일반기술

당류로부터 당알콜을 제조하는 방법

*원리 및 구성본 발명은 당류를 수소화하여 당알콜을 제조하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 실리카 입자로 안정화된 나노 크기의 산화구리 촉매를 이용함으로써 온화한 조건하에서 당류로부터 당알콜을 고선택성 및 고수율로 장기간 안정적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.*배경솔비톨, 만니톨, 말티톨 및 자일리톨 등의 당알콜은 식료품, 화장품 및 제약품의 원료, 특히 감미료로, 또한 폴리우레탄의 합성원료 등으로 다양하게 사용된다. 당알콜을 제조하는 방법으로는 화학적인 수소화 촉매법과 생물공학적인 미생물 발효법 등이 있으나, 촉매 존재 하에 당류를 수소화하여 당알콜을 제조하는 것이 가장 단순하고 경제적인 것으로 평가되고 있어, 대부분의 당알콜은 상업적으로는 수소화 촉매법으로 제조되고 있다. 당을 수소화하여 당알콜을 제조하는데 사용되는 촉매로서, 일반적으로는 라니 촉매(니켈계)가 사용되고 있으며, 귀금속촉매를 사용하는 방법도 제안되고 있다.*종래기술라니 촉매는 일부의 금속(예를 들면, 알루미늄, 아연 및 실리콘)을 니켈, 구리, 코발트 및 철과 같은 촉매금속과 합금시킨 후, 알칼리로 처리하여 활성화시킨 촉매이다. 일반적으로, 당류의 수소화 반응은 금속촉매 분말을 당류 수용액에 분산시켜 비교적 저온, 고압에서 배치(batch)식으로 수행한다. 유럽특허 제A 39,981호와 미국특허 제3,741,776호는 분말형 라니 니켈계 촉매를 사용하여 락티놀이나 말티톨 등의 당알콜을 제조하는 배치식 불연속공정을 제안하고 있다. 그러나, 수소화반응 후 촉매를 반응용액으로부터 분리하는 단계가 필요할 뿐만 아니라, 반응기 용량에 비해 생성량이 작아서 반응장치와 저장탱크의 크기가 상대적으로 큰 장치가 요구되며 공정의 복잡함으로 인해 에너지소비가 크고, 인력비용이 높아져서 경제성이 낮은 편이다.이러한 단점을 해결하기 위하여 고정층(fixed bed)용 라니 니켈촉매가 개발되었다. 일본특개 제1975-099987호에서는 니켈, 코발트 및 구리 침전형 촉매를 배합하여 분말촉매금속/알루미늄 합금을 합성하고 바인더로서 감마-알루미나를 사용하여 성형한 후에, 알칼리로 활성화하여 라니 촉매를 제조하는 방법을 제안하고 있다. 또한 일본특개 제1972-27888호에서는 촉매금속 합금을 합성하고, 냉각된 용매에 용융된 합금을 적가하여 활성화하여 고정층용 라니 촉매를 제조하는 방법을 제시하고 있다. 그러나 이러한 촉매의 경우, 효율적인 수소화를 위해 촉매의 밀도를 증가시켜야 하며 촉매층 내의 반응물의 흐름을 원활하게 하기 위해서 촉매입자 크기를 정밀하게 조절하여야 하는 데 어려움이 있어 촉매수율과 반응성이 낮다는 문제가 있다.*특징 및 장점본 발명은 열안정성, 반응선택성 및 활성이 우수한 산화구리 복합체 수소화촉매를 이용하여 온화한 조건하에서 당으로부터 당알콜을 고선택성 및 고수율로 장기간 안정적으로 제조하는 방법을 제공하고 있다.