一种甲基葡萄糖苷的制备方法

技术领域

本发明属于化学领域，具体而言是一种甲基葡萄糖苷的制备方法。

背景技术

甲基葡萄糖苷(结构式如下式所示)为白色至浅黄色结晶或粉末，易溶于水，可溶于甲醇和热乙醇，可作为伏格列波糖、恩格列净、达格列净等糖类药物的起始原料，具有广泛的用途。也可用作聚醚、聚酯等多元醇合成中的起始原料，可改善与发泡剂的配伍性，使得泡沫耐压强度、尺寸稳定性、耐温性等得到提高。其效果明显优于其他多元醇。以甲基葡萄糖苷为原料生产的表面活性剂具有天然、安全温和且易于生物降解的特性，能与多种日化原料进行复配的特点，在化妆品行业得到广泛应用。还可以用于蜜胺树脂和酚醛树脂共聚单体代用组分，可增强其流动性，加快硬化速度，还可以作为树脂调节剂，所得树脂可用于胶合板、装饰板、玻璃棉、岩棉等绝缘材料及建筑材料，提高产品质量，降低成本，还可用于三聚氰胺、甲醛、酚醛、脲醛等粘合剂的改性剂，提高胶的韧性和稳定性，降低游离醛含量。

目前国内外甲基葡萄糖苷的制备方法主要以葡萄糖、纤维素及淀粉为原料。纤维素和淀粉工艺原料成本相应降低，但是反应温度为140～200℃，反应压力为1～3Mpa，对生产设备耐压要求较高，设备腐蚀严重，且反应过程中会出现糊化情况，增加搅拌负担。葡萄糖工艺反应条件相对温和，但是由于反应生成水，不利于反应平衡正向移动，因此需要加大甲醇比例以推动反应进行。另外大量甲醇需进一步脱水后方可用于套用于下批反应。因此葡萄糖工艺存在操作复杂，甲醇单耗大，批产能低等缺陷。

发明内容

为了解决现有技术中强酸性催化剂腐蚀严重、高温高压反应危险性大、搅拌不畅、工业化条件苛刻等问题，同时也避免葡萄糖工艺存在操作复杂，甲醇单耗大，批产能低等问题，本发明提供了一种甲基葡萄糖苷的制备方法。

本发明方法反应条件温和，可使用常规搪玻璃反应釜生产；反应平衡移动完全，需要的甲醇量少，单批产能高；后处理工艺简单，结晶母液可直接套用于下批；母液套用阶段，无额外水生成，可多次套用，综合收率高，降低成本。

本发明的技术方案如下：

一种甲基葡萄糖苷的制备方法，包括：将低聚糖、葡萄糖、甲醇和酸催化剂混合，于65-130℃反应至完全(GC监测反应终点)，然后降温结晶，于20-35℃过滤，得到产物甲基葡萄糖苷(白色结晶状)；

其中，低聚糖、葡萄糖、甲醇、酸催化剂的质量比为1：0.2～3：1～5：0.002～0.1，优选1：0.2～2：1～3：0.002～0.05，更优选1：0.25～1：1～2：0.002～0.03；

低聚糖为含5～50个葡萄糖单元的低聚糖，优选DE值小于50的麦芽糊精、环糊精等；

酸催化剂为质子酸催化剂或固体酸催化剂，例如盐酸、硫酸、磺化酸、磷酸、强酸性树脂中的一种或多种。

本发明中，结晶母液主要成分为甲基葡萄糖苷、未完全反应的低聚糖、酸催化剂以及甲醇溶剂，可实现循环套用。具体的套用方法如下：将结晶母液、低聚糖混合，补加酸催化剂(初始用量的10-20％)，于65-130℃反应至完全(GC监测反应终点)，然后降温结晶，于20-35℃过滤，得到产物甲基葡萄糖苷。

本发明的原理如下：

本发明中，葡萄糖优先进行甲苷化反应，促进低聚糖在甲醇溶剂中的溶解；促进低聚糖水解，提高反应效率；使低聚糖间形成孔洞，起到分散作用，利于酸催化剂接触反应。低聚糖成本低于葡萄糖。在实际反应过程中，消耗一分子葡萄糖就会生成一分子水，而低聚糖消耗一条聚糖链生成一分子水，因此低聚糖的加入可以有效减少水分的生成，推动甲基葡萄糖苷的合成。通过改变低聚糖和葡萄糖配比，起到调整料液总水分的目的而不会产生大量含水甲醇。

本发明中，结晶母液主要成分为甲基葡萄糖苷、少量未完全反应的低聚糖、酸催化剂以及甲醇溶剂，可实现循环套用。结晶母液中的葡萄糖甲苷同样可起到促进低聚糖在甲醇溶剂中的溶解、分散、促进反应的作用。且由于反应生成的水量大幅减少，因此，可大大减少甲醇用量，提高单批产能。本发明后处理操作简单，直接降温结晶即可，所得结晶母液无需脱水，即可用于下批合成。

与现有方法相比，本发明具有以下有益效果：

1、常压至微正压反应，提高生产安全性；

2、酸催化剂量降低，提高设备耐腐蚀性；减小搅拌阻力，延长设备使用寿命；

3、溶剂单耗低，固废少，降低生产成本的同时减少对环境的影响。

附图说明

图1为实施例1制得的甲基葡萄糖苷的核磁共振氢谱。

图2为实施例1制得的甲基葡萄糖苷的核磁共振碳谱。

图3为实施例1制得的甲基葡萄糖苷的GC色谱图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此。凡是依据本发明的技术实质对实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。

