選擇性地產(chǎn)生乙酰丙酸酯衍生物，優(yōu)選用含有較多量葡萄糖的糖 源開始。這些乙酰丙酸酯的形成要求使用多相或均相酸催化劑，并且溶劑應當再次是或含 有上文提到的來自產(chǎn)生HMF衍生物的相同類型的醇。
[0045] 在一般實施例中，將右旋糖（通過水解淀粉所獲得的葡萄糖）與醇和酸催化劑組 合并且通過與微波輻射接觸15至45分鐘時間而加熱至130°C和200°C之間的溫度，以產(chǎn)生 至少40%是乙酰丙酸酯的反應產(chǎn)物。在示例性實施例中，將乙醇中的右旋糖與多相酸性樹 脂（Amberlyst35)組合并且在溫度斜升期7分鐘后加熱至170°C持續(xù)30分鐘時間。產(chǎn)物 產(chǎn)率一般是約50%的來自右旋糖的乙酰丙酸乙酯。較少的副產(chǎn)物包括約12%的HMF和約 25. 4 %的HMF醚衍生物、乙氧甲基糠醛。
[0046] 示例性乙酰丙酸酯除其他之外包括但不限于乙酰丙酸丁酯、乙酰丙酸乙酯、和乙 酰丙酸異戊酯及其任意組合。在某些實施例中，乙酰丙酸酯的反應產(chǎn)率可以十分高。
[0047] 提取步驟。在某些實施例中，在已經(jīng)將糖的含水混合物照射足夠使至少一部分糖 轉(zhuǎn)化成HMF或衍生物（包括HMF酯、HMF醚、和乙酰丙酸酯）的時間后，可以將一種不溶混 性有機溶劑添加至這種混合物中，可以過濾或不過濾所述混合物，從而使HMF及其衍生物 分配至有機相溶液中；可以收集有機相溶液；并且可以將溶劑例如在減壓下從有機相溶液 中蒸發(fā)，以便產(chǎn)生HMF及其衍生物或乙酰丙酸衍生物富集的提取物?？梢允褂玫挠袡C溶劑 的實例包括但不限于乙酸乙酯、甲基叔-丁基醚、二乙醚（dietherether)、甲苯、甲乙酮、 乳酸乙酯、甲基異丁酮、辛醇、戊醇、乙酸丁酯、氯仿、及其任意組合。此外，可以收集水相并 且可以再次照射未反應的果糖以產(chǎn)生HMF及其衍生物和乙酰丙酸酯，或可以將這種果糖再 循環(huán)用于本文披露內(nèi)容的或本領域已知的另一個目的。
[0048] 本披露的提取方法是特別有利的，因而它消除了多步驟純化過程，從而改善速度 和效率，同時降低成本和廢物。提取的反應產(chǎn)物隨后可以用作進一步轉(zhuǎn)化成多種有用衍生 物或重結(jié)晶以進一步增加反應產(chǎn)物純度的反應物來源。
[0049] 也可以使用微波輻射高效地產(chǎn)生無水糖醇。為了產(chǎn)生無水糖醇，初始試劑一般是 糖醇，尤其己糖醇，這種糖醇被照射足以使糖醇脫水成單或二無水糖醇的時間?？梢赞D(zhuǎn)化 成無水糖醇的糖醇實例包括但不限于單無水糖醇、二無水糖醇、己糖、果糖、山梨醇、赤蘚糖 醇、蘇糖醇、木糖醇、阿糖醇、核糖醇、甘露醇、半乳糖醇、艾杜糖醇、乳糖醇、異麥芽酮糖醇、 麥牙糖醇、及其任意組合。
[0050] 溶劑可以是一種水溶劑或極性有機溶劑或其組合。優(yōu)選的極性有機溶劑是無質(zhì)子 溶劑?？赡艿娜軇┑膶嵗ǖ幌抻?-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰 胺、二甲基亞砜、甲乙酮、甲基異丁酮、乙腈、丙腈、及其任意組合。反應混合物一般地還包含 如本文之前已經(jīng)對HMF產(chǎn)生所描述的多相或均相酸催化劑。
[0051] 將含有糖醇連同任選催化劑的混合物用微波照射在一個溫度加熱一段時間，其中 該溫度和時間是促進糖醇脫水成為無水糖醇所需的。例如，在某些慣例中，該過程在130°C 至200°C的溫度進行。在一些其他實施例中，可以使用170°C至190°C的溫度范圍。在某些 實施例中，可以在3分鐘至45分鐘的時間范圍進行該過程。一般實施例使用3分鐘至4分 鐘范圍內(nèi)的斜升溫度時間。在一般實施例中，30分鐘足夠使大于50%的己糖醇轉(zhuǎn)化成單無 水糖醇和二無水糖醇的混合物。在常見的30分鐘反應中，優(yōu)勢反應產(chǎn)物是單無水糖醇，由 脫水山梨糖醇例舉。較長的反應時間將導致進一步脫水以產(chǎn)生更多量的二無水糖醇，由異 山梨醇例舉。預計，小于2小時的反應時間將足以使大部分己糖醇轉(zhuǎn)化成二無水糖醇衍生 物。
