甘露醇工业现状与发展

1甘露醇工业现状与发展1.产品简介甘露醇（D-mannitol、D-mannital、mannite、mannasugar）学名己六醇,又称D—甘露糖醇、木蜜醇，分子式C6H14O6。是山梨醇的同分异构体，其结构式如下：(式一)D-甘露醇是一种白色针状或斜方柱状晶体或结晶性粉末，熔点165～168℃，沸点290～295℃（0.466～0.467kPa），相对密度1.489（20/40），折射率1.3330（25℃），比旋光度［α］D25一0.04°（10％水溶液），熔解热—120.92J/g（25℃），能量为8．368J/g，无臭、味甜，其甜度相当于蔗糖50％，易溶于水（22g/100gH20）、吡啶和苯胺，微溶于甲醇、乙醇，不溶于醚类，无吸湿性。20%的水溶液PH为5.5—6.5，甘露醇与山梨醇［D（L）-sorbitol］、艾杜糖醇［D（L）-iditol］、塔里糖醇［F（L）-talitd］、卫矛醇［dulcitol］、蒜糖醇［allitd］互为同分异构体，具有多元醇的化学性质，可以被酯化、醚化、氧化、脱水，因此在医药、食品、纺织、化工、火工等方面大量应用。甘露醇的化学性质相对稳定，对稀酸、稀碱、热较稳定，空气中不氧化。甘露醇具有多元醇的通性，其羟基具有较强的反应性能，可以通过取代、醇化，醚化、缩合等生成一系列衍生物或中间体，中间体再进一步合成可以得到更多的衍生物，如此形成一甘露醇衍生物合成链。如：甘露醇可与多种金属形成络合物，它与铁的络合物之性能特别稳定。甘露醇可在与山梨醇相似的条件下脱水酐化为1，4—甘露醇酐和甘露醇二酐。甘露醇以混酸硝化的产物为六硝酸甘露醇酯。甘露醇异构化的产物为D—山梨醇与L—艾杜糖醇的混合物。甘露醇与月桂酰氯在1000C反应形成甘露醇单和双月桂酸酯，而与苯磺酰氯在吡啶中于0C下反应得D—甘露醇1，6—二苯磺酸酯。甘露醇与溴丙烯在碱性试剂(如20％NaOH水溶液)存在下75C反应为四丙烯2基醚，若先以金属钠处理甘露醇为醇盐再与烯丙基溴反应可形成六丙烯基D—甘露醇醚。甘露醇与硫酸二甲酯及NaOH反应则形成完全甲基化的甘露醇衍生物。甘露醇与丁基氯甲醚反应形成四或五丁氧基醚甘露醇。这一类反应以及由此合成的中间体和化合物不仅可以在化学制药领域开发利用，也可广泛用于制备化工衍生物。长期以来，由于甘露醇受到生产原料来源限制，以及在主要用途方面与生产流程较短、成本较低的山梨醇相近，故影响了甘露醇生产的发展。随着甘露醇应用的开发，及原料来源的多样化，成本下降，加上其独特的用途，可以预示甘露醇将成为一种有前景的精细化学品。2.生产方法2.1生产工艺路线甘露醇的工业生产方法归纳起来有植物提取法、葡萄糖电解还原法、糖类水解氢化法三种。2.1.1海带提取法（属植物提取法）在海带提取碘及海藻酸钠后的废水中提取甘露醇，约10t海带可得1t甘露醇。这是目前国内大多数厂家采用的工艺路线，按照采用的提纯方法不同，又可以分为以下几种方法：2.1.1.1水重结晶法：海带提碘后的酸性废水，加碱中和，经蒸发、浓缩、冷却、沉降、过滤、浓缩、结晶、溶解、脱色、脱氯、精制，再经蒸发浓缩，冷却结晶、分离干燥而得甘露醇。2.1.1.2电渗析脱盐法：海带提碘后的废水，加碱中和，经电渗析分离碘、氯、钠等离子后，在淡水室得到稀甘露醇液，经蒸发浓缩、脱色、脱氯、冷却结晶、分离干燥而得甘露醇。我国北方渤海湾沿岸种植的海带合甘露醇较高，可作为提取甘露醇的原料，国内大部分以此法生产甘露醇的企业集中在这一带；该法生产工序长，提取率低，成本高，品质差，生产受季节影响，排污大。2.1.2葡萄糖电化学还原此法为淀粉水解得葡萄糖后，将葡萄糖电解，再中和、蒸发、除盐、结晶、精制、干燥而得甘露醇，电解转化率为98％～99.6％。2.1.3葡萄糖发酵法3若以浓度为20％的葡萄糖溶液为原料在曲霉素存在下发酵的甘露醇收率约45％～47％，若以酵母发酵则收率约30％。2.1.4糖类催化氢化法2.1.4.1蔗糖（白砂糖）水解催化氢化法50％蔗糖水溶液加酸水解为葡萄糖和果糖。