JPS62294631A - 加水分解澱粉溶液からソルビト−ルを製造するための順次の二重触媒法 - Google Patents
加水分解澱粉溶液からソルビト−ルを製造するための順次の二重触媒法Info
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- JPS62294631A JPS62294631A JP62138040A JP13804087A JPS62294631A JP S62294631 A JPS62294631 A JP S62294631A JP 62138040 A JP62138040 A JP 62138040A JP 13804087 A JP13804087 A JP 13804087A JP S62294631 A JPS62294631 A JP S62294631A
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- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C31/00—Saturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
- C07C31/18—Polyhydroxylic acyclic alcohols
- C07C31/26—Hexahydroxylic alcohols
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)
- Seasonings (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
3、発明の詳細な説明
本発明は、中性乃至緩和々酸性条件下にてラネ−ニッケ
ル触媒を用い、続いてより強い酸性条件下でルテニウム
触媒を用いる2工程水素化により、加水分解澱粉溶液か
らソルビトールを製造する方法に関する。
ル触媒を用い、続いてより強い酸性条件下でルテニウム
触媒を用いる2工程水素化により、加水分解澱粉溶液か
らソルビトールを製造する方法に関する。
水溶液中のグルコースを水素化してソルビトールを製造
する方法は当業界で周知である。たとえば米国特許第3
,538.019号および米国特許第3.670,03
5号、並びにフェイス、キースおよびクラーク、「イン
ダストリアル・ケミカルス」、ローウエンハイム等編集
、ウィリー・インターサイエンス出版、ニューヨーク、
第4版(1975)、第774−778頁は、グルコー
スシロップからソルビトールを工業生産するためのラネ
−ニッケルおよび支持ニッケル触媒の使用を開示してい
る。
する方法は当業界で周知である。たとえば米国特許第3
,538.019号および米国特許第3.670,03
5号、並びにフェイス、キースおよびクラーク、「イン
ダストリアル・ケミカルス」、ローウエンハイム等編集
、ウィリー・インターサイエンス出版、ニューヨーク、
第4版(1975)、第774−778頁は、グルコー
スシロップからソルビトールを工業生産するためのラネ
−ニッケルおよび支持ニッケル触媒の使用を開示してい
る。
各種の支持材料におけるルテニウムも、グルコースをソ
ルビトールへ変換するための有効な触媒であることが、
米国特許第2,868.847号、米国特許第3.96
3.788号、米国特許第3.963.789号、米国
特許第4.380.679号および西ドイツ特許出願第
3,144.320号の開示から知られている。
ルビトールへ変換するための有効な触媒であることが、
米国特許第2,868.847号、米国特許第3.96
3.788号、米国特許第3.963.789号、米国
特許第4.380.679号および西ドイツ特許出願第
3,144.320号の開示から知られている。
「澱粉変換技術」、パン・ペイヌムおよびロエルス編、
M、デツカー−インコーポレーション社、ニューヨーク
(1985)、第278頁のキエブームおよびパン・ベ
ツクムによる最近の綜説には、ニッケル触媒を用いてグ
ルコースの水素化によりソルビ) −ルをパッチ式で製
造する方法の典型的な条件は、45〜50% (w/v
)ゲルコール水溶液、12〇−150℃、30−70気
圧の水素、pH5−6であり、グルコースに対し3〜6
チのラネ−ニッケルを用いることが示されている。連続
法においては、支持ニッケル触媒を用いる場合、たとえ
ば170気圧のよう々高い水素圧力が典型的である。
M、デツカー−インコーポレーション社、ニューヨーク
(1985)、第278頁のキエブームおよびパン・ベ
ツクムによる最近の綜説には、ニッケル触媒を用いてグ
ルコースの水素化によりソルビ) −ルをパッチ式で製
造する方法の典型的な条件は、45〜50% (w/v
)ゲルコール水溶液、12〇−150℃、30−70気
圧の水素、pH5−6であり、グルコースに対し3〜6
チのラネ−ニッケルを用いることが示されている。連続
法においては、支持ニッケル触媒を用いる場合、たとえ
ば170気圧のよう々高い水素圧力が典型的である。
ニッケル触媒は比較的安価であるが、再処理す4ること
なく次のパッチへ容易に循環しえないような多量の触媒
を必要とするという欠点を有し、さらに水素化がほぼ中
性pHで最もよく行なわれるという欠点を有する。これ
らの中性pH条件下において、安価なグルコースシロッ
プ(たとえば澱粉の加水分解によって得られるもの)に
存在する残留オリゴ糖はグルコースまで加水分解されず
に水素化されて、高レベルの還元オリゴ糖類を生成物中