[0052] 微波輔助的異山梨醇和脫水山梨糖醇合成法允許增強反應速率、易于操作和精確 控制反應速率。在制備后，可以進一步純化無水糖醇。通過使用薄膜蒸發(fā)器完成一種優(yōu)選 的純化。
[0053] 使用微波輔助照射，也可以高效地從無水糖醇產(chǎn)生無水糖醇醚。異山梨醇二甲基 醚可以用于多種應用，包括但不限于工業(yè)溶劑、藥物添加物、和個人護理產(chǎn)品。
[0054] 從無水糖醇形成醚的一個方面是在大幅度縮減的溫度、壓力和時間下使用碳酸二 烷基酯。在現(xiàn)有技術(shù)的反應中，使用碳酸二烷基酯形成異山梨醇的相應烷基醚衍生物要求 240°C_260°C的溫度、4MPa的壓力和2小時或更長的反應時間。在本發(fā)明的傳授內(nèi)容中，可 以通過用微波照射混合物在短如10-30分鐘內(nèi)達到低至120°C-170°C的溫度，完成這個反 應。在使用異山梨醇和碳酸二甲酯的一個示例性實施例中，微波功率是1000瓦特，反應溫 度是150°C，其中斜升溫度時間為2分鐘，并且使用持續(xù)微波暴露來維持這個溫度僅15分 鐘。一般地，將起始性無水糖醇溶解于一種碳酸二烷基酯溶劑中，該碳酸二烷基酯溶劑還充 當一種烷基化反應物，然而可以溶解反應物和產(chǎn)物的任何溶劑將是適用的，只要存在足夠 摩爾量的碳酸二烷基酯。碳酸二烷基酯的烷基可以具有任何長度的，可溶于溶劑中，并且可 以包括芳基、或環(huán)烷基或烯丙基部分。優(yōu)選地使用堿催化劑。一種示例性堿催化劑是二甲 基氨基吡啶（DMAP)。也可以使用其他堿，包括非親核性有機堿、甲醇鈉、固相支持堿、堿性樹 月旨、無機弱堿、和無機強堿。這個方法是十分有益的，因為它增加了反應的選擇性。例如，弱 堿將增加朝向單烷基醚的產(chǎn)物選擇性?？商娲兀绻褂靡环N強堿，則二烷基醚將是有利 于的。因此，堿的選擇將允許更充分控制產(chǎn)物選擇性。
[0055] 可以通過相似方法產(chǎn)生的另一種異山梨醇衍生化合物是硝酸異山梨酯。硝酸異山 梨酯可以用于多種應用，包括但不限于通過增加抵達心臟的血流量緩解心絞痛發(fā)作的疼痛 或減少發(fā)作的藥物。通過硝酸二甲酯替換碳酸二烷基酯并且另外用微波照射實施相同的步 驟產(chǎn)生它。
[0056] 與以下實例一起閱讀時，可以更好地理解本披露內(nèi)容的多個實施例。 實例
[0057] 以下實例顯示了本披露內(nèi)容的組合物和方法的多個非限制性實施例并且不限制 如本文所述的發(fā)明。除非另外說明，否則全部百分比以重量計。本文中披露的產(chǎn)率是示例 性并且不反映在優(yōu)化條件下的最佳產(chǎn)率。 實例1 在二甲基乙酰胺中制備HMF
[0058] 將二甲基乙酰胺（30mL)中的晶態(tài)果糖（10g)和Amberlyst35濕樹脂（羅門哈斯 中國公司，伊利諾伊州伍德里奇）的混合物置于特富龍內(nèi)襯的密封反應容器中，其內(nèi)部具 有用于MicroSYNTHMicrowaveLabstation中處理的高密度轉(zhuǎn)子。使用1000瓦特照射功 率，將樣品通過微波在1. 5分鐘內(nèi)從室溫加熱至65°C，隨后在1分鐘內(nèi)加熱至130°C，并且 在130°C保持15分鐘。將容器冷卻。分析顯示來自果糖的HMF的42%摩爾產(chǎn)率和69%的 轉(zhuǎn)化率（見表1中的實驗5)。 實例2 在二甲基甲酰胺中制備HMF
