一種 5-羥甲基糠醛的方法技術

本發明專利技術提供一種5-羥甲基糠醛的方法。在催化劑作用下，利用高沸點的有機溶劑1,3-二甲基-2-咪唑啉酮來降解植物纖維素制5-羥甲基糠醛。本發明專利技術解決了已有的有機溶劑降解纖維素制5-羥甲基糠醛，纖維素降解不足問題，使得植物纖維素的轉化率達到60%以上，而且還能得到較好的5-羥甲基糠醛收率，使收率能夠達到30%。本發明專利技術所使用的溶劑為高沸點的溶劑，有效地解決了由于低沸點溶劑揮發所造成的環境污染以及成本的上升。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及到一種利用1，3-二甲基-2-咪唑啉酮溶劑降解植物纖維素制5-羥甲基糠醛的方法。
技術介紹
現代社會對能源的需求越來越大，而大部分能源由于儲量有限，使得人類的發展面臨一個潛在的危機。能源和環境的壓力迫使人們尋找能夠替代石化資源的新型能源，而且要求這種能源是可再生的。生物質資源是植物纖維素資源，植物纖維素資源作為一種新的可再生能源，具有貯存量豐富、可以再生、使用無害等優點，已經被普遍認為是解決未來能源危機的根本出路 之一。據世界能源組織統計，地球上植物纖維素的儲量為18000多億噸，相當于6400億噸的石油。每年綠色植物纖維素增加量約為1170億噸，相當于400億噸石油，其中800億噸分布在森林中，其余分布在海洋、草原、田野、沼澤及荒漠中。所以，從數量巨大的生物質資源獲得新型的綠色平臺化合物一乙酰丙酸將成為本世紀化學家和化學工程師的重要任務。從生物質資源出發，通過化學的、物理的或生物的方法可以得到眾多的基礎化學品，如乙醇、1，3-丙二醇、糠醛、5-羥甲基糠醛、乙酰丙酸等。這些產品具有非常好的反應特性，可以衍生出數量眾多的下游產品，為化工行業開辟出新的應用領域。隨著生物質資源的大規模利用，這些基礎化學品都有可能成為未來新型的綠色平臺化合物一乙酰丙酸(化工時刊，2004，14，1-4)，這將有助于解決石化資源短缺及其應用帶來的環境問題。在諸多基礎化學品中，5-羥甲基糠醛是一個最值得關注的產品之一。5-羥甲基糠醛可以由葡萄糖或果糖脫水生成，分子中含有一個呋喃環和一個醛基，其化學性質比較活潑，可以通過氧化、氫化和縮合等反應制備多種衍生物，是生物質降解制備新型綠色平臺化合物乙酰丙酸的重要中間產物，長期以來人們將它視為一種毒性物質加以控制，沒有對其制備工藝加以系統研究(Hum. Exp. Toxicol, 1990，9，211-214)。然而，最近研究專利技術，5-羥甲基糠醛作為一種能有效防治神經退行性疾病、認知損害和抗心肌缺血的心血管病、抑制腫瘤、降低血中膽固醇藥物，受到研究人員的廣泛關注。目前已經有很多方法制備5-羥甲基糠醛，由于其在水溶液中易分解為乙酰丙酸與甲酸，所以現在人們都在尋找可以有效的降解植物纖維素并且獲得較高5-羥甲基糠醛收率的溶劑。趙海波等人利用離子液體溶解葡萄糖制備5-羥甲基糠醛，獲得了較高的收率，離子液體是一種綠色、環保的溶劑，但價格比較昂貴(Science，2007，316，1597-1600)。后來Binder，J. B等人用有機溶劑(丙酮或二甲基亞砜或二甲基乙酰胺)降解植物纖維素制備5-羥甲基糠醛，但這些有機溶劑是揮發性有機化合物，在使用過程中容易對人體健康和環境產生直接的影響(Science，2009，131，1979-1985)。
技術實現思路
本專利技術提供一種5-羥甲基糠醛的方法，步驟和條件如下(I)將生物質原料粉碎至40目^80目后置于烘箱中，烘干至恒重；(2)將干燥好的生物質原料與溶劑混合加入晶化釜中，加入催化劑與添加劑，密封，反應溫度為100°C 160°C，優選為12(Γ140° C，反應時間為I 5小時，優選為f 3小時；所述的生物質原料生物質原料與溶劑、催化劑、添加劑質量比1:20 50 :0. 5 2. 5 : 2 ;生物質原料為麥桿、稻桿、玉米桿、高粱桿、玉米芯或木屑；催化劑為Cr (NO3) 3 · 9H20 ;添加劑是LiCl、NaCl或KCl ; (3)將得到的溶液蒸餾濃縮，用萃取劑石油醚或環己烷萃取5-羥甲基糠醛，萃取得到的萃取液再減壓蒸餾使萃取劑分離出來，將含有少量萃取劑的5-羥甲基糠醛固體干燥，得到5-羥甲基糠醛產物。