糖的差向异构化制造技术

本发明专利技术涉及一种在由微米尺寸的通道网络组成的微装置中、在含钼催化剂的存在下，进行糖的差向异构化的方法。还涉及一种由微米尺寸的通道网络组成的微装置在糖的差向异构化反应和得到的差向异构化糖的寡聚化中的应用，优选所述寡聚得到甘露寡聚糖。

【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通过使用由微米尺寸的通道网络组成的微装置进行糖的差向异构化和/或寡聚化的方法，优选制备甘露糖和/或甘露寡聚物。
技术介绍
为了持续提高更多人口的物质生活标准，很有必要用更少的资源实现更多的效果。因此，有一种倾向是出于对规模效益的渴望，构建和生产规模较小的产品。最近，科学家已经了解到，不仅仅是电子设备，机械设备也可以小型化和批量制造，这给机械世界所带来的益处，等同于集成电路技术之于电子世界。糖的差向异构化反应为众所周知，尤其为人熟悉的是葡萄糖可采用钥催化剂差向 异构化得到葡萄糖和甘露糖的平衡混合物。该反应最早见述于V. Bilik的Chem. Zvesti,26,183-186(1972);同时在1977年6月14日公开的美国专利US4，029，878中，包含了对使用该催化反应的方法的描述。美国专利US4，029，878中给出的合适的钥催化剂的例子包括钥酸、同多钥酸(isopolymolybdic acids)、杂多钥酸(heteropolymolybdic acids)以及酸盐如磷钥酸钠和硅钥酸。该专利还介绍了使用阴离子交换树脂作为催化剂的可能性，其中交换树脂中的氢氧根离子被钥离子取代。之后的日本专利JP55076894公开了固定在阴离子交换纤维上的钥的应用。当钥阴离子交换纤维共轭物的活性减退时，差向异构化的过程停止，消耗的催化剂用碱浸出。将新鲜钥酸固定在原来的阴离子交换纤维上，以确保得到新的具有活性的钥阴离子交换纤维共轭物。欧洲专利EP0400641B1也描述了用于差向异构化目的的钥阴离子交换树脂的使用。在此专利中，选择操作参数以尽可能减少差向异构化过程中浸出的结合钥的量。EP0710501描述了负载的钥催化剂的再生。Kockritz 在 Applied Catalysis A General 334 (2008), 112-118 页介绍了在聚合物负载的钥催化剂的催化作用下，在液相中进行的由葡萄糖到甘露糖的重排。日本专利公开(JP4-368347，1992年12月21日公开)描述了负载于大孔强碱性阴离子交换树脂上的负载型催化剂的使用。一般而言，小型化系统的好处已被认可，但仍然需要进一步开发这些系统在糖的差向异构反应和/或寡聚反应中的应用。专利技术概沭本专利技术涉及一种糖的差向异构化的方法，其中含有糖的水溶液被送入由微米尺寸的通道网络组成的微装置，并与含钥催化剂接触。此外，含钥催化剂提供于水溶液中或负载于有机或无机载体上。本专利技术涉及制备含甘露糖溶液的方法，甘露糖的浓缩方法和含甘露糖溶液寡聚成甘露寡聚糖的方法。本专利技术还涉及一种由微米尺寸的通道网络组成的微设备在糖的差向异构化中的应用。本专利技术进一步涉及一种由微米尺寸的通道网络组成的微设备的微米通道，所述通道上涂布有含钥催化剂。此外，本专利技术还涉及适合于在由微米尺寸的通道网络组成的微设备中应用的负载于载体上的含钥催化剂。最后，本专利技术涉及如述制备的甘露募糖在动物词料中的应用。详细说明本专利技术涉及一种糖的差向异构化的方法，其中含有糖的水溶液被送入到由微米尺寸的通道网络组成的微装置，并与含钥催化剂接触。所述接触是发生在由微米尺寸的通道网络组成的微装置中。优选该微装置是由蚀刻到固体基板上的微米尺寸的通道网络组成的微反应器。差向异构化反应中的糖(反应物或原料)包含至少一个醛糖或醛糖类似物。醛糖·是一种含有醛基的碳水化合物。具有4个碳原子的称为四糖，具有5个碳原子的称为戊糖，具有6个碳原子的称为己糖，具有7个碳原子的称为庚糖，以此类推。四糖包括赤藓糖和苏糖。