[0059] 將二甲基甲酰胺（30mL)中的晶態(tài)果糖（10g)和Amberlyst35濕樹脂（5g，羅門哈 斯中國公司，伊利諾伊州伍德里奇）的混合物置于特富龍內(nèi)襯的密封反應容器中，其內(nèi)部 具有用于MicroSYNTHMicrowaveLabstation中處理的高密度轉(zhuǎn)子。使用1000瓦特照射 功率，將樣品通過微波在1. 5分鐘內(nèi)從室溫加熱至65°C，隨后在1分鐘內(nèi)加熱至130°C，并 且在130°C保持15分鐘。將容器冷卻。分析顯示來自果糖的41 %的HMF摩爾產(chǎn)率和71% 轉(zhuǎn)化率（見表1中的實驗3)。 實例3 在NMP中制備HMF
[0060] 在第一實驗中，將NMP(25mL)中的晶態(tài)果糖（10g)和濃H2S04(0. lmL)的混合物置 于特富龍內(nèi)襯的密封反應容器中，其內(nèi)部具有用于MicroSYNTH Microwave Labstation中 處理的高密度轉(zhuǎn)子。使用1000瓦特照射功率，將樣品通過微波在3分鐘內(nèi)從室溫加熱至 140°C，并且在此保持20分鐘。將容器冷卻。分析顯示來自果糖的65%的HMF摩爾產(chǎn)率。
[0061] 在另一個實驗中，將NMP(25mL)中的晶態(tài)果糖（10g)和濃H2S04(0. lmL)的混合物 置于特富龍內(nèi)襯的密封反應容器中，其內(nèi)部具有用于MicroSYNTH Microwave Labstation 中處理的高密度轉(zhuǎn)子。使用1000瓦特照射功率，將樣品在3分鐘內(nèi)從室溫加熱至160°C，并 且在此保持20分鐘。將容器冷卻。分析顯示來自果糖的77%的HMF摩爾產(chǎn)率。用常規(guī)加 熱系統(tǒng)進行時，這些相同的條件產(chǎn)生HMF的65%摩爾產(chǎn)率。
[0062] 在第三實驗中，將NMP (25mL)中的晶態(tài)果糖（10g)和濃H2S04(0 .05mL)的混合物置 于特富龍內(nèi)襯的密封反應容器中，其內(nèi)部具有用于MicroSYNTH Microwave Labstation中 處理的高密度轉(zhuǎn)子。使用1000瓦特照射功率，將樣品通過微波在3分鐘內(nèi)從室溫加熱至 160°C，并且在此保持20分鐘。將容器冷卻。分析顯示來自果糖的70 %的HMF摩爾產(chǎn)率（見 表1中的實驗14)。用常規(guī)加熱系統(tǒng)進行時，這些相同的條件產(chǎn)生HMF的54%摩爾產(chǎn)率。 實例4 在水中制備HMF
[0063] 在第一實驗中，將水（25mL)中的晶態(tài)果糖（10g)和濃H2S04(0.lmL)的混合物置 于特富龍內(nèi)襯的密封反應容器中，其內(nèi)部具有用于MicroSYNTHMicrowaveLabstation中 處理的高密度轉(zhuǎn)子。使用1000瓦特照射功率，將樣品通過微波在3分鐘內(nèi)從室溫加熱至 140 °C，并且在此保持10分鐘。將容器冷卻。分析顯示來自果糖的20 %的HMF摩爾產(chǎn)率和 44 %轉(zhuǎn)化率。 實例5 在水中制備HMF
[0064] 在第一實驗中，將水（40mL)中晶態(tài)果糖（10g)的混合物置于特富龍內(nèi)襯的密封反 應容器中，其內(nèi)部具有用于MicroSYNTH Microwave Labstation中處理的高密度轉(zhuǎn)子。使 用1000瓦特照射功率，將樣品通過微波在3分鐘內(nèi)從室溫加熱至200°C，并且在此保持3分 鐘。將容器冷卻。分析顯示來自果糖的54%的HMF摩爾產(chǎn)率和63%轉(zhuǎn)化率。用常規(guī)加熱 系統(tǒng)進行時，這些相同的條件產(chǎn)生HMF的1 %摩爾產(chǎn)率。