にもたらす。
なく次のパッチへ容易に循環しえないような多量の触媒
を必要とするという欠点を有し、さらに水素化がほぼ中
性pHで最もよく行なわれるという欠点を有する。これ
らの中性pH条件下において、安価なグルコースシロッ
プ(たとえば澱粉の加水分解によって得られるもの)に
存在する残留オリゴ糖はグルコースまで加水分解されず
に水素化されて、高レベルの還元オリゴ糖類を生成物中
にもたらす。
ルテニウム触媒はニッケル触媒よシも高価であるが、各
パッチにつき重量基準で相当少ない量しか必要としない
ことが知られている。これらは数回再循環しうろことが
知られているが、その後触媒は再生し或いはルテニウム
金属を回収して新たな触媒を調製せねばなら々い。
パッチにつき重量基準で相当少ない量しか必要としない
ことが知られている。これらは数回再循環しうろことが
知られているが、その後触媒は再生し或いはルテニウム
金属を回収して新たな触媒を調製せねばなら々い。
pH2,5〜4.5の溶液中でグルコースを水素化して
ソルビトールを生成させることも知られているが、澱粉
加水分解シロップにおけるオリゴ8I類をグルコースま
で迅速に加水分解した)或いは水素化工程の際に還元オ
リゴ糖類を加水分解するKは、よシ低いE)Hが必要で
ある。2.5未溝のpHkでルテニクム触媒を使用する
従来の試みは、数回使用した後に触媒の活性損失をもた
らした。
ソルビトールを生成させることも知られているが、澱粉
加水分解シロップにおけるオリゴ8I類をグルコースま
で迅速に加水分解した)或いは水素化工程の際に還元オ
リゴ糖類を加水分解するKは、よシ低いE)Hが必要で
ある。2.5未溝のpHkでルテニクム触媒を使用する
従来の試みは、数回使用した後に触媒の活性損失をもた
らした。
本明細書に使用する「多糖類」という用語は、2個以上
の単糖類単位を含有する糖類を包含する。
の単糖類単位を含有する糖類を包含する。
さらに、この用語は、本明細書の目的上、2〜約10個
の単糖類単位を有する種類のオリゴ糖類をも包含する。
の単糖類単位を有する種類のオリゴ糖類をも包含する。
オリゴ糖類の例は、三糖類マルトース、乳糖、セロビオ
ースおよび蔗糖であり、典型的な三糖類はラフィノース
およびマルトトリオースである。たとえば、マルトース
のよりな三糖類の加水分解は、マルトース1分子当92
分子のグルコースを与える。同様に、三糖類マルトトリ
オースの各分子の完全加水分解は、3分子のグルコース
を与え、かつマルトテトラオースは4分子のグル;−ス
を与える。
ースおよび蔗糖であり、典型的な三糖類はラフィノース
およびマルトトリオースである。たとえば、マルトース
のよりな三糖類の加水分解は、マルトース1分子当92
分子のグルコースを与える。同様に、三糖類マルトトリ
オースの各分子の完全加水分解は、3分子のグルコース
を与え、かつマルトテトラオースは4分子のグル;−ス
を与える。
たと、tばマルトース、マルトトリオース、マルトテト
ラオースまたはそれより高級のグルコースのオリビマー
のようなオリゴ糖類(これらは、一般にたとえば米国特
許第4,017,363号で与えられるような市販の低
コストの澱粉加水分解物に約2〜5チのレベルで存在す
る)を水素化すると、末端アルデヒドもしくはヘミアセ
タール基のみが還元された還元オリゴ糖類をもたらす。
ラオースまたはそれより高級のグルコースのオリビマー
のようなオリゴ糖類(これらは、一般にたとえば米国特
許第4,017,363号で与えられるような市販の低
コストの澱粉加水分解物に約2〜5チのレベルで存在す
る)を水素化すると、末端アルデヒドもしくはヘミアセ
タール基のみが還元された還元オリゴ糖類をもたらす。
このようにして、たとえば、マルトースはマルチトール
またはインマルチトールに還元され、マルトトリオース
はジグルコシルーソルビトール(マルトトリオール)に
還元され、また線状グルコース四量体は対応のトリグル
;シルソルビトールに還元される。たとえばマルチトー
ルのような還元糖含有量の加水分解は1分子のグルコー
スと1分子のソルビトールとを生ずる一方、還元三糖類
(すなわちマルトトリオール)の加水分解は2分子のグ
ルコースと1分子のソルビトールとをマルトトリオール
1分子当シに生成する。
またはインマルチトールに還元され、マルトトリオース
はジグルコシルーソルビトール(マルトトリオール)に
還元され、また線状グルコース四量体は対応のトリグル
;シルソルビトールに還元される。たとえばマルチトー
ルのような還元糖含有量の加水分解は1分子のグルコー
スと1分子のソルビトールとを生ずる一方、還元三糖類
(すなわちマルトトリオール)の加水分解は2分子のグ
ルコースと1分子のソルビトールとをマルトトリオール
1分子当シに生成する。
従来のソルビトールの製造方法においては、出発物質と
して用いた澱粉加水分解物に存在するオリゴ糖類のレベ
ルにほぼ相当するかなシ多量の還元オリセ糖類が得られ
る。
して用いた澱粉加水分解物に存在するオリゴ糖類のレベ
ルにほぼ相当するかなシ多量の還元オリセ糖類が得られ
る。
通常、ソルビトールの工業的製造用の出発物質は純粋が
グルコースまたはより安価な澱粉加水分解物のいずれか
である。この種の典型的な澱粉加水分解物は米国特許第
4.017.363号に開示されておシ、これらは98
−もしくはそれ以上の純度を有するグルコースシロップ
を与える。
グルコースまたはより安価な澱粉加水分解物のいずれか
である。この種の典型的な澱粉加水分解物は米国特許第
4.017.363号に開示されておシ、これらは98