经中和净化，在悬浮液反应器或管式反应器中以Raney镍催化剂在氢压为4.9～17.7MPa(50～180kgf／cm2)和50～150℃的条件下反应。反应液经过滤、脱色，然后以离子交换树脂处理，再浓缩并冷却后，水中溶解度较小的甘露醇结晶即自山梨醇水溶液中析出。一般若在pH为中性的条件下反应时，葡萄糖转化为山梨醇，果糖转化为大致等量的山梨醇和甘露醇。理论上约生成75％山梨醇和25％甘露醇。将反应液过滤、脱色、精制、浓缩、冷却结晶、离心分离，最后经干燥而得甘露醇产品。一般5.2t白糖可得到1t甘露醇，联产山梨醇4t（以干基计）。可采用多种方法提高甘露醇收率。例如用转化糖两步加氢工艺，先在碱性介质和较低温度下反应，然后再在中性介质和较高温度下加氢则甘露醇收率可达30％以上。当以葡萄糖为原料，先在钼酸催化剂存在下异构化为葡萄糖与甘露糖的混合物，然后在以0.2％～1.5％Na2CO3中和后再两步加氢(第步60℃，第二步110～160℃)则甘露醇收率可达42％。若在以钼酸异构化后进一步以葡萄糖异构酶将剩余葡萄糖转化为果糖，则甘露醇收率可进一步提高。2.1.4.2甘蔗糖蜜为原料制甘露醇甘蔗糖蜜通常含蔗糖30％～40％，还原糖15％～20％，非发酵性糖类2％～4％，非糖有机物9％～12％，硫酸灰份10％～15％，水份25％。1t糖蜜一般可制得65kg甘露醇，213kg（干计）山梨醇。其工艺过程为：糖蜜以硫酸为水解剂，进行水解反应，使蔗糖转化为葡萄糖和果糖，果胶质转化为果胶酸，然后与石灰乳作用生成果胶酸钙，随同硫酸钙一道沉淀去除，然后将生成液经脱色净化，在反应器中进行催化氢化反应，得甘露醇与山梨醇混合液，加入溶剂，重复2～3次结晶分离，干燥即得成品。2.1.4.3果糖催化氢化制甘露醇将淀粉水解为葡萄糖以后，在异构酶存在下，使葡萄糖异构成42％果葡萄糖浆。42％果葡萄糖浆用模拟流动床进一步分离，可得含果糖在90％以上的高4纯果糖浆，精制后按上述2.2.3.1进行催化氢化、结晶分离等过程，可得产率为40％左右的甘露醇，其余为山梨醇。1t甘露醇耗淀粉3．5吨，副产山梨醇1．5t（干计）。上述几种生产方法，其中葡萄糖电化学还原法电解能耗高，目前工业生产已停用。果糖浆催化还原法，虽然甘露醇产率高，但因流程长，技术难度较大，成本高，故不宜推广采用。海带提取法，用海带捉碘及海藻酸钠后的废水提取，作为综合利用，此法不会被淘汰，但由于海藻资源受制约，扩大产量有困难。葡萄糖发酵法工艺技术还有待于研究，没有实现工业化；以蔗糖为原料水解得果糖与葡萄糖，再将部分葡萄糖转化为甘露糖，成为果糖、葡萄糖、甘露糖混合液，再氢化生产甘露醇，原料来源丰富，相对流程较短。生产成本低，品质优，热源低，无生产季节性，属清洁工艺等，是今后发展甘露醇生产较有前景的方法。南宁市化工研究设计院目前已掌握甘露醇生产技术，可根据市场糖类价格的变化，运用不同的工艺生产成本低廉的甘露醇。2.2我国人工合成甘露醇工业的特点—我国成为甘露醇出口大国的关键所在我国在甘露醇的人工合成上取得重大的突破，从近几年甘露醇生产及市场发生的重大变化情况来分析，人工合成甘露醇将占据市场的主角，逐步取代海带提取的传统生产方式。与传统生产方法相比，合成甘露醇具有很多无法比拟的优势，我国甘露醇生产及市场将由此走向正轨，行情趋于稳定。2.2.1我国的合成甘露醇已形成规模化生产近些年来，我国南方以蔗糖和北方以葡萄糖为原料合成甘露醇的生产技术及工艺已经很成熟，投入大批量生产。合成甘露醇从生产到市场营销都逐步实现了规模化经营，为彻底改变长期以来我国甘露醇的传统生产方式和根本改变供不应求的矛盾打下了坚实的基础。2.2.2合成甘露醇的市场相对稳定我国是葡萄糖和蔗糖的生产大国，合成甘露醇具有丰富的原料即葡萄糖和蔗糖来源，不像传统方式生产甘露醇一样，受到海带收成及价格的影响，造成甘露醇价格的大起大落。合成甘露醇具有稳定的原料来源和货源，是保证市场平稳的根本保障。