技术领域：
本发明涉及糖类化合物加氢转化领域，具体涉及一种单糖制备糖醇的方法。
背景技术：
糖醇类化合物作为一种常见的多元醇化学品，已经广泛应用于食品、医药、化妆品、能源化工行业。传统的糖醇制备方法是将五碳、六碳糖类化合物在高温、高压氢气条件下，以金属催化剂催化其结构中的碳氧双键还原，产生饱和的醇羟基。CN101591222B公开了一种葡萄糖加氢制备山梨醇的方法。CN1120829C公开了山梨醇的制备方法，但上述方法都采用高温、高压氢气，反应温度较高，反应过程中密闭体系压力增大，同时反应后残留大量未反应的氢气，提高了反应对设备耐压要求，同时增加了能耗，导致生产成本相对较高。此外，高温高压氢气条件对生产环境要求较高，安全操作风险高。
发明内容：
本发明的目的是提供一种工艺简单、反应条件温和、绿色、安全、成本低的利用单糖制备糖醇的方法。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种单糖制备糖醇的方法，将配制好的单糖溶液加入到反应釜中，在金属催化剂和供氢体的作用下，常压氮气气氛条件下搅拌进行转移加氢反应得到相应的糖醇；所述金属催化剂选自铝镍合金或负载型贵金属催化剂，所述负载型贵金属催化剂选自Ru/C、Pd/C、Pt/C、Pd-Pt/C、Pd/MCM-41、Pd/TiO2或Pd/γ-Al2O3中的任一种，且负载型贵金属催化剂中贵金属相对于载体的总负载量为5wt％；所述供氢体选自异丙醇、甲酸、甲酸钠、甲酸钾、甲酸铵中 的任一种；所述单糖溶液质量分数为5％～35％，所述供氢体与单糖质量比0.8:1～1.5:1，金属催化剂与单糖质量比0.1:1～0.3:1，反应温度85～95℃，反应时间1.5～3.5h。
所述单糖选自五碳、六碳酮糖或醛糖化合物。
所述单糖优选自葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖中的任一种。
所述糖醇选自山梨醇、甘露醇、木糖醇、阿拉伯糖醇、半乳糖醇中的一种或两种以上。
搅拌速率为500～800rpm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明以供氢体取代氢气作为氢源，将反应初始压力由3.0～12.0MPa降为常压，反应温度由120～150℃降至85～95℃，在反应条件更温和的情况下产物糖醇产率最高可达70％以上。
2)供氢体甲酸盐使用后经甲酸酸化处理可重新再利用，绿色环保。
总之，本发明方法工艺简单，反应条件温和，生产能耗低，生产难度低，操作安全性高，绿色、安全、成本低，利于推广。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、结合、简化，均为等效形式，同样属于本申请权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)称取无水葡萄糖6.0g，加54mL去离子水至反应釜内，溶解配制得到质量分数为 10％葡萄糖溶液；
(2)称取钯碳(Pd/C)催化剂1.2g(上海晶纯试剂有限公司，货号P116794)、甲酸钠7.2g，分别置于上述配好的葡萄糖溶液中；
(3)密闭反应釜，以氮气吹扫釜内空气，并循环置换3次后充入少量氮气作保护气，在反应温度90℃、转速600rpm条件下反应3.5h；
(4)反应后将反应釜置于冰水中降温，随后释放釜内甲酸钠分解产生的气体，过滤分离固体金属催化剂，反应液经0.22微米滤膜过滤；
(5)将过滤后的反应液以超纯水稀释500倍，采用高效液相色谱进行检测分析，主要测定反应液中原料葡萄糖残留量、产物山梨醇和甘露醇的含量。以下实施例均采用与此相同的方法和设备。
高效液相色谱分析条件如下：
色谱分析柱：SP 0810柱；
检测器：示差折光检测器；
进样体积：20μL；
流动相：超纯水；
流速：0.5mL/min；
柱温：80℃；
通过高效液相色谱法测得，产物中山梨醇、甘露醇产率分别为65.5％、3.7％，葡萄糖转化率为75.7％。
实施例2