檢測將蒸餾得 到的5-羥甲基糠醛再溶于水中，用紫外分光光度計在284nm處檢測。圖I是5-羥甲基糠醛標準品的紫外光譜圖。圖2是本專利技術得到的5-羥甲基糠醛的紫外光譜圖。經過對比，本專利技術得到的5-羥甲基糠醛的譜圖與標準品譜圖相符合。有益效果本專利技術提供一種5-羥甲基糠醛的方法。在催化劑作用下，利用高沸點的有機溶劑1，3- 二甲基-2-咪唑啉酮來降解植物纖維素制5-羥甲基糠醛。本專利技術解決了已有的有機溶劑降解纖維素制5-羥甲基糠醛，纖維素降解不足問題，使得植物纖維素的轉化率達到60%以上，而且還能得到較好的5-羥甲基糠醛收率，使收率能夠達到30%。本專利技術所使用的溶劑為高沸點的溶劑，有效地解決了由于低沸點溶劑揮發所造成的環境污染以及成本的上升。附圖說明圖I是5-羥甲基糠醛標準品的紫外光譜圖。圖2是本專利技術得到的5-羥甲基糠醛的紫外光譜圖。具體實施例方式實施例I 一種5-羥甲基糠醛的方法，步驟和條件如下(I)將玉米桿粉碎至40目后置于烘箱中，烘干至恒重；(2)將干燥好的O. Ig玉米桿粉與3g的1，3- 二甲基-2-咪唑啉酮溶劑，混合加入晶化釜中，加入O. Ig催化劑Cr (NO3) 3 · 9H20,加入O. 2g添加劑LiCl，密封，反應溫度為140°C，反應時間為2小時；所述的玉米桿粉與溶劑、催化劑、添加劑質量比1:30:1:2 ;生物質原料為為麥桿、稻桿、玉米桿、高粱桿、玉米芯或木屑；(3)將得到的溶液蒸餾濃縮，用萃取劑石油醚萃取5-羥甲基糠醛，萃取得到的萃取液再減壓蒸餾使用萃取劑分離出來，將含有少量萃取劑的5-羥甲基糠醛固體干燥，得到5-羥甲基糠醛產物。5-羥甲基糠醛的收率為11.46%。檢測將蒸餾得到的5-羥甲基糠醛再溶于水中，用紫外分光光度計在284nm處檢測。圖I是5-羥甲基糠醛標準品的紫外光譜圖。圖2是本專利技術得到的5-羥甲基糠醛的紫外光譜圖。實施例2 —種5-羥甲基糠醛的方法，步驟和條件如下(I)將麥桿粉碎至70目后置于烘箱中，烘干至恒重；(2)將干燥好的O. Ig麥桿粉與3g的1，3- 二甲基-2-咪唑啉酮溶劑，混合加入晶化釜中，加入O. Ig催化劑Cr(NO3)3 · 9H20,加入O. 2g添加劑NaCl，密封，反應溫度為140°C，反應時間為2小時；所述的麥桿粉與溶劑、催化劑、添加劑質量比1:30:1:2 ;生物質原料為為麥桿、稻桿、玉米桿、高粱桿、玉米芯或木屑；(3)將得到的溶液蒸餾濃縮，用萃取劑環己烷萃取5-羥甲基糠醛，萃取得到的萃取液再減壓蒸餾使萃取劑分離出來，將含有少量萃取劑的5-羥甲基糠醛固體干燥，得到5-羥甲基糠醛產物。5-羥甲基糠醛的收率為26. 35%。實施例3 —種5-羥甲基糠醛的方法，步驟和條件如下(1)將木屑粉碎至70目后置于烘箱中，烘干至恒重；(2)將干燥好的O. Ig木屑粉與3g的1，3- 二甲基-2-咪唑啉酮溶劑，混合加入晶化釜中，加入O. Ig催化劑Cr (NO3) 3 · 9H20,加入O. 2g添加劑KCl，密封，反應溫度為120° C，反應時間為2小時；所述的木屑粉與溶劑、催化劑、添加劑質量比1:30:1:2 ;生物質原料為為麥桿、稻桿、玉米桿、高粱桿、玉米芯或木屑；(3)將得到的溶液蒸餾濃縮，用萃取劑環己烷萃取5-羥甲基糠醛，萃取得到萃取液再減壓蒸餾使萃取劑分離出來，將含有少量萃取劑的5-羥甲基糠醛固體干燥，得到5-羥甲基糠醛產物。5-羥甲基糠醛的收率為25. 5%。實施例4 一種5-羥甲基糠醛的方法，步驟和條件如下(I)將稻桿粉碎至80目后置于烘箱中，烘干至恒重；(2)將干本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種?5?羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，步驟和條件如下：（1）將生物質原料粉碎至40目~80目后置于烘箱中，烘干至恒重；（2）將干燥好的生物質原料與溶劑混合加入晶化釜中，加入催化劑與添加劑，密封,?