一種從生物質水解產物葡萄糖中提取乙醯丙酸的方法
2023-06-01 11:11:31 3
一種從生物質水解產物葡萄糖中提取乙醯丙酸的方法
【專利摘要】一種從生物質水解產物葡萄糖中提取乙醯丙酸的方法，以離子液體為反應體系，以固體酸催化劑ZrP2作為催化劑進行加熱反應，步驟如下：1）將離子液體、葡萄糖和蒸餾水混合，加入固體酸催化劑ZrP2，然後置於微波加熱反應器中進行反應得到反應液；2）將反應液濾膜過濾，澄清液體用乙酸乙酯進行萃取，收集全部萃取液；3）將萃取液精餾後即可製得乙醯丙酸。本發明的優點是：該提取方法操作簡單、反應速度快、能耗低、成本低、易於操作且安全可靠；通過引入離子液體反應體系可以極大節約生產乙醯丙酸的能源消耗；通過催化劑ZrP2的引入減少副反應的發生，實現葡萄糖、纖維素的高價值利用，獲得顯著的經濟效益和環境效益。
【專利說明】一種從生物質水解產物葡萄糖中提取乙醯丙酸的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及化工產品乙醯丙酸的製備，特別是一種從生物質水解產物葡萄糖中提取乙醯丙酸的方法。
【背景技術】
[0002]隨著社會經濟的發展和人們生活水平的提高，生物質固體廢物的排放量猛增，給環境帶來了極大的威脅。生物質是固體廢棄物中有重大利用價值的資源，傳統的焚燒方法不僅造成資源浪費而且汙染了環境，本專利嘗試使用新反應方法實現生物質水解產物葡萄糖的高值利用。
[0003]離子液體是一種新型的纖維素溶解均相反應介質，具有無汙染、穩定性高、容易回收的優點，這些特性在提高反應速率、反應選擇性和催化效率等方面都表現出很大優勢。離子液體可以構建一種高效、可回收的環保反應體系，該均相反應體系克服了非均相反應體系的諸多缺點，如:反應流程長、試劑使用量大、反應過程難以控制、產物不均勻等。
[0004]乙醯丙酸是一種重要的化工產品，美國環保部將其確定為平臺化合物，同時含羰基、α 一氫和羧基的多官能團化合物，是合成各種輕化工產品的基本原料，在有機合成和工農業、醫藥行業上，具有廣泛的使用價值。乙醯丙酸的氫化產品Y-戊丙酯是一種高級溶劑並可作為製取合成橡膠，耐寒增塑劑及表面活性劑的中間產物。氯化乙醯丙酸可作為工業循環水的抑菌劑。
[0005]本實驗方法構建了基於離子液體的反應體系，通過加入催化劑ZrP2控制反應方向並減少副反應發生，進而生產乙醯丙酸。
【發明內容】
[0006]本發明針對傳統葡萄糖水解反應體系存在的問題，提供一種從生物質水解產物葡萄糖中提取乙醯丙酸的方法，該提取方法可有效減少水解過程中副反應的發生，提高乙醯丙酸的產率。
[0007]本發明的技術方案:
一種從生物質水解產物葡萄糖中提取乙醯丙酸的方法，以離子液體為反應體系，以固體酸催化劑ZrP2作為催化劑進行加熱反應，步驟如下:
1)將離子液體、葡萄糖和蒸餾水混合，加入固體酸催化劑ZrP2，然後置於微波加熱反應器中，以N2作為保護氣，在壓力為2MPa、溫度為180°C下進行反應，反應時間為20分鐘，得到反應液；
2)將反應液降至室溫後，用0.45um濾膜過濾，將過濾後的澄清液體，用乙酸乙酯進行萃取，萃取過程重複4次，收集全部萃取液；
3)將上述萃取液進行精餾即可製得乙醯丙酸，留下的乙酸乙酯可重複利用。
[0008]所述離子液體為1- 丁基-3-甲基咪唑氯鹽或1- 丁基-3-甲基咪唑氯鹽與1- 丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽構成的均相混合液。[0009]所述離子液體為1- 丁基-3-甲基咪唑氯鹽體系中，1- 丁基-3-甲基咪唑氯鹽、葡萄糖、蒸餾水和ZrP2的質量比為1.74g:0.1Og:2g:0.04g ;所述離子液體為1- 丁基_3_甲基咪唑氯鹽與1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽構成的均相混合液體系中，1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽、1- 丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽、葡萄糖、蒸餾水和ZrP2的質量比為0.87g:1.02g:
0.1Og:2g:0.04g。
[0010]所述澄清液體與乙酸乙酯的體積比為1:1。
[0011]本發明的優點和有益效果是:
該提取方法操作簡單、反應速度快、能耗低、成本低、易於操作且安全可靠；通過引入離子液體反應體系可以極大節約生產乙醯丙酸的能源消耗；通過催化劑ZrP2的引入減少副反應的發生，能夠實現葡萄糖以至於纖維素的高價值利用，獲得顯著的經濟效益和環境效益。