(1)称取无水葡萄糖4.0g，加46mL去离子水至反应釜内，溶解配制得到质量分数为8％葡萄糖溶液；
(2)称取Pd-Pt/C催化剂1.0g(催化剂制备方法参照：ChemSusChem,2010,3:1379–1382)、甲酸钾6.0g，分别置于上述配好的葡萄糖溶液中；
(3)密闭反应釜，以氮气吹扫釜内空气，并循环置换3次后充入少量氮气作保护气，在反应温度95℃、转速600rpm条件下反应3.5h；
(4)反应后将反应釜置于冰水中降温，随后释放釜内甲酸钾分解产生的气体，过滤分离固体金属催化剂，反应液经0.22微米滤膜过滤；
(5)将过滤后的反应液以超纯水稀释200倍，采用高效液相色谱进行检测分析，主要测定反应液中原料葡萄糖残留量、产物山梨醇和甘露醇的含量。
通过高效液相色谱法测得，产物中山梨醇、甘露醇产率分别为67.4％、4.4％，葡萄糖转化率为76.1％。
实施例3
(1)称取无水果糖2.5g，加47.5mL去离子水至反应釜内，溶解配制得到质量分数为5％果糖溶液；
(2)称取钯碳(Pd/C)催化剂0.75g(上海晶纯试剂有限公司，货号P116794)、甲酸钠3.5g，分别置于上述配好的果糖溶液中；
(3)密闭反应釜，以氮气吹扫釜内空气，并循环置换3次后充入少量氮气作保护气，在反应温度95℃、转速600rpm条件下反应3.5h；
(4)反应后将反应釜置于冰水中降温，随后释放釜内甲酸钠分解产生的气体，过滤分离 固体金属催化剂，反应液经0.22微米滤膜过滤；
(5)将过滤后的反应液以超纯水稀释500倍，采用高效液相色谱进行检测分析，主要测定反应液中原料果糖残留量、产物山梨醇和甘露醇的含量。
通过高效液相色谱法测得，产物中山梨醇、甘露醇产率分别为38.9％、32.7％，果糖转化率为82.1％。
实施例4
(1)称取无水果糖3.0g，加57mL去离子水至反应釜内，溶解配制得到质量分数为5％果糖溶液；
(2)称取钯碳(Pd/C)催化剂0.75g(上海晶纯试剂有限公司，货号P116794)、甲酸钠4.2g，分别置于上述配好的果糖溶液中；
(3)密闭反应釜，以氮气吹扫釜内空气，并循环置换3次后充入少量氮气作保护气，在反应温度95℃、转速500rpm条件下反应2.5h；
(4)反应后将反应釜置于冰水中降温，随后释放釜内甲酸钠分解产生的气体，过滤分离固体金属催化剂，反应液经0.22微米滤膜过滤；
(5)将过滤后的反应液以超纯水稀释250倍，采用高效液相色谱进行检测分析，主要测定反应液中原料果糖残留量、产物山梨醇和甘露醇的含量。
通过高效液相色谱法测得，产物中山梨醇、甘露醇产率分别为38.5％、34.1％，果糖转化率为84.0％。
实施例5
(1)称取无水葡萄糖4.0g，加46mL去离子水至反应釜内，溶解配制得到质量分数为 8％葡萄糖溶液；
(2)称取钌碳(Ru/C)催化剂1.0g(上海晶纯试剂有限公司，货号R111025)、甲酸钾3.5g，分别置于上述配好的葡萄糖溶液中；
(3)密闭反应釜，以氮气吹扫釜内空气，并循环置换3次后充入少量氮气作保护气，在反应温度85℃、转速800rpm条件下反应2.0h；
(4)反应后将反应釜置于冰水中降温，随后释放釜内甲酸钾分解产生的气体，过滤分离固体金属催化剂，反应液经0.22微米滤膜过滤；
(5)将过滤后的反应液以超纯水稀释50倍，采用高效液相色谱进行检测分析，主要测定反应液中原料葡萄糖残留量、产物山梨醇和甘露醇的含量。
通过高效液相色谱法测得，产物中山梨醇、甘露醇产率分别为39.1％、4.5％，葡萄糖转化率为54.0％。
实施例6
(1)称取无水木糖3.0g，加57mL去离子水至反应釜内，溶解配制得到质量分数为5％木糖溶液；
(2)称取钯碳(Pd/C)催化剂0.9g(上海晶纯试剂有限公司，货号P116794)、甲酸钠4.2g，分别置于上述配好的木糖溶液中；
(3)密闭反应釜，以氮气吹扫釜内空气，并循环置换3次后充入少量氮气作保护气，在反应温度95℃、转速700rpm条件下反应2.5h；
(4)反应后将反应釜置于冰水中降温，随后释放釜内甲酸钠分解产生的气体，过滤分离固体金属催化剂，反应液经0.22微米滤膜过滤；
