从包含1,3－丙二醇、1,2－丙二醇、丙三醇和葡萄糖的溶液中分离1,3－丙二醇或1,3－丙二醇和1,2－丙二醇的方法

摘要

本发明提供从包含1，3－丙二醇、1，2－丙二醇、丙三醇和葡萄糖的溶液中分离1，3－丙二醇的方法。所述方法包括：通过减压蒸发将所述溶液浓缩得到浓缩物；将所述浓缩物溶于选自乙酸乙酯、甲基·乙基酮和它们的混合物的溶剂中，并且让溶液自行将化合物分离到溶剂层和水层中；并且将所述溶剂层装填到在低压液相色谱条件下的二氧化硅填充柱中，且使用甲醇和至少一种溶剂的混合溶剂洗脱所述溶剂层，所述至少一种溶剂可与甲醇混溶并且具有低于甲醇的极性。

说明书

技术领域

本发明涉及从包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖的溶液中分离1，3-丙二醇或1，3-丙二醇和1，2-丙二醇的方法

背景技术

1，3-丙二醇也称为三亚甲基二醇、1，3-二羟基丙烷或1，3-亚丙基二醇，并且具有76的分子量，-27℃的凝固点，210℃的沸点和1.053cP的粘度。1，3-丙二醇是浅黄色的、很粘、弱酸性的水混溶性液体。1，3-丙二醇是聚对苯二甲酸三亚甲酯(3GT)的主要单体，聚对苯二甲酸三亚甲酯是在布、地毯等中具有多种应用的高性能聚酯。1，3-丙二醇在聚酯、聚醚和聚氨酯的制备中是很重要的中间体。

关于1，3-丙二醇的分离和醇化的研究进行了许多，暴露了1，2-丙二醇和1，3-丙二醇的水混溶性和类似性质导致的一些问题。美国专利号5,008,473公开了通过使用环己烷萃取二醇来纯化由丙烯醛水解制备的1，3-丙二醇的方法。然而，因为环己烷具有与包含葡萄糖、丙三醇和1，2-丙二醇的溶液不同的性质，所以难以将所述方法用于从包含葡萄糖、丙三醇和1，2-丙二醇的发酵介质或其它溶液中分离1，3-丙二醇。

美国专利申请公布号2002/0133049公开了使用阳离子交换树脂从液体组合物中回收1，3-丙二醇的方法。然而，因为1，3-丙二醇，1，2-丙二醇，葡萄糖和丙三醇不具有离子交换性，所以不能将它们相互分离。因此，所述方法提供不了1，3-丙二醇的足够高的纯度和产率。

美国专利号6,428,992公开了使用阳离子交换树脂分离1，3-丙二醇的方法，所述阳离子交换树脂的阳离子选自镧、铅、铁、锌和铝。然而，阳离子是对人体有害或危险的物质。

韩国专利公布号2002-0037064公开了使用沸石从生物混合物中分离1，3-丙二醇的方法。然而，没有关于1，3-丙二醇的具体纯度的描述。美国专利号5,527,973和6,361,983公开了使用蒸馏分离1，3-丙二醇的方法。然而，蒸馏需要高能量并且在除去具有187.6℃的沸点的1，2-丙二醇方面效率差。

因此，仍然需要从包含葡萄糖、丙三醇和1，2-丙二醇的生物培养介质或其它溶液中以高纯度有效地分离1，3-丙二醇的方法。

发明内容

技术问题

本发明提供从包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖的溶液中有效地分离1，3-丙二醇的方法。

本发明还提供从包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖的溶液中有效地分离1，3-丙二醇和1，2-丙二醇的方法。

根据本发明的一个方面，提供从包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖的溶液中分离1，3-丙二醇的方法，所述方法包括：

通过减压蒸发将所述溶液浓缩得到浓缩物；

将所述浓缩物溶于选自乙酸乙酯、甲基.乙基酮和它们的混合物的溶剂中，并且让溶液自行将化合物分离到溶剂层和水层中；并且

将所述溶剂层装填到在低压液相色谱条件下的二氧化硅填充柱中，并且使用甲醇和至少一种溶剂的混合溶剂洗脱所述溶剂层，所述至少一种溶剂可与甲醇混溶并且具有低于甲醇的极性。

根据本发明的另一个方面，提供从包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖的溶液中分离1，3-丙二醇和1，2-丙二醇的方法，所述方法包括：

通过减压蒸发将所述溶液浓缩得到浓缩物；并且

将所述浓缩物溶于选自乙酸乙酯、甲基·乙基酮和它们的混合物的溶剂中，并且让溶液自行将化合物分离到溶剂层和水层中。

技术方案

根据本发明的一个实施方案的从包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖的溶液中分离1，3-丙二醇的方法包括：通过减压蒸发将所述溶液浓缩得到浓缩物；将所述浓缩物溶于选自乙酸乙酯、甲基·乙基酮和它们的混合物的溶剂中，并且让溶液自行将化合物分离到溶剂层和水层中；并且将所述溶剂层装填到在低压液相色谱条件下的二氧化硅填充柱中，并且使用甲醇和至少一种溶剂的混合溶剂洗脱所述溶剂层，所述至少一种溶剂可与甲醇混溶并且具有低于甲醇的极性。