反應溫度為100℃～160℃，優選為120~140°C，反應時間為1～5小時，優選為1~3小時；所述的生物質原料生物質原料與溶劑、催化劑、添加劑質量比1:20～50：0.5～2.5：?2；生物質原料為麥稈、稻稈、玉米桿、高粱稈、玉米芯或木屑；催化劑為Cr(NO3)3·9H2O；添加劑是LiCl、NaCl或KCl；（3）將得到的溶液蒸餾濃縮，用萃取劑石油醚或環己烷萃取5?羥甲基糠醛，萃取得到的萃取液再減壓蒸餾，使萃取劑分離出來，將含有少量萃取劑的5?羥甲基糠醛固體干燥，得到5?羥甲基糠醛產物。

【技術特征摘要】
1.一種5-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，步驟和條件如下(I)將生物質原料粉碎至40目-80目后置于烘箱中，烘干至恒重；(2)將干燥好的生物質原料與溶劑混合加入晶化釜中，加入催化劑與添加劑，密封，反應溫度為100°C 160°C，優選為12(Γ140° C，反應時間為I 5小時，優選為f 3小時；所述的生物質原料生物質原料與溶劑、催化劑、添加劑質量比1:20 50 :0. 5 2.5 : 2 ;生物質原料為麥桿、稻桿、玉米桿、高粱桿、玉米芯或木屑；催化劑為Cr (NO3) 3 · 9H20 ;添加劑是LiCl、NaCl或KCl ; (3)將得到的溶液蒸餾濃縮，用萃取劑石油醚或環己烷萃取5-羥甲基糠醛，萃取得到的萃取液再減壓蒸餾，使萃取劑分離出來，將含有少量萃取劑的5-羥甲基糠醛固體干燥，得到5-羥甲基糠醛產物。2.根據權利I所述的一種5-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，所述的反應溫度為120 140。 Co3.根據權利I所述的一種5-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，所述的反應時間為廣3小時。4.根據權利I所述的一種5-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，步驟和條件如下(I)將玉米桿粉碎至40目后置于烘箱中，烘干至恒重；(2)將干燥好的玉米桿粉與1，3- 二甲基-2-咪唑啉酮溶劑，混合加入晶化釜中，加入催化劑Cr(NO3)3 ·9Η20，加入添加劑LiCl，密封，反應溫度為140°C，反應時間為2小時；所述的玉米桿粉與溶劑、催化劑、添加劑質量比1:30:1:2 ; (3)將得到的溶液蒸餾濃縮，用萃取劑石油醚萃取5-羥甲基糠醛，萃取得到的萃取液再減壓蒸餾使萃取劑分離出來，將含有少量萃取劑的5-羥甲基糠醛固體干燥，得到5-羥甲基糠醛產物。5.根據權利I所述的一種5-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，步驟和條件如下(O將麥桿粉碎至70目后置于烘箱中，烘干至恒重；(2)將干燥好的麥桿粉與1，3-二甲基-2-咪唑啉酮溶劑，混合加入晶化釜中，加入催化劑Cr (NO3) 3 · 9H20,加入添加劑NaCl，密封，反應溫度為140°C，反應時間為2小時；(3)將得到的溶液蒸餾濃縮，用萃取劑環己烷萃取5-羥甲基糠醛萃取得到的萃取液再減壓蒸餾，使萃取劑分離出來，將含有少量萃取劑的5-羥甲基糠醛固體干燥，得到5-羥甲基糠醛產物。6.根據權利I所述的一種5-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，步驟和條件如下(O將木屑粉碎至70目后置于烘箱中，烘干至恒重；(2)將干燥好的木屑粉與1，3- 二甲基-2-咪唑啉酮溶劑，混合加入晶化釜中，加入催化劑Cr(NO3)3 · 9H20，加入添加劑KC1，密封，反應溫度為120° C，反應時間為2小時；(3)將得到的溶液蒸餾濃縮，用萃取劑環己烷萃取...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李亞豐，袁永明，
申請(專利權)人：長春工業大學，
類型：發明
國別省市：