−もしくはそれ以上の純度を有するグルコースシロップ
を与える。
グルコース4111しくけシロップのグルコースすなわ
ちデキストロース含有量はデキストロースチとして、或
いはデキストロース当量(DE)として表わすことがで
きる。後者は、澱粉加水分解物につきよシ一般的に用い
られ、本明細書において優先的に用いられる。
ちデキストロース含有量はデキストロースチとして、或
いはデキストロース当量(DE)として表わすことがで
きる。後者は、澱粉加水分解物につきよシ一般的に用い
られ、本明細書において優先的に用いられる。
物質のDEは次のように定義されるシ
物質の乾燥重量
トウモロコシ澱粉または小麦澱粉から得られる低コスト
の澱粉加水分解物は、容易に市販品を入手することがで
きる。従来技術の方法でソルビトールを製造するための
好適澱粉加水分屏物は、95もしくはそれ以上のDEを
有するトウモロコシ澱粉加水分解物である。
の澱粉加水分解物は、容易に市販品を入手することがで
きる。従来技術の方法でソルビトールを製造するための
好適澱粉加水分屏物は、95もしくはそれ以上のDEを
有するトウモロコシ澱粉加水分解物である。
本発明は、澱粉の加水分解によって得られかつ50〜9
8.5のデキストロース当量(DE)を有するグル;−
ス水溶液からのソルビトールの製造方法を提供し、これ
は従来技術よシも決定的な利点を有する。この方法は。
8.5のデキストロース当量(DE)を有するグル;−
ス水溶液からのソルビトールの製造方法を提供し、これ
は従来技術よシも決定的な利点を有する。この方法は。
(a) 前記加水分解澱粉溶液を触媒量のニッケルの
存在下で3.0〜7.0の範囲のpH,120〜160
℃の温度かつSOO〜2000 psig (35〜1
40バール)の圧力にて混合物の還元糖含有量が5−未
満になるまで水素化し; (b) ニッケル触媒を除去しかつ得られた溶液を1
.0〜2.5の範囲のpHまで酸性化し;(c) こ
の酸性化された粗製ソルビトール溶液を触媒量のルテニ
ウムの存在下で100〜180℃の温度かつ500〜2
000psig(35〜140バール)嵐の圧力にて水
素吸収が実質的に完了するまで水素化し、かつ前記ルテ
ニウムを除去することを特徴とする。
存在下で3.0〜7.0の範囲のpH,120〜160
℃の温度かつSOO〜2000 psig (35〜1
40バール)の圧力にて混合物の還元糖含有量が5−未
満になるまで水素化し; (b) ニッケル触媒を除去しかつ得られた溶液を1
.0〜2.5の範囲のpHまで酸性化し;(c) こ
の酸性化された粗製ソルビトール溶液を触媒量のルテニ
ウムの存在下で100〜180℃の温度かつ500〜2
000psig(35〜140バール)嵐の圧力にて水
素吸収が実質的に完了するまで水素化し、かつ前記ルテ
ニウムを除去することを特徴とする。
グルコースをソルビトールに効率的に水素化するため当
業界で知られた各種のニッケル触媒(たとえばニッケル
粉末、珪藻上上もしくはその他の一過助剤上のニッケル
または各種のニッケル合金)が本発明の方法に使用しう
るが、好適なニッケル触媒は周知の活性化ニッケルーア
ルミニウム合金、すなわちラネ−ニッケルである。同様
にまたとえばルテニウム粉末、各種支持材料(たとえば
炭素、アルミナ、シリカもしくはモンモリロナイト)に
おけるルテニウムを包含する各種のルテニウム触媒を使
用しうるが、この種の好適触媒は経端上および効率上の
理由で炭素上のルテニウムである。
業界で知られた各種のニッケル触媒(たとえばニッケル
粉末、珪藻上上もしくはその他の一過助剤上のニッケル
または各種のニッケル合金)が本発明の方法に使用しう
るが、好適なニッケル触媒は周知の活性化ニッケルーア
ルミニウム合金、すなわちラネ−ニッケルである。同様
にまたとえばルテニウム粉末、各種支持材料(たとえば
炭素、アルミナ、シリカもしくはモンモリロナイト)に
おけるルテニウムを包含する各種のルテニウム触媒を使
用しうるが、この種の好適触媒は経端上および効率上の
理由で炭素上のルテニウムである。
本発明は、従来技術に較ぺて驚異的利点を有するソルビ
トールの製造方法を提供する。はぼ中性pHにて安価な
ニッケル触媒でグルコースを部分水素化すると、一般に
ルテニウム触媒を失活させまたは被毒するよう々成分を
除去する。その結果、高価なルテニウム触媒は順次のパ
ッチにおいてその活性を保持すると共に、多数回循環す
ることができる。たとえば、新たなルテニウム触媒を添
加することな(70サイクルの水素化の後にも、顕著な
活性損失が観察されなかった。本発明の方法による他の
利点は第2水素化で用いる水性かつ酸性の条件が残留多
糖類およびオリゴ糖類からグルコースへの加水分解並び
に還元多糖類およびオリゴ糖類からグルコースとソルビ
トールとへの加水分解を行々い、かつこれKよシ生成さ
れたグルコースが、さらにソルビトールまで水素化され
ることである。したがって、グルコースおよびそのオリ
ゴマーの変換が従来法により得られるよシも一層完全に
達成される。
トールの製造方法を提供する。はぼ中性pHにて安価な
ニッケル触媒でグルコースを部分水素化すると、一般に
ルテニウム触媒を失活させまたは被毒するよう々成分を
除去する。その結果、高価なルテニウム触媒は順次のパ
ッチにおいてその活性を保持すると共に、多数回循環す
ることができる。たとえば、新たなルテニウム触媒を添
加することな(70サイクルの水素化の後にも、顕著な
活性損失が観察されなかった。本発明の方法による他の
利点は第2水素化で用いる水性かつ酸性の条件が残留多