【具體實施方式】
[0012]本發明通過以下實施例進一步詳述，但本實施例所敘述的技術內容是說明性的，而不是限定性的，不應依此來局限本發明的保護範圍。
[0013]實施例1:
一種從生物質水解產物葡萄糖中提取乙醯丙酸的方法，以離子液體為反應體系，以固體酸催化劑ZrP2作為催化劑進行加熱反應，步驟如下:
1)將1.74gl-丁基-3- 甲基咪唑氯鹽離子液體、0.1Og葡萄糖和2g蒸餾水混合，加入
0.04g固體酸催化劑ZrP2，然後置於微波加熱反應器中，以N2作為保護氣，在壓力為2MPa、溫度為180°C下進行反應，反應時間為20分鐘，得到反應液；
2)將反應液降至室溫後，用0.45um濾膜過濾，將過濾後的澄清液體，用乙酸乙酯進行萃取，澄清液體與乙酸乙酯的體積比為1:1，萃取過程重複4次，收集全部萃取液；
3)將上述萃取液進行精餾即可製得乙醯丙酸。
[0014]將製得的乙醯丙酸用高效液相色譜進行檢測，色譜柱為糖柱，0.005M的硫酸水溶液為流動相，流速為0.6mL/min，柱溫為30°C，檢測器為紫外檢測器。檢測結果表明:在該條件下乙醯丙酸的產率為35%。
[0015]實施例2:
一種從生物質水解產物葡萄糖中提取乙醯丙酸的方法，以離子液體為反應體系，以固體酸催化劑ZrP2作為催化劑進行加熱反應，步驟如下:
1)將0.87g 1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽離子液體、1.02gl-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽離子液體、0.1Og葡萄糖和2g蒸餾水混合，加入0.04g固體酸催化劑ZrP2，然後置於微波加熱反應器中，以N2作為保護氣，在壓力為2MPa、溫度為180°C下進行反應，反應時間為20分鐘，得到反應液；
2)將反應液降至室溫後，用0.45um濾膜過濾，將過濾後的澄清液體，用乙酸乙酯進行萃取，澄清液體與乙酸乙酯的體積比為1:1，萃取過程重複4次，收集全部萃取液；
3)將上述萃取液進行精餾即可製得乙醯丙酸。
[0016]將製得的乙醯丙酸用高效液相色譜進行檢測，色譜柱為糖柱，0.005M的硫酸水溶液為流動相，流速為0.6mL/min，柱溫為30°C，檢測器為紫外檢測器。檢測結果表明:在該條件下乙醯丙酸的產率為40%。
【權利要求】
1.一種從生物質水解產物葡萄糖中提取乙醯丙酸的方法，其特徵在於:以離子液體為反應體系，以固體酸催化劑ZrP2作為催化劑進行加熱反應，步驟如下: 1)將離子液體、葡萄糖和蒸餾水混合，加入固體酸催化劑ZrP2，然後置於微波加熱反應器中，以N2作為保護氣，在壓力為2MPa、溫度為180°C下進行反應，反應時間為20分鐘，得到反應液； 2)將反應液降至室溫後，用0.45um濾膜過濾，將過濾後的澄清液體，用乙酸乙酯進行萃取，萃取過程重複4次，收集全部萃取液； 3)將上述萃取液進行精餾即可製得乙醯丙酸，留下的乙酸乙酯可重複利用。
2.根據權利要求1所述從生物質水解產物葡萄糖中提取乙醯丙酸的方法，其特徵在於:所述離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽或1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽與1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽構成的均相混合液。
3.根據權利要求1所述從生物質水解產物葡萄糖中提取乙醯丙酸的方法，其特徵在於:所述離子液體為1- 丁基-3-甲基咪唑氯鹽體系中，1- 丁基-3-甲基咪唑氯鹽、葡萄糖、蒸餾水和ZrP2的質量比為1.74g:0.1Og:2g:0.04g ;所述離子液體為1- 丁基_3_甲基咪唑氯鹽與1- 丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽構成的均相混合液體系中，1- 丁基-3-甲基咪唑氯鹽、1- 丁基-3- 甲基咪唑硫酸氫鹽、葡萄糖、蒸餾水和ZrP2的質量比為0.87g:1.02g:0.1Og:2g:0.04go
4.根據權利要求1所述從生物質水解產物葡萄糖中提取乙醯丙酸的方法，其特徵在於:所述澄清液體與乙酸乙酯的體積比為1:1。
【文檔編號】C07C51/00GK103804167SQ201410086619
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月11日 優先權日:2014年3月11日
【發明者】劉益良, 李維尊, 鞠美庭, 韓國林, 夏天 申請人:南開大學, 赤峰瀚通技術諮詢有限公司