超臨界CO2/離子液體兩相體系中反應-分離制備HMF方法技術

本發明專利技術涉及一種超臨界CO2/離子液體兩相體系中反應-分離制備HMF方法，其特征是在離子液體為反應溶劑相，有機溶劑為萃取劑相的兩相反應體系中，以單糖、雙糖、低聚糖和多糖中的一種為原料，路易斯酸和布郎斯特酸的一種為催化劑，在反應溫度為313-373K，反應時間為0.5-4小時條件下，高轉化率和選擇性地合成HMF，在超臨界CO2的引入下，生產的產物HMF不斷地被萃取轉移到兩相體系的上層有機相中，實現反-分離耦合一體化過程。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及綠色、清潔催化
，具體指在以離子液體為反應溶劑相，有機溶劑為萃取劑相的兩相反應體系中，應用超臨界CO2/離子液體反應-分離制備HMF方法
技術介紹
隨著生物質資源替代化石資源成為各國應對能源危機的戰略手段，利用生物質資源制備HMF已成為國內外學者研究和關注的熱點。HMF是一種重要的化工原料，被稱為生物質化學和石油化學之間的一種平臺化合物，可用來制備醫藥產品、樹脂塑料、柴油燃燒添加物等。因此，利用生物質纖維素制備HMF，可降低對煤和石油等不可再生資源的依賴，減少CO2的排放，具有重要的現實意義和廣闊的發展前景。目前此領域的研究尚存在以下問題1)HMF穩定性差，容易在過渡金屬作用下進一步轉化，并且常規方法分離困難；2)反應體系復雜，催化劑用量高并且難以脫除和回收；因此如何高效、高選擇性、環境友好催化纖維素生成HMF成為一個亟待解決的科學問題。本專利技術開發超臨界CO2/離子液體兩相體系反應-分離制備HMF方法，旨在提供一種高轉化率和選擇性合成HMF的反應-分離耦合一體化方法。
技術實現思路
本專利技術研究兩相反應器中超臨界CO2/離子液體反應-分離制備HMF方法，實現反應-分離耦合一體化過程。本專利技術的反應通式為Μ—催化劑,離子液體溶劑 HO9 單糖-- 超臨界CO2\\丨丨本專利技術提供的超臨界CO2/離子液體兩相體系中反應-分離制備HMF方法，其特征是在離子液體為反應溶劑相，有機溶劑為萃取劑相的兩相反應體系中，以單糖、雙糖、低聚糖和多糖中的一種為原料，路易斯酸和布郎斯特酸的一種為催化劑，在反應溫度為313-373K，反應時間為O. 5-4小時條件下，高轉化率和選擇性地合成HMF，在超臨界CO2的引入下，生成的產物HMF不斷地被萃取轉移到兩相體系的上層有機相中，實現反應-分離耦合一體化過程。所述離子液體溶劑使用下述1、2類離子液體溶劑中的一種或幾種；其中1、2類離子液體催化劑結構如下^Mxr μX=cl' Br’ 丨’ BF- PF^0AC V cnH2n+iη θη=1-12X 1 2所用有機溶劑萃取劑選自丙酮、丁酮、甲基異丁酮、甲醇、乙醇、丁醇、異丙醇、乙二醇、氯乙醇、苯甲醇、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、戊烷、己烷、辛烷、正己烷、環己烷、苯、甲苯、氯苯、二氯苯、苯胺、溴苯、硝基苯、鄰硝基甲苯、苯甲醛、氯仿、二氯甲烷、乙醚、乙腈、丙腈、苯甲腈、吡啶、苯酚、吡啶、乙胺、丙酸、二硫化碳和乙酐中的一種。所用催化劑選路易斯酸或布郎斯特酸中的一種，包括并不限于H2S04、HC1、HCF3SO3' HNO3> H3PO4, H4P2O7' HC00H、CH3COOH' C6H5COOH' H00CC00H、HOOCCH2CH2COOH' AlCl3'FeCl3'CuCl2'ZnCl2 等。所述原料為單糖、雙糖、低聚糖或多糖中的一種或幾種，包括并且不限于葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、麥芽糖、淀粉、纖維素等。具體實施方式 本專利技術兩相反應器中超臨界CO2/離子液體反應-分離制備HMF方法用以下實施例說明，但本專利技術并不限于下述實施例，在不脫離前后所述宗旨的范圍下，變化實施都包含在本專利技術的技術范圍內。實施例I權利要求1.一種超臨界CO2/離子液體兩相體系中反應-分離制備HMF方法，其特征是在離子液體為反應溶劑相，有機溶劑為萃取劑相的兩相反應體系中，以單糖、雙糖、低聚糖和多糖中的一種為原料，路易斯酸和布郎斯特酸的一種為催化劑，在反應溫度為313-373K，反應時間為O. 5-4小時條件下，高轉化率和選擇性地合成HMF，在超臨界CO2的引入下，生成的產物HMF不斷地被萃取轉移到兩相體系的上層有機相中，實現反應-分離耦合一體化過程。2.根據權利要求I所述的方法，其特征是使用下述1、2類離子液體溶劑中的一種或幾種；其中1、2類離子液體催化劑結構如下3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所用有機溶劑萃取劑選自丙酮、丁酮、甲基異丁酮、甲醇、乙醇、丁醇、異丙醇、乙二醇、氯乙醇、苯甲醇、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、戊烷、己烷、辛烷、正己烷、環己烷、苯、甲苯、氯苯、二氯苯、苯胺、溴苯、硝基苯、鄰硝基甲苯、苯甲醛、氯仿、二氯甲烷、乙醚、乙腈、丙腈、苯甲腈、吡唳、苯酚、吡唳、乙胺、丙酸、二硫化碳和乙酐中的一種。4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于催化劑選路易斯酸或布郎斯特酸中的一種，包括并不限于 H2SO4、HCl、HCF3SO3、HNO3、H3PO4、H4P2O7、HCOOH、CH3COOH' C6H5COOH'H00CC00H、H00CCH2CH2C00H、A1C13、FeCl3、CuCl2, ZnCl2 等。全文摘要本專利技術涉及一種超臨界CO2/離子液體兩相體系中反應-分離制備HMF方法，其特征是在離子液體為反應溶劑相，有機溶劑為萃取劑相的兩相反應體系中，以單糖、雙糖、低聚糖和多糖中的一種為原料，路易斯酸和布郎斯特酸的一種為催化劑，在反應溫度為313-373K，反應時間為0.5-4小時條件下，高轉化率和選擇性地合成HMF，在超臨界CO2的引入下，生產的產物HMF不斷地被萃取轉移到兩相體系的上層有機相中，實現反-分離耦合一體化過程。文檔編號C07D307/46GK102952103SQ20111023661公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月17日 優先權日2011年8月17日專利技術者張鎖江, 石春艷, 辛加余, 王金泉 申請人:中國科學院過程工程研究所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超臨界CO2/離子液體兩相體系中反應?分離制備HMF方法，其特征是在離子液體為反應溶劑相，有機溶劑為萃取劑相的兩相反應體系中，以單糖、雙糖、低聚糖和多糖中的一種為原料，路易斯酸和布郎斯特酸的一種為催化劑，在反應溫度為313?373K，反應時間為0.5?4小時條件下，高轉化率和選擇性地合成HMF，在超臨界CO2的引入下，生成的產物HMF不斷地被萃取轉移到兩相體系的上層有機相中，實現反應?分離耦合一體化過程。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張鎖江，石春艷，辛加余，王金泉，
申請(專利權)人：中國科學院過程工程研究所，
類型：發明
國別省市：