糖類およびオリゴ糖類からグルコースへの加水分解並び
に還元多糖類およびオリゴ糖類からグルコースとソルビ
トールとへの加水分解を行々い、かつこれKよシ生成さ
れたグルコースが、さらにソルビトールまで水素化され
ることである。したがって、グルコースおよびそのオリ
ゴマーの変換が従来法により得られるよシも一層完全に
達成される。
本発明の他の利点は、不完全に加水分解された澱粉溶液
(たとえば、僅か約50のDEを有するもの)を用いる
ことができ、しかもソルビトールまでほぼ完全に変換さ
れた生成物を与えることである。従来技術の水素化法に
よる不完全加水分解澱粉溶液の使用は、高レベルのオリ
ゴ糖類および/または還元オリゴ糖類を含有するソルビ
トール生成物を与える。
(たとえば、僅か約50のDEを有するもの)を用いる
ことができ、しかもソルビトールまでほぼ完全に変換さ
れた生成物を与えることである。従来技術の水素化法に
よる不完全加水分解澱粉溶液の使用は、高レベルのオリ
ゴ糖類および/または還元オリゴ糖類を含有するソルビ
トール生成物を与える。
本発明の方法に特に好適な出発物質は、95〜98.5
のDEを有する加水分解澱粉溶液であ)、特に好適な澱
粉加水分解物は効率および経済上の理由でトウモロコシ
澱粉から得られるものである。
のDEを有する加水分解澱粉溶液であ)、特に好適な澱
粉加水分解物は効率および経済上の理由でトウモロコシ
澱粉から得られるものである。
本発明の方法の最初の工程を行なうには、出発グルコー
ス処理量ゾを触媒量のニッケルの存在下で水素と接触さ
せる。
ス処理量ゾを触媒量のニッケルの存在下で水素と接触さ
せる。
出発グルコース溶液は比較的希薄(すなわち、わずか2
0w/v%)のグルコースとしうるが、それよシ高濃度
が各操作にてよシ多量の所望ソルビトールを得るのに好
適である。かくして、約50〜70 w/v %の固体
を含有しかつ50〜98.5のデキストロース当量を有
する溶液もしくはシラツブが好適である。この種の特に
好適な加水分解澱粉溶液は約60w/v%の全固形分を
含有するものである。というのはこの濃度において各操
作当り最適量のグルコース処理量を得ることができ、し
かも出発溶液および生成物の取扱いが容易であるからで
ある。それよシ高いレベルの全固形物では、取扱いがよ
り不便となる。何故なら、出発溶液と生成物の両者が著
しく粘性になるからである。
0w/v%)のグルコースとしうるが、それよシ高濃度
が各操作にてよシ多量の所望ソルビトールを得るのに好
適である。かくして、約50〜70 w/v %の固体
を含有しかつ50〜98.5のデキストロース当量を有
する溶液もしくはシラツブが好適である。この種の特に
好適な加水分解澱粉溶液は約60w/v%の全固形分を
含有するものである。というのはこの濃度において各操
作当り最適量のグルコース処理量を得ることができ、し
かも出発溶液および生成物の取扱いが容易であるからで
ある。それよシ高いレベルの全固形物では、取扱いがよ
り不便となる。何故なら、出発溶液と生成物の両者が著
しく粘性になるからである。
出発クルコースシロップのpHは一般に3.0〜7.0
の範囲内であるが、この範囲外である場合はpI(はそ
れに応じて酸(たとえば硫酸)或いは塩基(たとえば水
酸化す) IJウム)で調整される。
の範囲内であるが、この範囲外である場合はpI(はそ
れに応じて酸(たとえば硫酸)或いは塩基(たとえば水
酸化す) IJウム)で調整される。
第1工程で使用されるニッケル触媒は、グルコースから
ソルビトールへの水素化に有効であることが知られた広
範な種類のニッケル触媒のいずれであってもよい。この
種のニッケル触媒の例はニッケル粉末または各種の粉末
状もしくは粒状支持体、たとえば珪藻土およびアルiす
に支持されたニッケル、或いはニッケルとアルミニウム
との合金を包含し、これらは全て、市販されておシ公知
である。特に好適なこの種の触媒はラネ−ニッケルとし
て当業界で知られた活性化ニッケルーアルミニウム含量
の1種であり、これについての検討はC,L、 )−マ
スにより「触媒方法および証明された触媒」、〔アカデ
ミツク・プレス社、ニューヨーク(1970)、第12
6−130頁〕K行表われている。上記したように、雨
水素化工程において、使用する触媒の量は「触媒量」で
ある。
ソルビトールへの水素化に有効であることが知られた広
範な種類のニッケル触媒のいずれであってもよい。この
種のニッケル触媒の例はニッケル粉末または各種の粉末
状もしくは粒状支持体、たとえば珪藻土およびアルiす
に支持されたニッケル、或いはニッケルとアルミニウム
との合金を包含し、これらは全て、市販されておシ公知
である。特に好適なこの種の触媒はラネ−ニッケルとし
て当業界で知られた活性化ニッケルーアルミニウム含量
の1種であり、これについての検討はC,L、 )−マ
スにより「触媒方法および証明された触媒」、〔アカデ
ミツク・プレス社、ニューヨーク(1970)、第12
6−130頁〕K行表われている。上記したように、雨
水素化工程において、使用する触媒の量は「触媒量」で
ある。
ニッケル触媒の触媒量は相当な範囲で変化しうるが、通
常は最適もしくはほぼ最適の結果を与える最少量のニッ
ケルを用いることが望ましい。かくして、普通には、第
1工程では約1.5〜7重量−のニッケル触媒が使用さ
れる。好適なう゛ネーニッケル触媒を使用する場合、好
適触媒量は、DE50〜78.5の出発澱粉加水分解物
溶液の重量ペースで2〜5重量−の501湿潤触媒であ
る。
常は最適もしくはほぼ最適の結果を与える最少量のニッ