在所述方法中，通过减压蒸发将包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖的溶液浓缩以除去水。接着，将得到的浓缩物溶于选自乙酸乙酯、甲基·乙基酮和它们的混合物的溶剂中，并且让其自行将化合物分离到溶剂层和水层中。在所述方法的一个实施方案中，溶于溶剂中的浓缩物的量是使溶剂中的1，3-丙二醇浓度为5-100g/L，优选为35-45g/L的量。由于分离，在溶液中的1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖根据它们在溶剂和水中的溶解度分布于溶剂层和水层中。1，3-丙二醇和1，2-丙二醇的大部分分布于溶剂层中，而葡萄糖和部分丙三醇分布于水层中。因此，通过取出溶剂层，可以从溶液中首先分离不含葡萄糖和部分丙三醇的1，3-丙二醇和1，2-丙二醇。

将得到的溶剂层装填到在低压液相色谱条件下的二氧化硅填充柱中，并且使用甲醇和至少一种溶剂的混合溶剂洗脱，所述至少一种溶剂可与甲醇混溶并且具有低于甲醇的极性，以最终从包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖的溶液中分离1，3-丙二醇。在此，与高压液相色谱(HPLC)相反，低压液相色谱在例如约120psi或更小的较低压力下进行。可与甲醇混溶并且具有低于甲醇的极性的溶剂可以选自乙酸乙酯、甲基·乙基酮和它们的混合物。可以将甲醇和选自乙酸乙酯、甲基·乙基酮和它们的混合物的至少一种溶剂以90∶10至99.9∶0.9，优选为97∶3至99∶1的比率混合。

根据本发明的另一个实施方案的从包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖的溶液中分离1，3-丙二醇和1，2-丙二醇的方法包括：通过减压蒸发将所述溶液浓缩得到浓缩物；并且将所述浓缩物溶于选自乙酸乙酯、甲基·乙基酮和它们的混合物的溶剂中，并且让溶液自行将化合物分离到溶剂层和水层中。

在所述方法中，通过减压蒸发将包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖的溶液浓缩以除去水。接着，将得到的浓缩物溶于选自乙酸乙酯、甲基·乙基酮和它们的混合物的溶剂中，并且让其自行将化合物分离到溶剂层和水层中。在所述方法的一个实施方案中，溶于溶剂中的浓缩物的量是使溶剂中的1，3-丙二醇浓度为5-100g/L，优选为35-45g/L的量。通过分离，在溶液中的1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖根据它们在溶剂和水中的溶解度分布于溶剂层和水层中。1，3-丙二醇和1，2-丙二醇的大部分分布于溶剂层中，而葡萄糖和一部分丙三醇分布于水层中。因此，通过取出溶剂层，可以从溶液中分离不包含葡萄糖和一部分丙三醇的1，3-丙二醇和1，2-丙二醇。

附图说明

通过参考附图详细描述其示例性实施方案，本发明的上述和其它特征以及优点将变得更明显，其中：

图1是包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、葡萄糖和丙三醇的溶液的HPLC分析结果；

图2A至2D是说明1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖各自在乙酸乙酯(EA)中的溶解度的图；

图3至图5是40 mL、60mL和20mL在EA中包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖(10∶1∶2∶2)的溶液(1，3-丙二醇在EA中的浓度：40g/L)的色谱图；和

图6至图8是40mL、60mL和80mL在甲基·乙基酮(MEK)中包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖(10∶1∶2∶2)的溶液(1，3-丙二醇在MEK中的浓度：40g/L)的色谱图。

最佳方式

现在将参考以下实施例更详细地描述本发明。以下实施例只是说明性的，并且不意在限制本发明的范围。

实施例1：通过减压蒸发从溶液中除去水

将包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖(10∶1∶2∶2)的溶液在等于或高于80℃的温度下减压蒸发以除去水，从而得到浓缩物。

将得到的浓缩物完全干燥并且溶于水。然后，通过HPLC，在表1中给出的条件下分析溶液。在表1中给出了HPLC结果。

表1

装置HPLC(Waters)柱ID6.5mm×L300mm填料Sugar-Pak(Waters)柱温90℃移动相蒸馏水流速0.5mL/分钟注入体积20□溶剂蒸馏水

