[发明专利]通过作为中间体的5－酰氧基甲基糠醛制备5－羟甲基糠醛的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过作为中间体的5-酰氧基甲基糠醛制备5-羟甲基糠醛的新方法。本发明还涉及用于制备5-酰氧基甲基糠醛中间体的新方法。

背景技术

下式(I)的5-羟甲基糠醛在各种其它性质中具有抗菌和抑制腐蚀的性质，并适合用于多种反应中：

可以毫无任何困难地从该5-羟甲基糠醛制备糠醛二醇、糠醛二醛和糠醛二羧酸及其衍生物；同样地，环的氢化导致双官能的2，5-四氢呋喃衍生物。在C-2和C-5上不同取代的双官能呋喃衍生物也可以方便地从5-羟甲基糠醛得到。可以从5-羟甲基糠醛制备的前述和其它有益的有机中间体可用来制备众多的化学品，例如溶剂、表面活性剂、农作物保护剂和树脂。另外，报道了将5-羟甲基糠醛用于处理恶性肿瘤的用途(US-A-5006551)。

5-羟甲基糠醛是己糖(己醛糖和己酮糖)的分子内三重脱水产物。可再生原料如淀粉、纤维素、蔗糖或旋复花粉(inulin)是用于制备己糖如葡萄藤和果糖的便宜的初始物。5-羟甲基糠醛原则上是己糖脱水分解至乙酰丙酸和甲酸的中间体，即其对于在恰当的时间停止所述反应是至关重要的。这使得从原料糖和副产物中除去5-羟甲基糠醛在其制备中成为重要的步骤。

已知有大量不同的方法被用于实验室规模制备5-羟甲基糠醛。

已经描述的用于脱水的催化剂是不同的酸或盐，例如草酸(参见W.N.Haworth等，J.Chem.Soc.1944，667)，盐，例如盐酸吡啶(参见Fayet等，Carbohy dr.Res.122，59(1983))，酸性离子交换剂(参见DE-A-3033527)，或路易斯酸，例如二氯氧化锆(参见SU-A-1054349，引用CA 100，120866a)，或三氟化硼醚合物(参见H.H.Szmant等，J.Chem.Tech.Biotechnol 31，135(1981))。

就工业规模制备  5-羟甲基糠醛而言，所用的催化剂应该是便宜且非腐蚀性的。打算重复使用的固体催化剂由于易于形成不溶性副产物，所以是不合适的，原因在于从这些副产物中除去催化剂是不经济或不可能的。

由于涉及腐蚀保护的考虑，路易斯酸如二氯氧化锆或氯化铝同样会被拒绝。因此，硫酸或磷酸的使用被认为是有利的，因为在此情况下反应的酸性水溶液可以任选被碱中和，例如在使用氢氧化钙或碳酸钙的情况下，催化剂酸至可以通过过滤除去的不太可溶的盐的转化是可能的。

糖类脱水的反应介质通过其溶解性来确定。除水外，已使用的特别是偶极非质子溶剂，例如二甲基甲酰胺或二甲亚砜。

通过在无水二甲基甲酰胺中加热蔗糖的蔗糖的果糖部分碘催化转化为5-羟甲基糠醛使得不仅需要使用昂贵的溶剂，还要有复杂的工艺，具体而言是萃取和纸张层析(参见TG.Bonner等，J.Chem.Soc.，1960，787)。

在采用不同催化剂分解果糖中，在二甲亚砜中发现了5-羟甲基糠醛有良好的收率(＞90％)(参见H.H.Szmant等，J.Chem.Tech.Biotechnol 31，135(1981))。但是，所需产物的分离困难，因为在诸多原因中溶剂的沸点高，需要使用多级萃取。

因此，DE-A-3309564提出为了从含二甲亚砜的溶液分离5-羟甲基糠醛，对5-酰氧基甲基糠醛进行衍生化。除了真空蒸馏外，其还需要两个反应步骤(乙酰化、脱乙酰化)，因此耗时且耗费化学品。

有几种方法使用水和有机溶剂的混合物作为反应介质。在US-A-2929823中，糠醛被加入糖类的水溶液中，并短暂(0.1-120s)加热至250-380℃。焦油状副产物被加入的有机溶剂如5-羟甲基糠醛所溶解。由此，纯态形式的5-羟甲基糠醛的制备似乎难以实现。

其它的两阶段方法描述在DE-A-3033527中。在此方法中，在相对温和的条件下(低于100℃)，果糖水溶液被酸性阳离子交换剂所分解，酸性阳离子交换剂是一种有机溶剂，它与水不可混溶，然而，它对于存在的5-羟甲基糠醛具有良好的蒸馏容量。该方法的较大缺点是需要基于有机相非常大过量的(＞7:1)的有机溶剂，且所需溶剂昂贵且有毒。而且，5-羟甲基糠醛在水中非常良好的溶解性使得用有机溶剂从水溶液中进行的任何萃取都异常困难。

C.Fayet等在Carbohydr.Res.122(1983)，59的出版物中描述了没有溶剂、但是有等摩尔量的催化剂时的糖类分解。但是，盐酸吡啶不适合于工业用途的方法。此外，加入水之后是采用乙酸乙酯的艰巨的萃取(20h)。