ケルを用いることが望ましい。かくして、普通には、第
1工程では約1.5〜7重量−のニッケル触媒が使用さ
れる。好適なう゛ネーニッケル触媒を使用する場合、好
適触媒量は、DE50〜78.5の出発澱粉加水分解物
溶液の重量ペースで2〜5重量−の501湿潤触媒であ
る。
当業界で周知のように、広範囲の温度および圧力を用い
て、ニッケル触媒でグルコースを水素化することができ
る。たとえば、約100〜180℃の温度および約20
〜200バール(300〜3000 psIg)の圧
力を用いて満足しうる結果が得られる。しかしながら、
好適温度は120〜160℃の範囲でアシ、かつ好適圧
力は35〜140バール(500〜2000 psig
)の範囲であり、特に好適な条件は140〜150℃か
つ70〜90バールである。好適条件を用いる場合、第
1工程は一般に1〜2時間で完結する。
て、ニッケル触媒でグルコースを水素化することができ
る。たとえば、約100〜180℃の温度および約20
〜200バール(300〜3000 psIg)の圧
力を用いて満足しうる結果が得られる。しかしながら、
好適温度は120〜160℃の範囲でアシ、かつ好適圧
力は35〜140バール(500〜2000 psig
)の範囲であり、特に好適な条件は140〜150℃か
つ70〜90バールである。好適条件を用いる場合、第
1工程は一般に1〜2時間で完結する。
第1工程における水素化の完了は事前試験操作によって
決定され、この場合用いる操作条件下で必要とされる時
間は約59b未満、好ましくは1.0−未満の還元糖含
有量を有する粗製ソルビトールシロップを与え、典型的
にはマンソンおよびウォーカーの方法〔ジャーナル・オ
プ・アメリカン・ケミカルφソサエティ、第28巻、第
663頁(1906))により或いは米国特許第3,5
39,455号のグルコース分析法により測定して約0
.1〜0.9俤の還元糖である。
決定され、この場合用いる操作条件下で必要とされる時
間は約59b未満、好ましくは1.0−未満の還元糖含
有量を有する粗製ソルビトールシロップを与え、典型的
にはマンソンおよびウォーカーの方法〔ジャーナル・オ
プ・アメリカン・ケミカルφソサエティ、第28巻、第
663頁(1906))により或いは米国特許第3,5
39,455号のグルコース分析法により測定して約0
.1〜0.9俤の還元糖である。
第1水素化が完結した後、ニッケル触媒をたとえば濾過
によって除去する。ニッケル水素化からの清澄溶液を次
いで1.0〜2.5の範囲のpHまで酸性化する。ずっ
と好適な範囲はI)Hl、5〜2.0でちシ、特に好適
には1.7〜1.9のpHである。
によって除去する。ニッケル水素化からの清澄溶液を次
いで1.0〜2.5の範囲のpHまで酸性化する。ずっ
と好適な範囲はI)Hl、5〜2.0でちシ、特に好適
には1.7〜1.9のpHである。
酸性化は広範な種類の酸によって行ないうるが、好適な
酸は触媒支持体または反応器材料を侵食しないもの、特
に硫酸もしくは燐酸である。
酸は触媒支持体または反応器材料を侵食しないもの、特
に硫酸もしくは燐酸である。
次いで、酸性化した溶液を反応器へ充填するが、この反
応器は第1水素化工程で用いたものと同じであってもよ
く、或いは同じタイプの異なる反応器またはオートクレ
ーブとすることもできる。触媒量のルテニウムを添加し
、かつ混合物を再び100〜180℃の温度かつ約35
〜140バール(500〜2000 psig )の圧
力にて水素吸収が実質的に完了するまで水素化する。
応器は第1水素化工程で用いたものと同じであってもよ
く、或いは同じタイプの異なる反応器またはオートクレ
ーブとすることもできる。触媒量のルテニウムを添加し
、かつ混合物を再び100〜180℃の温度かつ約35
〜140バール(500〜2000 psig )の圧
力にて水素吸収が実質的に完了するまで水素化する。
用いるルテニウム触媒の量は相当に変化させうるが(た
とえば、酸性化溶液における固形物の重量ベースで約0
.001〜3重量係の元素ルテニウム)、普通とれは第
1水素化工程で用いたニッケル触媒よシもかなシ少量で
ある。何故なら、ルテニウムはこの種の水素化に対し一
層強力な触媒であることが周知であるからである。この
工程に対する好適触媒は支持ルテニウム触媒、たとえば
乾燥触媒に対し約0.1〜10g量−の元素状ルテニウ
ムまたは酸化ルテニウム含有量を有するものであるが、
所望に応じてそれよシ高含有量の活性金属を有する触媒
も使用することができる。この工程に対する特に好適な
触媒は炭素上の5重量%ルテニクムである。この好適触
媒を用いる場合、第1水素化工程からの酸性化溶液にお
ける固形物の重量(−スでルテニウム金属の量は約0.
01〜2.0俤とすることができ、好ましくは約0.0
5〜1.0’lである。
とえば、酸性化溶液における固形物の重量ベースで約0
.001〜3重量係の元素ルテニウム)、普通とれは第
1水素化工程で用いたニッケル触媒よシもかなシ少量で
ある。何故なら、ルテニウムはこの種の水素化に対し一
層強力な触媒であることが周知であるからである。この
工程に対する好適触媒は支持ルテニウム触媒、たとえば
乾燥触媒に対し約0.1〜10g量−の元素状ルテニウ
ムまたは酸化ルテニウム含有量を有するものであるが、
所望に応じてそれよシ高含有量の活性金属を有する触媒
も使用することができる。この工程に対する特に好適な
触媒は炭素上の5重量%ルテニクムである。この好適触
媒を用いる場合、第1水素化工程からの酸性化溶液にお
ける固形物の重量(−スでルテニウム金属の量は約0.
