584-03-2/1,2-丁二醇的應用

背景及概述

1,2-丁二醇（1,2-Dihydroxybutaneα-Butylene glycol）是一種化學品，主要用于有機合成，制備2-氨基丁醇等。

分離^[1]

CN201410098216.6提供一種乙二醇和1,2- 丁二醇的分離方法，包括以下步驟：

a）將含1,2-丁二醇的粗乙二醇物流送至產(chǎn)品塔進行普通精餾，塔頂?shù)玫胶?,2-丁二醇與乙二醇的共沸物物流，塔釜得到含乙二醇物流；

b）所述含1,2-丁二醇與乙二醇的共沸物物流進入共沸精餾塔，包含共沸劑的物流從共沸精餾塔塔頂加入，塔頂?shù)玫胶叶寂c共沸劑共沸物的物流，塔釜得到1,2-丁二醇產(chǎn)品物流。

應用 ^[2]

一、用于生產(chǎn)R-α-羥基丁酸

α?羥基丁酸是一種重要的工業(yè)中間體，可以用來合成異亮氨酸和某些藥物。α?羥基丁酸分為R和S兩種構(gòu)型。高純度手性R?α?羥基丁酸可以用來合成可生物降解的高聚物聚α? 羥基丁酸[P(2HB)]。另外，R?α?羥基丁酸可用來制備azinothricin家族抗癌抗生素。

通常用于高純度R?α?羥基丁酸生產(chǎn)的起始底物通常有兩種。一種是α?酮基丁酸，通過立體選擇性的酶還原生成R?α?羥基丁酸；另一種是外消旋α?羥基丁酸，通過乙酰化反應或者氧化反應立體特異性拆分，得到高純度R?α?羥基丁酸。無論是α? 酮基丁酸還是外消旋α?羥基丁酸，其價格均較為昂貴且難以獲得。鑒于此，R?α?羥基丁酸 的大量生產(chǎn)中迫切需要選擇一種合適而廉價的起始底物。1，2?丁二醇具有1位和2位羥基，1位羥基氧化為羧基可產(chǎn)生α?羥基丁酸，因而1，2?丁二醇可作為R?α?羥基丁酸生產(chǎn)的潛在底物；氧化葡萄糖桿菌DSM 2003能夠不完全性的 立體選擇性氧化糖類、醇類以及酸類，因而其有可能催化1，2?丁二醇生產(chǎn)R?α?羥基丁酸。

CN201110355171.2提供一種以1，2?丁二醇為底物生產(chǎn)R?α? 羥基丁酸的方法，以克服R?α?羥基丁酸制備中底物外消旋α?羥基丁酸和α?酮基丁酸價格較高的缺陷。本發(fā)明所述以1，2?丁二醇為底物生產(chǎn)R?α?羥基丁酸的方法，步驟是：

(1)制備生物催化劑

選取氧化葡萄糖桿菌DSM 2003，常規(guī)方法培養(yǎng)，分離并收集菌體，用pH 72～7.5磷酸 鉀緩沖液洗滌菌體2～4次，菌體重懸于去離子水中，使菌體濃度達到200克濕細胞/升，得 到的完整細胞懸液即為生物催化劑，4℃儲存?zhèn)溆茫?/p>

其中，上述氧化葡萄糖桿菌使用如下培養(yǎng)基配方培養(yǎng)：D?山梨醇80克/升；酵母粉24克/升；硫酸銨5克/升；磷酸二氫鉀2克/升；硫酸鎂5克/升；碳酸鈣10克/升。

(2)轉(zhuǎn)化

將步驟(1)中制得的生物催化劑即完整細胞與底物1，2?丁二醇水溶液混合，使混合物中生物催化劑的濃度為5～120克濕細胞/升、1，2?丁二醇的濃度為5～60克/升，并加入乙二胺 四乙酸二鈉至終濃度5～40毫摩爾/升；在20～50℃，pH 4.0～10.0條件下，以50～180轉(zhuǎn)/ 分鐘振蕩1～30小時，得到轉(zhuǎn)化液。

(3)制取含R?α?羥基丁酸溶液

將步驟(2)中制得的轉(zhuǎn)化液以5,000～10,000轉(zhuǎn)/分離心5～25分鐘，或者用200～400 目濾布過濾，去除生物催化劑即完整細胞，所得清液即為含R?α?羥基丁酸溶液。

(4)產(chǎn)物R?α?羥基丁酸的檢測

本發(fā)明方法具有以下特點：

(1)采用生物催化的方法，反應體系簡單，反應條件溫和，步驟簡短，操作簡便。生物催化劑可以容易地除去，便于后續(xù)產(chǎn)物分離純化。

(2)反應周期較短，產(chǎn)物R?α?羥基丁酸可積累到較高濃度。

(3)底物1，2?丁二醇價格低廉，易于獲得。

(4)產(chǎn)物對映體過量率高，可達到99％以上。

二、用于合成1，2-丁酮醛

1，2-丁酮醛(又稱乙基乙二醛)是合成1，2-丁酮酸的中間體，同時被大量運用于生物化學領(lǐng)域。傳統(tǒng)的1，2-丁酮醛制造工藝以1，2-丁二醇為原料，電解銀作為催化劑，氣相脫氫氧化制得丙酮醛。該法存在的問題是對反應溫度要求較高，反應溫度需要在500℃以上，同時由于電解銀催化劑很容易在高溫是發(fā)生團聚，從而會導致催化劑的活性急劇下降，反應床層壓力增大。當反應溫度大于500℃以上，原料易發(fā)生斷鍵深度氧化反應，催化劑表面也容易積碳。CN200510023709.4提供一種催化氧化脫氫連續(xù)進行、工藝簡單、轉(zhuǎn)化率和選擇性高的1，2- 丁酮醛的合成方法。本發(fā)明的1，2-丁二醇催化脫氫氧化是在銀基催化劑存在下合成1，2-丁酮醛，氣化的1，2- 丁二醇與氧氣混合后連續(xù)進入催化床進行脫氫氧化反應，反應式是：

本發(fā)明將1，2-丁二醇與氧氣在摩爾比為0.6-4.0范圍內(nèi)加熱氣化混合后進入催化床反應，催化床是已用層疊層法以及電解法制備的納米銀沸石膜催化劑，在200-550℃溫度下，1，2-丁二醇的液時空速是0.5-10.0hr-1條件下反應，即可獲得高轉(zhuǎn)化率的1，2-丁二醇和高選擇性的1，2-丁酮醛。

主要參考資料

[1] CN201410098216.6 乙二醇和1,2-丁二醇的分離方法

[2] CN201110355171.2 一種以1,2-丁二醇為底物生產(chǎn)R-α-羥基丁酸的方法

[3] CN200510023709.4 一種1，2-丁酮醛的合成方法