(5)将过滤后的反应液以超纯水稀释200倍，采用高效液相色谱进行检测分析，主要测定反应液中原料木糖残留量、产物木糖醇的含量。
通过高效液相色谱法测得，产物中木糖醇产率为73.0％，木糖转化率为83.0％。
实施例7
(1)称取无水阿拉伯糖12.0g，加48mL去离子水至反应釜内，溶解配制得到质量分数为20％阿拉伯糖溶液；
(2)称取钯碳(Pd/C)催化剂2.4g(上海晶纯试剂有限公司，货号P116794)、甲酸钠18.0g，分别置于上述配好的阿拉伯糖溶液中；
(3)密闭反应釜，以氮气吹扫釜内空气，并循环置换3次后充入少量氮气作保护气，在反应温度90℃、转速600rpm条件下反应3.5h；
(4)反应后将反应釜置于冰水中降温，随后释放釜内甲酸钠分解产生的气体，过滤分离固体金属催化剂，反应液经0.22微米滤膜过滤；
(5)将过滤后的反应液以超纯水稀释100倍，采用高效液相色谱进行检测分析，主要测定反应液中原料阿拉伯糖残留量、产物阿拉伯糖醇的含量。
通过高效液相色谱法测得，产物中阿拉伯糖醇产率为74.1％，阿拉伯糖转化率为80.7％。
实施例8
(1)称取无水甘露糖17.5g，加32.5mL去离子水至反应釜内，溶解配制得到质量分数为35％甘露糖溶液；
(2)称取钯碳(Pd/C)催化剂1.75g(上海晶纯试剂有限公司，货号P116794)、甲酸铵17.5g，分别置于上述配好的甘露糖溶液中；
(3)密闭反应釜，以氮气吹扫釜内空气，并循环置换3次后充入少量氮气作保护气，在反应温度90℃、转速600rpm条件下反应2.0h；
(4)反应后将反应釜置于冰水中降温，随后释放釜内甲酸铵分解产生的气体，过滤分离固体金属催化剂，反应液经0.22微米滤膜过滤；
(5)将过滤后的反应液以超纯水稀释250倍，采用高效液相色谱进行检测分析，主要测定反应液中原料甘露糖残留量、产物山梨醇和甘露醇的含量。
通过高效液相色谱法测得，产物中山梨醇、甘露醇产率分别为3.1％、37.5％，甘露糖转化率为49.7％。
实施例9
(1)称取无水半乳糖6.0g，加14mL去离子水至反应釜内，溶解配制得到质量分数为30％半乳糖溶液；
(2)称取铂碳(Pt/C)催化剂1.8g(上海晶纯试剂有限公司，货号P111328)、甲酸6.0g，分别置于上述配好的半乳糖溶液中；
(3)密闭反应釜，以氮气吹扫釜内空气，并循环置换3次后充入少量氮气作保护气，在反应温度90℃、转速600rpm条件下反应1.5h；
(4)反应后将反应釜置于冰水中降温，随后释放釜内甲酸分解产生的气体，过滤分离固体金属催化剂，反应液经0.22微米滤膜过滤；
(5)将过滤后的反应液以超纯水稀释100倍，采用高效液相色谱进行检测分析，主要测定反应液中原料半乳糖残留量、产物半乳糖醇的含量。
通过高效液相色谱法测得，产物中半乳糖醇产率为5.0％，半乳糖转化率为7.5％。
实施例10
(1)称取无水木糖6.0g，加54mL去离子水至反应釜内，溶解配制得到质量分数为10％木糖溶液；
(2)称取铝镍合金催化剂1.8g(上海晶纯试剂有限公司，货号A111098)、异丙醇6.0g，分别置于上述配好的木糖溶液中；
(3)密闭反应釜，以氮气吹扫釜内空气，并循环置换3次后充入少量氮气作保护气，在反应温度90℃、转速600rpm条件下反应2.5h；
(4)反应后将反应釜置于冰水中降温，随后释放釜内异丙醇分解产生的气体，过滤分离固体金属催化剂，反应液经0.22微米滤膜过滤；
(5)将过滤后的反应液以超纯水稀释50倍，采用高效液相色谱进行检测分析，主要测定反应液中原料木糖残留量、产物木糖醇的含量。
通过高效液相色谱法测得，产物中木糖醇产率为2.7％，木糖转化率为10.1％。
实施例11
(1)称取无水木糖6.0g，加54mL去离子水至反应釜内，溶解配制得到质量分数为10％木糖溶液；
(2)称取铝镍合金催化剂1.8g(上海晶纯试剂有限公司，货号A111098)、甲酸铵6.0g，分别置于上述配好的木糖溶液中；
(3)密闭反应釜，以氮气吹扫釜内空气，并循环置换3次后充入少量氮气作保护气，在反应温度95℃、转速600rpm条件下反应3.5h；