01〜2.0俤とすることができ、好ましくは約0.0
5〜1.0’lである。
ルテニウム触媒は本発明の方法で多数回の操作(たとえ
ば70回もしくはそれ以上の操作)に循珈しうるので、
上記範囲内のルテニウムの高レベルを含有する触媒の量
をほとんど追加経費なしで用いることができる。
ば70回もしくはそれ以上の操作)に循珈しうるので、
上記範囲内のルテニウムの高レベルを含有する触媒の量
をほとんど追加経費なしで用いることができる。
酸性の水性条件下における第2水素化は、残留多糖類、
第17−/糖類およびその還元型の加水分解を行なって
追加量のグルコースを生成させ、これを残留グルコース
とともに急速に水素化し、ソルビトールに還元する。ニ
ッケルによる事前の水素化工程は、僅か数回の後にルテ
ニウム触媒を普通被毒するよりな微量の物質を除去し、
したがってこのルテニウム触媒を本発明の方法にて活性
の損失なしに多数回循環することが可能となる。
第17−/糖類およびその還元型の加水分解を行なって
追加量のグルコースを生成させ、これを残留グルコース
とともに急速に水素化し、ソルビトールに還元する。ニ
ッケルによる事前の水素化工程は、僅か数回の後にルテ
ニウム触媒を普通被毒するよりな微量の物質を除去し、
したがってこのルテニウム触媒を本発明の方法にて活性
の損失なしに多数回循環することが可能となる。
上記したように、ルテニウム触媒による水素化工程は好
ましくは100〜180℃の温度かつ約35〜140バ
ール(SOO〜2000 psig )の圧力にて行な
われる。特に好適な温度は140〜160℃であり、か
つ特に好適な圧力は70〜90バール(1000〜13
00 psig )である。これらの条件下において水
素化は2〜3時間もしくはそれ以下で実質的に完結し、
次いでソルビトール溶液を濾過によって回収しかつルテ
ニウム触媒を次の操作に使用するために回収する。この
濾過の特に便利な方法は水素化反応器に外部弁付きIQ
イブを装着して行なわれ、この/Qイブは反応器の底部
にフリットスチール円盤(fritted 5teel
disc )として内部で終端し、したがって単に外
側弁を開放しかつ反応器へ圧力をかけるだけでソルビト
ール溶液を除去しりると共に、触媒を反応器内にそのま
ま保持することができる。
ましくは100〜180℃の温度かつ約35〜140バ
ール(SOO〜2000 psig )の圧力にて行な
われる。特に好適な温度は140〜160℃であり、か
つ特に好適な圧力は70〜90バール(1000〜13
00 psig )である。これらの条件下において水
素化は2〜3時間もしくはそれ以下で実質的に完結し、
次いでソルビトール溶液を濾過によって回収しかつルテ
ニウム触媒を次の操作に使用するために回収する。この
濾過の特に便利な方法は水素化反応器に外部弁付きIQ
イブを装着して行なわれ、この/Qイブは反応器の底部
にフリットスチール円盤(fritted 5teel
disc )として内部で終端し、したがって単に外
側弁を開放しかつ反応器へ圧力をかけるだけでソルビト
ール溶液を除去しりると共に、触媒を反応器内にそのま
ま保持することができる。
本発明による方法の条件下での一連の操作において、明
らかな活性の損失なくまた触媒の追加なしに、炭素上の
ルテニウム触媒を70回もしくはそれ以上循環した。
らかな活性の損失なくまた触媒の追加なしに、炭素上の
ルテニウム触媒を70回もしくはそれ以上循環した。
以下、実施例により本発明の方法をさらに説明する。
実施例I
A、DE95−97の市販の60W/Y%加水分解トウ
モロコシ澱粉シロップ10に&へ50係湿潤ラネーニツ
ケル触媒を添加し、得られたスラリー(pH5)をオー
トクレーブ内で140℃、1400 pstg(98)
々−ル)にて水素下で85分間攪拌した。得られた混合
物を濾過して触媒を除去した。清澄なろ液(pH4,5
)を次の工程に用いた。
モロコシ澱粉シロップ10に&へ50係湿潤ラネーニツ
ケル触媒を添加し、得られたスラリー(pH5)をオー
トクレーブ内で140℃、1400 pstg(98)
々−ル)にて水素下で85分間攪拌した。得られた混合
物を濾過して触媒を除去した。清澄なろ液(pH4,5
)を次の工程に用いた。
B、500fの固形物を含有するp液の試料(833t
)を攪拌オートクレーブ中に入れ、かつ85慢燐酸でp
H1,8まで酸性化した。これに25.6 fの50係
湿潤5チルテニウム/炭素触媒(0,64tのルテニウ
ム金属を含有する)を添加し、そして混合物を140℃
かつ98バールの圧力にて2時間水素化した。フィルタ
を真情した試料経路を介して試料を40分目に採取し、
かつその後に20分毎に抜取った。ルテニウム触媒を炉
去した。水素化は120分間で終了した。
)を攪拌オートクレーブ中に入れ、かつ85慢燐酸でp
H1,8まで酸性化した。これに25.6 fの50係
湿潤5チルテニウム/炭素触媒(0,64tのルテニウ
ム金属を含有する)を添加し、そして混合物を140℃
かつ98バールの圧力にて2時間水素化した。フィルタ
を真情した試料経路を介して試料を40分目に採取し、
かつその後に20分毎に抜取った。ルテニウム触媒を炉
去した。水素化は120分間で終了した。
炭素上のルテニウムによる水素化を循環触媒を使用し、
上記A部の生成物の他の3つのアリコー)(c,Dおよ
びEと呼ぶ)を用いて反復したが、それぞれの場合pi
(を85係燐酸によりそれぞれ2.0.1.9および1
.7に調整した。試料をグルコース分析法〔たとえば米
国特許第3,539,455号、米国特許第3,979
,274号および米国特許第4,073,713号参照
。用いた装置はイエロー・スプリングス・インスツルメ
ント・カンノqニー社、イエロー・スプリングス、オハ
イオ州45387からのYSIモデル27A型工業分析
装置であった。〕Kよシ還元糖含有量(aS)につき分
析した。全糖(TS)含有量、オリゴ糖類(DB2−5
)、マニトールおよびイジトールの分析は、高性能液体
クロマトグラフィー(HPLC)によって行なった。
上記A部の生成物の他の3つのアリコー)(c,Dおよ
びEと呼ぶ)を用いて反復したが、それぞれの場合pi
(を85係燐酸によりそれぞれ2.0.1.9および1
.7に調整した。試料をグルコース分析法〔たとえば米
国特許第3,539,455号、米国特許第3,979
,274号および米国特許第4,073,713号参照
。用いた装置はイエロー・スプリングス・インスツルメ
ント・カンノqニー社、イエロー・スプリングス、オハ
イオ州45387からのYSIモデル27A型工業分析
装置であった。〕Kよシ還元糖含有量(aS)につき分