实施例2：通过使用乙酸乙酯(EA)的分离和相分离，部分除去葡萄糖和丙三醇

为了确定使用EA的最佳相分离条件，将包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖(10∶1∶2∶2)的溶液溶于EA中使得在EA中的1，3-丙二醇浓度为30-100g/L。然后，将所述溶液单独留置2小时。分离上溶剂层，并且通过HPLC，在表1中给出的条件下分析其中的成分。在图2A至图2D中说明了结果。图2A至图2D是说明1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖各自在乙酸乙酯(EA)中的溶解度的图。参考图2A至图2D，1，3-丙二醇的溶解度是约40g/L，并且1，2-丙二醇和丙三醇的溶解度分别是5-7g/L和3-6g/L。

从实验结果确认，通过使用乙酸乙酯，可以从包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖的溶液中除去葡萄糖。

实施例3：通过使用甲基·乙基酮的分离和相分离，部分除去将葡萄糖和丙三醇

以与实施例2中相同的方法进行实验，不同之处在于使用甲基·乙基酮作为溶剂。结果，可以看出1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖在甲基·乙基酮中的溶解度与它们在EA中的溶解度类似(没有显示数据)。

从实验结果确认，通过使用甲基·乙基酮，可以从包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖的溶液中除去葡萄糖。

实施例4：通过低压二氧化硅液相色谱从包含1，3-丙二醇的溶剂层中纯化1，3-丙二醇

将二氧化硅树脂(尺寸：0.040-0.063 mm，MERCK)填充到直径为2cm并且长度为180cm的柱中，并且使用作为移动相的98∶2的EA和甲醇(MeOH)的混合物稳定。接着，制备在EA中包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖(10∶1∶2∶2)的溶液使得在EA中的1，3-丙二醇浓度为40g/L。然后，将所述溶液以40mL、60mL和20mL的样品体积装填到柱中。

在柱中以10mL/分钟的流速使用98∶2的EA和MeOH的混合物，并且以5分钟的间隔得到50mL级分。将所述级分浓缩并且干燥，然后溶于蒸馏水中。通过HPLC，在表1中给出的条件下分析该溶液。在图3至图5中说明了结果。图3至图5是40mL、60mL和20mL包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖(10∶1∶2∶2)的溶液的色谱图。在图3中，a、b、c和d分别指在开始洗脱之后70、75、80和85分钟的点。当在这些点之后回收级分时，1，3-丙二醇的产率和纯度分别为96％和94％、92％和95％、82％和98％、以及64％和100％。在图4中，a、b、c和d分别指在开始洗脱之后65、70、75和80分钟的点。当在这些点之后回收级分时，1，3-丙二醇的产率和纯度分别为81％和91％、78％和94％、66％和98％、以及42％和1 00％。在图5中，a、b和c分别指在开始洗脱之后60、65和70分钟的点。当在这些点之后回收级分时，1，3-丙二醇的产率和纯度分别为68％和93％、60％和98％、以及50％和100％。

实施例5：通过低压二氧化硅液相色谱从包含1，3-丙二醇的溶剂层中纯化1，3-丙二醇

将二氧化硅树脂(尺寸：0.040-0.063 mm，MERCK)填充到直径为2cm并且长度为180cm的柱中，并且使用作为移动相的98∶2的甲基.乙基酮(MEK)和甲醇(MeOH)的混合物稳定。接着，制备在MEK中包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖(10∶1∶2∶2)的溶液使得在MEK中的1，3-丙二醇浓度为40g/L。然后，将所述溶液以40mL、60mL和80mL的样品体积装填到柱中。

在柱中以10mL/分钟的流速使用98∶2的MEK和MeOH的混合物，并且以5分钟的间隔得到50mL级分。将所述级分浓缩并且干燥，然后溶于蒸馏水中。通过HPLC，在表1中给出的条件下分析该溶液。在图6至图8中说明了结果。图6至图8是40mL、60mL和80mL包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖(10∶1∶2∶2)的溶液的色谱图。在图6中，a、b、c、d和e分别指在开始洗脱之后45、50、5 5、60和65分钟的点。当在这些点之后回收级分时，1，3-丙二醇的产率和纯度分别为79％和94％、76％和95％、48％和96％、26％和98％、以及13％和100％。在图7中，a、b、c和d分别指在开始洗脱之后45、50、55和60分钟的点。当在这些点之后回收级分时，1，3-丙二醇的产率和纯度分别为91％和91％、81％和92％、51％和98％、以及26％和100％。在图8中，a、b、c和d分别指在开始洗脱之后45、50、55和60分钟的点。当在这些点之后回收级分时，1，3-丙二醇的产率和纯度分别为80％和91％、78％和92％、50％和98％、以及29％和100％。

工业适用性

根据本发明的分离1，3-丙二醇的方法，可以从包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖的溶液中有效地分离1，3-丙二醇。

根据本发明的分离1，3-丙二醇和1，2-丙二醇的方法，可以从包含1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、丙三醇和葡萄糖的溶液中有效地分离不含葡萄糖和部分丙三醇的1，3-丙二醇和1，2-丙二醇。

尽管参考其示例性实施方案详细地显示并且描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不偏离由下附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行各种形式和细节的改变。