戊糖包括核糖、阿拉伯糖、木糖和来苏糖。己糖包括阿洛糖、阿卓糖、葡萄糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖、半乳糖和塔罗糖。虽然己糖(特别是葡萄糖)可能是最重要的一组，但差向异构的戊糖、核糖、阿拉伯糖在本专利技术的实施中也很重要。一类的醛糖类似物包括η-脱氧醒糖，例如鼠李糖、6-脱氧匍萄糖、4-脱氧来苏糖、5-脱氧阿拉伯糖、4-脱氧甘露糖和5-脱氧塔罗糖。另一类的醛糖类似物包括醛糖酯和缩酮，如葡萄糖-6-乙酸酯、甘露糖_5，6-二丁酸酯、4，6-0_亚乙基-甘露糖等。还有一类是糖醛酸，如葡萄糖醛酸、甘露糖醛酸、半乳糖醛酸等。其它类的醛糖类似物还有6-脱氧-6-氨基醛糖，4，5-或6-0-烷基醛糖和4_、5-或6-脱氧卤代醛糖。优选的糖是葡萄糖。糖的浓度在本专利技术的实施中并不重要，尽管作为一种实际考虑，使溶液的浓度与粘度要求尽可能相一致非常有利。输送至由微米尺寸的通道网络组成的微装置中的糖溶液包括10至90 %重量的干物质，优选15 %至80 %重量，更优选40 %至70 %重量，最优选50 %至60%的干物质。也可以使用具有35%、45%和55%、65%和75%的干物质的糖溶液。进行差向异构化反应所采用的pH值会对含钥催化剂的活性和稳定性产生影响，其在O. I至约8. O的范围内，在O. 5至7的范围内，优选在O. 5至6的范围内，在I至4，更优选I至3的范围内。差向异构化反应通常在约40°C至250°C，优选60至180°C，更优选70至150°C之间的温度范围内进行。在100至120°C的温度下也能得到有效的差向异构化。差向异构化进行的时间是一个可变范围很大的变量，其取决于反应温度、催化剂用量、转化的程度要求以及由微米尺寸的通道网络组成的微装置。因此差向异构化将运行足以获得商业可接受的产品分布的时间。优选的反应时间不超过30分钟，不超过15分钟，不超过10分钟，更优选不超过5分钟，约5分钟，约2. 5分钟，甚至最优选不超过I分钟。由微米尺寸的通道网络组成的微装置(也称为微反应器)通常被定义为至少部分通过显微技术和精密工程方法制造的微型反应容器。微反应器流体通道(微米尺寸的通道)的内部结构的特征尺寸可以有很大的差别，但通常是在亚微米到亚毫米范围内。微反应器最常见的是微通道架构设计。这些结构中含有大量的通道，每个微米尺寸的通道都用来转化少量的材料。许多材料，如硅、石英、玻璃、金属和聚合物已经被用于制造微反应器。根据所使用的材料，一些微通道制备方法，如光刻工艺、热压、粉末爆破、注塑和激光微成形都可被使用。P. D. I Fletcher 在 Tetrahedron report 609 (Tetr. 58 (2002),4735-4757)中提供了对微反应器、其原理和在有机合成中的应用的综述。相比于大规模工艺，设计尺寸与微反应器(微装置)尺寸相似的微型系统具有但不限于以下优点大规模的批处理工艺可以由连续流工艺取代，较小的设备需要较少的空间、更少的材料、更少的能量和通常较短的响应时间以及通过减少部件的尺寸提高了系统性能，这允许对众多小的功能要素进行整合。因此，微反应器(微装置)显著强化了热量传递、物质传递、单位体积或单位面积的扩散通量。本专利技术通过应用由微米尺寸的通道网络组成的微装置，获得了提高的反应速度、高的转化率和/或降低的催化剂活性的减退(=低浸出)的益处。典型的微反应器中流体层的厚度可以设置为数十微米级别(通常从约ΙΟμπι至约 1mm)，其中扩散在物质/热量传递过程中起着重要的作用。优选的典型的尺寸范围在10至300 μ m。由于扩散距离短，反应物分子扩散通过界面与其他分子类物质进行反应的时间缩短到毫秒级，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：B·F·斯滕格尔，
申请(专利权)人：卡吉尔公司，
类型：
国别省市：