析した。全糖(TS)含有量、オリゴ糖類(DB2−5
)、マニトールおよびイジトールの分析は、高性能液体
クロマトグラフィー(HPLC)によって行なった。
HPLC分析は、カルシウム型の強酸陽イオン交換カラ
ムと移動相としての蒸溜水とくよって行なった。これに
より、ソルビトールとマニトールとマルチトールとその
他のポリオールとを分離した。
ムと移動相としての蒸溜水とくよって行なった。これに
より、ソルビトールとマニトールとマルチトールとその
他のポリオールとを分離した。
各成分を示差屈折計で検出し、かつ外部マルトール基準
と比較した。加水分解によりグルコースを生成しうる各
成分の割合を、各成分に補正ファクタを加えて計算した
。乾燥固形物基準でHPLCによる全糖は、還元オIJ
f糖類に対するHPLC値にその加水分解による各グ
ルコース含有量に関連する実験ファクタを掛算して得た
(DP−2X0.5゜DP−3X0.66、DP−4X
0.75.Dr−5X0.85)。
と比較した。加水分解によりグルコースを生成しうる各
成分の割合を、各成分に補正ファクタを加えて計算した
。乾燥固形物基準でHPLCによる全糖は、還元オIJ
f糖類に対するHPLC値にその加水分解による各グ
ルコース含有量に関連する実験ファクタを掛算して得た
(DP−2X0.5゜DP−3X0.66、DP−4X
0.75.Dr−5X0.85)。
HPLCによる全糖は、個々の数値を加算しかつ0.6
ヲ掛算して得た〔0.6はマンソン−ウォーカー分析(
ジャーナル・オプ・アメリカン・ケミカル・ソサエティ
、第28巻、第663頁(1906))による全糖の数
値から実験的に得られる〕。全糖は、全糖(10〇−基
準)に0.7を掛算して固形物の70係溶液として表わ
す。
ヲ掛算して得た〔0.6はマンソン−ウォーカー分析(
ジャーナル・オプ・アメリカン・ケミカル・ソサエティ
、第28巻、第663頁(1906))による全糖の数
値から実験的に得られる〕。全糖は、全糖(10〇−基
準)に0.7を掛算して固形物の70係溶液として表わ
す。
m f+ 2
A、実施例1のA部の手順を反復した。ただし、水素化
は55分後に停止させ、かつラネ−ニッケル触媒を炉去
した。1.584の全糖を含有するp液の試料を下記B
部にて使用した。
は55分後に停止させ、かつラネ−ニッケル触媒を炉去
した。1.584の全糖を含有するp液の試料を下記B
部にて使用した。
B、 500.1’の固形物を含有する上記A部から
のP液の試料を、実施例1からの同じ循環ルテニウム触
媒を用いて水素化した。水素化の温度は140から16
0℃まで変化させ、かつp)lは1.7から2.3まで
変化させた。
のP液の試料を、実施例1からの同じ循環ルテニウム触
媒を用いて水素化した。水素化の温度は140から16
0℃まで変化させ、かつp)lは1.7から2.3まで
変化させた。
得られた結果を第■表に要約する。
実施例3
A、5Qw/w%の加水公簿澱粉シロップ(DF 98
.5 )50ゆと10009のラネ−ニッケル(50俤
湿118)との混合物を、オートクレープ中で77バー
ル(1100psig )にて750 rpmで攪拌し
ながら140℃にて55分間水素化した。得られた粗製
ソルビトールシロップを濾過によって除去した。これは
、0.401の還元糖と1.631の全糖とを含有する
ことが判明した。
.5 )50ゆと10009のラネ−ニッケル(50俤
湿118)との混合物を、オートクレープ中で77バー
ル(1100psig )にて750 rpmで攪拌し
ながら140℃にて55分間水素化した。得られた粗製
ソルビトールシロップを濾過によって除去した。これは
、0.401の還元糖と1.631の全糖とを含有する
ことが判明した。
B、上記A部からのシロップ833 f (固形物50
0 ? )を用いて一連の実験を行なった。このシロッ
プを濃燐酸または濃硫酸のいずれかを添加してpH1,
8に調整し、140〜160℃の温度にて0.64tの
ルテニウム金属を含有する実施例2からの循環ルテニウ
ム/炭素触媒を各試験につき用いた。水素化は80バー
ルで行なった。試料を20分間隔で取出し、かつHPL
Cにより全糖につき分析すると共に、グルコース分析法
によって還元糖につき分析した。結果を第■表に要約す
る。
0 ? )を用いて一連の実験を行なった。このシロッ
プを濃燐酸または濃硫酸のいずれかを添加してpH1,
8に調整し、140〜160℃の温度にて0.64tの
ルテニウム金属を含有する実施例2からの循環ルテニウ
ム/炭素触媒を各試験につき用いた。水素化は80バー
ルで行なった。試料を20分間隔で取出し、かつHPL
Cにより全糖につき分析すると共に、グルコース分析法
によって還元糖につき分析した。結果を第■表に要約す
る。
実施例4
粗製ラネ−ニッケルで還元した1、23%の還元糖含有
量を有するシロップ(60w/w % )を用いて、前
記実施例(触媒循環数38−53 )に記載した方法に
より、さらに14回の試験を行なった。
量を有するシロップ(60w/w % )を用いて、前
記実施例(触媒循環数38−53 )に記載した方法に
より、さらに14回の試験を行なった。
炭素上のルテニウムの水素化については、各試験でシロ
ップを濃硫酸によりpH1,8に調整し、かつ80バー
ル、160℃にて20分間水素化した。各試験において
、濾過したンルビトールシロップはO,OS〜0.1Q
%の還元糖であると分析された。最後の試験、すなわち
第53回目のRu / C触媒循Jにおいて、還元糖は
0.10%でめった。その後の循環のために触媒を回収
し、その量は27.8fの50%湿潤5チRu/Cであ
った。
ップを濃硫酸によりpH1,8に調整し、かつ80バー
ル、160℃にて20分間水素化した。各試験において
、濾過したンルビトールシロップはO,OS〜0.1Q
%の還元糖であると分析された。最後の試験、すなわち
第53回目のRu / C触媒循Jにおいて、還元糖は
0.10%でめった。その後の循環のために触媒を回収
し、その量は27.8fの50%湿潤5チRu/Cであ
った。
Claims (10)
- (1)DE50〜98.5の加水分解澱粉溶液からソル
ビトールを製造するに際し、 (a)前記加水分解澱粉溶液を触媒量のニッケルの存在
下で3.0〜7.0の範囲のpH、120〜160℃の
温度かつ500〜2000psig(35〜140バー
ル)の圧力にて混合物の還元糖含有量が5%未満になる
まで 水素化し; (b)ニッケル触媒を除去しかつ得られた溶液を1.0
〜2.5の範囲のpHまで酸性化し;(c)この酸性化
された溶液を触媒量のルテニウムの存在下で100〜1
80℃の温度か つ500〜2000psig(35〜140バール)の