若无特别说明，本发明实施例中所用的原料均为工业级，并均可在国内市场上采购得到；所用的仪器、设备为化工实验、生产中的通用反应釜等，均可根据需要从国内市场上选购。

以下实施例中，使用的麦芽糊精来自中粮生化能源(公主岭)有限公司，DE值18.1，水分4.77％，pH 5.0，灼烧残渣0.15％；使用的环糊精来自华兴生物化工有限责任公司，含量100.3％，水分10.9％，还原糖＜1.0％，灼烧残渣0.04％。

实施例1

在500ml反应瓶中，称取麦芽糊精75g，葡萄糖35g，加入甲醇100g，98％浓硫酸1.1g。63-66℃反应，GC监测反应至终点，共反应24h。然后降温结晶，于室温过滤，得到白色结晶状产品62g，GC测得含量99.2％，收率56％，熔程168.1～169.8℃。

实施例2

在500ml反应瓶中，称取麦芽糊精75g，葡萄糖35g，加入甲醇100g，37％浓盐酸3g。65-70℃反应，GC监测反应至终点，共反应26h。然后降温结晶，于室温过滤，得到白色结晶状产品58g，GC测得含量99.3％，收率53％，熔程167.7～169.4℃。

实施例3

在500ml反应瓶中，称取麦芽糊精75g，葡萄糖35g，加入甲醇100g，85％磷酸1.3g。95-100℃反应，GC监测反应至终点，共反应26h。然后降温结晶，于室温过滤，得到白色结晶状产品57g，GC测得含量99.0％，收率52％，熔程167.5～169.1℃。

实施例4

在500ml反应瓶中，称取麦芽糊精75g，葡萄糖35g，加入甲醇100g，对甲苯磺酸1.1g。65-70℃反应，GC监测反应至终点，共反应24h。然后降温结晶，于室温过滤，得到白色结晶状产品65g，GC测得含量99.7％，收率59％，熔程168.3～170.1℃。

实施例5

在500ml反应瓶中，称取麦芽糊精75g，葡萄糖35g，加入甲醇100g，对甲苯磺酸0.6g。65-70℃反应，GC监测反应至终点，共反应24h。然后降温结晶，于室温过滤，得到白色结晶状产品55g，GC测得含量99.2％，收率50％，熔程168.3～170.1℃。

实施例6

在500ml反应瓶中，称取环糊精75g，葡萄糖75g，加入甲醇150g，对甲苯磺酸1.5g。85-90℃反应，GC监测反应至终点，共反应24h。然后降温结晶，于室温过滤，得到白色结晶状产品82g，GC测得含量99.6％，收率55％，熔程168.6-170.0℃。

实施例7

在500ml反应瓶中，称取环糊精75g，葡萄糖35g，加入甲醇170g，对甲苯磺酸1.1g。85-90℃反应，GC监测反应至终点，共反应24h。然后降温结晶，于室温过滤，得到白色结晶状产品47g，GC测得含量99.5％，收率43％，熔程169.0-170.4℃。

实施例8

在500ml反应瓶中，称取麦芽糊精60g，加入实施例4中的结晶母液，补加对甲苯磺酸0.15g。65-70℃反应，GC监测反应至终点，共反应22h。然后降温结晶，于室温过滤，得到白色结晶状产品70g，GC测得含量99.6％，单次收率64％，熔程169.0～170.3℃。结晶母液套用一次后，实施例4与实施例8的总收率80％。

实施例9

在500ml反应瓶中，称取麦芽糊精60g，加入实施例8中的结晶母液，补加甲醇10g，补加对甲苯磺酸0.15g。65-70℃反应，GC监测反应至终点，共反应22h。然后降温结晶，于室温过滤，得到白色结晶状产品69g，GC测得含量99.3％，单次收率63％，熔程167.8-169.2℃。结晶母液套用二次后，实施例4、实施例8和实施例9的总收率88％。

实施例10

在500ml反应瓶中，称取麦芽糊精60g，加入实施例9中的结晶母液，补加甲醇10g，补加对甲苯磺酸0.15g。65-70℃反应，GC监测反应至终点，共反应24h。然后降温结晶，于室温过滤，得到白色结晶状产品70g，GC测得含量99.3％，单次收率64％。熔程169.0～170.5℃。结晶母液套用三次后，实施例4、实施例8、实施例9和实施列10的总收率95％。

结晶母液套用三次后产品收率、质量稳定，无明显下降，总收率明显提高。

对比例1

基本步骤同实施例1，与实施例1不同的是：本实施例在500ml反应瓶中，称取麦芽糊精110g，加入甲醇100g，98％浓硫酸1.1g，65-70℃反应24h。反应过程中，物料粘度大，分散性差，搅拌不畅，无法充分与甲醇进行反应。

对比例2

在500ml反应瓶中，称取葡萄糖110g，加入甲醇100g，对甲苯磺酸1.1g。65-70℃反应24h，GC监测反应，相同反应时间，约30％原料葡萄糖未反应完全。补加200g甲醇，65-70℃继续反应8h，GC监测反应，约13％原料葡萄糖未反应完全。继续补加200g甲醇，65-70℃继续反应8h，GC监测反应约2％原料葡萄糖未反应。用氢氧化钠中和对甲苯磺酸。蒸出部分甲醇至剩余甲醇约100g，然后降温结晶，于室温过滤，得到白色结晶状产品53g，GC测得含量99.1％，收率48％，熔程168.3～170.3℃。由于生成大量水分，导致反应平衡难以推动，因此需要加入大量甲醇推动反应进行。