2.2.3合成甘露醇生产成本低5目前，虽然甘露醇的生产原料蔗糖的价格达3000元/吨的高价位，按当前甘露醇的市场价格，合成甘露醇仍然有利可图。随着我国加入WTO，国际市场上低价格的蔗糖必然会进入我国，甘露醇的生产成本会更低。北方目前正处于甘露醇生产的大好时机。由于粮食生产过剩，使用于生产合成甘露醇的原料葡萄糖价格降至2500元/吨以下，这样低的原料价，必然会对甘露醇的生产及降低成本有利。总的来说，合成甘露醇的生产成本远远低于从海带中提取的甘露醇。由此可以看出，甘露醇市场因合成甘露醇的生产成本很低并且相对稳定而不会出现市场价格的大幅度波动。2.2.4质量优良合成甘露醇质量稳定，品质好，纯度高；以其原料生产的药品或下游终端产品，生产成本低，质量高，广泛受到用户的好评，这也为合成甘露醇扩大生产及市场容量，降低规模生产成本创造了良好的条件。2.2.5环保效果显著，属国家重点支持产业合成甘露醇，不会产生对环境严重污染的负面影响，属于环保型工业。合成甘露醇是以蔗糖以及葡萄糖这两种与农副产品有着密切联系的深加工工业，能够使蔗糖及葡萄糖就地加工升值，从而起到提高农民收入，促进农业生产经营结构调整，发展农村经济等作用。因此，合成甘露醇这一产业将会得到国家政策的倾斜。2.2.6技术先进，竞争力强我国合成甘露醇生产技术是在世界前列，在全球范围内，生产成本最低，产量将会逐步增大，不会有来自国外低价甘露醇对我国市场的冲击或构成任何威胁。相反，随着我国合成甘露醇生产规模的不断扩大，在不久的将来，我们将会成为甘露醇的出口大国，在国际市场中扮演主要角色，左右国际市场运作及价格涨落。综上所述，我国甘露醇市场因合成甘露醇生产规模的不断扩大而逐步趋于稳定，并且合成甘露醇的生产方式具有很强的活力。可以断言，合成甘露醇最终将取代从海带中提取甘露醇的传统生产方式。目前，合成甘露醇的产量及生产规模还有继续扩大的空间，正处于扩大生产的黄金时期，市场前景广阔。3．甘露醇的用途及下游产品甘露醇作为化学制药的原料有着广泛的用途和宽阔的应用前景，甘露醇由于6能部分吸收，并发生代谢，是一种较强的自由基消除剂，以及其渗透性脱水和利尿作用，在医药临床上大量使用。加上甘露醇的特殊物理性质，使其作为中间体在有机合成上也广为应用。甘露醇在化学结构上有6个羟基，还可合成各种化工产品。3.1在医药工业上的应用3.1.1口服甘露醇，可治急性胆囊炎，急性病毒性肝炎，肝硬化、B型胃炎、肠梗阻、清洗灌肠、胆道造影等消化道疾病以及预防急、慢性肾功能衰竭等。3.1.2作为大输液的原料和片剂的辅料。常用20％高渗注射液静注，可以促使组织液水份向血浆扩散，产生脱水作用。静滴甘露醇溶液可治疗休克，肺心病右心衰前筋膜间隔区综合症，超过热结核性胸膜炎、顽固性心绞痛，治疗脑血栓、脑梗塞、脑出血等各种形式脑外伤、脑血管病及脑水肿、脊髓水肿等。并能改善心肌缺血、降低血液粘稠度，以增加心肌收缩，以及治疗青光眼，泌尿系统结石，急性胰腺炎、有机磷中毒等。3.1.3可以作为糖尿病人的甜食代用品，治疗乙型大脑炎。3.1.4可以作为药品片剂的填充剂、润滑剂和赋形剂，也可在冻干针剂中用作载体。3.1.5用于合成抗肿瘤药二溴甘露醇（Mitobronitol）二溴甘露醇又名DBM，英文名称：myebrol，1，6-dibromo-D-mannitol，为白色小四角形片状结晶或结晶性粉末，略溶于水、乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺，易溶于氢溴酸，遇碱易分解，在酸性或中性液中缓慢分解，熔点178℃。制法：甘露醇与溴化氢反应而得。反应式如下：(式二)本品为一种卤化的糖醇类化合物，在体内脱去溴化氢而成环氧乙烷类烷化剂。口服完全吸收，体内分布均匀。因有肠肝循环，故半衰期长达5－10小时。对慢性粒细胞性白血病有较好疗效，对霍奇金病、真性红细胞增多症有一定疗效。3.1.6用于合成降血脂药物甘露醇烟酸酯烟酸甘醇酯对β-酸蛋白、甘油三醇和血清胆固醇等血酯质有不同程度的下降和扩张血管的作用。对治疗高胆固