程的反应方案。图4表示用于木糖醇合成的包括化学氧化性脱羧基过程的两种反应过程。图5表示根据图4的第一过程的反应方案。图6表示根据图4的第二过程的反应方案。优选实施方案的详述出于预期的目的或作用，关于数量而使用的术语“约”或“基本上”是指在所述数量中与所述数量相当的变化，例如与所述数量无实质不同的数量。由术语“约”或“基本上”修饰的数量变化或关系包括基于在本领域普通技术人员所阅读的说明书中包含的总原则上的变化。本文中使用的术语“D-呋喃果糖醛酸基酸化合物(D-fructuronofuranosylacid compound)”和“D-吡喃葡糖醛酸基酸化合物(D-glucuronopyranosyl acidcompound)”包括其糖苷、聚合物或低聚物以及衍生物和盐，除非另外说明。本文中使用的术语“D-葡糖醛酸化合物”包括其优选带有保护的还原末端的糖苷、聚合物或低聚物，以及其衍生物和盐。本文中使用的术语“吡喃葡萄糖化合物”包括其糖苷，α-、β-和α，β-吡喃葡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备木糖醇的方法，其包括以下步骤：ａ．将糖醛酸化合物脱羧基以制得木糖醇中间体，和ｂ．将木糖醇中间体氢化以制得木糖醇。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯N比米勒，乔纳森A斯特普利，
申请(专利权)人：珀杜研究基金会，
类型：发明
国别省市：US[美国]