(4)反应后将反应釜置于冰水中降温，随后释放釜内异丙醇分解产生的气体，过滤分离 固体金属催化剂，反应液经0.22微米滤膜过滤；
(5)将过滤后的反应液以超纯水稀释50倍，采用高效液相色谱进行检测分析，主要测定反应液中原料木糖残留量、产物木糖醇的含量。
通过高效液相色谱法测得，产物中木糖醇产率为3.1％，木糖转化率为10.9％。
实施例12
(1)称取无水果糖3.0g，加57mL去离子水至反应釜内，溶解配制得到质量分数为5％果糖溶液；
(2)称取Pd/MCM-41催化剂0.9g(催化剂制备方法参照：Carbohydrate Research,2011,346:1327–1332)、甲酸钠4.5g，分别置于上述配好的果糖溶液中；
(3)密闭反应釜，以氮气吹扫釜内空气，并循环置换3次后充入少量氮气作保护气，在反应温度95℃、转速700rpm条件下反应3.0h；
(4)反应后将反应釜置于冰水中降温，随后释放釜内甲酸钠分解产生的气体，过滤分离固体贵金属催化剂，反应液经0.22微米滤膜过滤；
(5)将过滤后的反应液以超纯水稀释500倍，采用高效液相色谱进行检测分析，主要测定反应液中原料果糖残留量、产物山梨醇与甘露醇的含量。
通过高效液相色谱法测得，产物中山梨醇、甘露醇产率分别为44.9％、39.3％，果糖转化率为88.1％。
实施例13
(1)称取无水半乳糖6.0g，加54mL去离子水至反应釜内，溶解配制得到质量分数为10％半乳糖溶液；
(2)称取Pd/TiO2催化剂1.8g(催化剂制备方法参照：Carbohydrate Research,2011,346:1327–1332)、甲酸钾7.2g，分别置于上述配好的半乳糖溶液中；
(3)密闭反应釜，以氮气吹扫釜内空气，并循环置换3次后充入少量氮气作保护气，在反应温度95℃、转速800rpm条件下反应3.5h；
(4)反应后将反应釜置于冰水中降温，随后释放釜内甲酸钾分解产生的气体，过滤分离固体贵金属催化剂，反应液经0.22微米滤膜过滤；
(5)将过滤后的反应液以超纯水稀释50倍，采用高效液相色谱进行检测分析，主要测定反应液中原料半乳糖残留量、产物半乳糖醇的含量。
通过高效液相色谱法测得，产物中半乳糖醇产率为71.0％，半乳糖转化率为77.5％。
实施例14
(1)称取无水阿拉伯糖3.0g，加57mL去离子水至反应釜内，溶解配制得到质量分数为5％阿拉伯糖溶液；
(2)称取Pd/γ-Al2O3催化剂0.9g(催化剂制备方法参照：Carbohydrate Research,2011,346:1327–1332)、甲酸钠4.0g，分别置于上述配好的阿拉伯糖溶液中；
(3)密闭反应釜，以氮气吹扫釜内空气，并循环置换3次后充入少量氮气作保护气，在反应温度90℃、转速600rpm条件下反应2.5h；
(4)反应后将反应釜置于冰水中降温，随后释放釜内甲酸钠酸分解产生的气体，过滤分离固体金属催化剂，反应液经0.22微米滤膜过滤；
(5)将过滤后的反应液以超纯水稀释300倍，采用高效液相色谱进行检测分析，主要测定反应液中原料阿拉伯糖残留量、产物阿拉伯糖醇的含量。
通过高效液相色谱法测得，产物中阿拉伯糖醇产率为70.0％，阿拉伯糖转化率为78.4％。
实施例15
(1)称取无水木糖5.0g，加45mL去离子水至反应釜内，溶解配制得到质量分数为5％木糖溶液；
(2)称取钯碳(Pd/C)催化剂1.5g(上海晶纯试剂有限公司，货号P116794)、甲酸钠7.5g，分别置于上述配好的木糖溶液中；
(3)密闭反应釜，以氮气吹扫釜内空气，并循环置换3次后充入少量氮气作保护气，在反应温度95℃、转速800rpm条件下反应3.5h；
(4)反应后将反应釜置于冰水中降温，随后释放釜内甲酸钠分解产生的气体，过滤分离固体贵金属催化剂，反应液经0.22微米滤膜过滤；
(5)将过滤后的反应液以超纯水稀释1000倍，采用高效液相色谱进行检测分析，主要测定反应液中原料木糖残留量、产物木糖醇的含量。
通过高效液相色谱法测得，产物中木糖醇产率为78.4％，木糖转化率为83.5％。