圧力にて水素吸収が実質的に完了するまで水素化し、そ
して前記ルテニウムを除去することを特徴とするソルビ
トールの製造方法。 - (2)工程(a)においてニッケル触媒がラネ−ニッケ
ルである特許請求の範囲第1項記載の方法。 - (3)工程(a)において温度が140〜150℃であ
りかつ圧力が70〜90バールである特許請求の範囲第
2項記載の方法。 - (4)工程(b)においてpHが1.5〜2.0である
特許請求の範囲第1項記載の方法。 - (5)工程(b)において酸性化を燐酸または硫酸によ
つて行なう特許請求の範囲第1項記載の方法。 - (6)工程(c)においてルテニウム触媒が炭素上のル
テニウムであり、かつ温度が140〜160℃である特
許請求の範囲第1項記載の方法。 - (7)加水分解澱粉溶液が95〜98.5のDEを有す
る特許請求の範囲第1項記載の方法。 - (8)(a)DE95〜98.5の加水分解澱粉溶液を
ラネ−ニッケル触媒の存在下で3.0〜7.0の範囲の
pH、140〜150℃の温度、70〜90バールの圧
力にて還元糖含有量が1.0%未満となるまで水素化し
; (b)ろ過によつてラネ−ニッケル触媒を除去すると共
にろ液を燐酸または硫酸により1.7〜1.9のpHま
で酸性化し; (c)酸性化されたろ液を炭素上のルテニウム触媒の存
在下で140〜160℃の温度かつ70〜90バールの
圧力にて水素吸収が実質的に完了するまで水素化し、か
つP過によりルテニウムを除去することを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の方法。 - (9)工程(c)において炭素上の5%ルテニウム触媒
を用いる特許請求の範囲第8項記載の方法。 - (10)ルテニウム触媒を循環させる特許請求の範囲第
8項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/870,462 US4694113A (en) | 1986-06-04 | 1986-06-04 | Dual catalyst sequential method for production of sorbitol from hydrolyzed starch solution |
| US870462 | 1992-04-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62294631A true JPS62294631A (ja) | 1987-12-22 |
| JPH0427220B2 JPH0427220B2 (ja) | 1992-05-11 |
Family
ID=25355430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62138040A Granted JPS62294631A (ja) | 1986-06-04 | 1987-06-01 | 加水分解澱粉溶液からソルビト−ルを製造するための順次の二重触媒法 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4694113A (ja) |
| EP (1) | EP0249364B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62294631A (ja) |
| AT (1) | ATE64364T1 (ja) |
| CA (1) | CA1271781A (ja) |
| DE (1) | DE3770699D1 (ja) |
| ES (1) | ES2022349B3 (ja) |
| GR (1) | GR3002136T3 (ja) |
| MX (1) | MX165331B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2017515803A (ja) * | 2014-04-10 | 2017-06-15 | アーチャー−ダニエルズ−ミッドランド カンパニー | 擬似移動床式クロマトグラフィーを使用して、1,2,5,6−ヘキサンテトラオールをソルビトール水素化分解反応混合物から単離するためのプロセス |
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| DE19909177A1 (de) | 1999-03-03 | 2000-09-07 | Kataleuna Gmbh Catalysts | Katalysator zur Hydrierung funktioneller Gruppen und Verfahren zu seiner Herstellung |
| CN100381412C (zh) * | 2006-09-14 | 2008-04-16 | 山东西王糖业有限公司 | 一种生产乙二醇的新工艺 |
| KR20120098584A (ko) | 2009-06-30 | 2012-09-05 | 바이렌트, 아이엔씨. | 당분 및 당알코올을 변환하기 위한 공정 및 반응기 시스템 |
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1986
- 1986-06-04 US US06/870,462 patent/US4694113A/en not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-05-12 CA CA000536915A patent/CA1271781A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-05-29 ES ES87304757T patent/ES2022349B3/es not_active Expired - Lifetime
- 1987-05-29 DE DE8787304757T patent/DE3770699D1/de not_active Expired - Lifetime
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- 1987-05-29 EP EP87304757A patent/EP0249364B1/en not_active Expired - Lifetime
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1991
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