一種從生物質(zhì)水解產(chǎn)物葡萄糖中提取乙酰丙酸的方法
【專利摘要】一種從生物質(zhì)水解產(chǎn)物葡萄糖中提取乙酰丙酸的方法，以離子液體為反應(yīng)體系，以固體酸催化劑ZrP2作為催化劑進(jìn)行加熱反應(yīng)，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，然后置于微波加熱反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)得到反應(yīng)液；2）將反應(yīng)液濾膜過濾，澄清液體用乙酸乙酯進(jìn)行萃取，收集全部萃取液；3）將萃取液精餾后即可制得乙酰丙酸。本發(fā)明的優(yōu)點是：該提取方法操作簡單、反應(yīng)速度快、能耗低、成本低、易于操作且安全可靠；通過引入離子液體反應(yīng)體系可以極大節(jié)約生產(chǎn)乙酰丙酸的能源消耗；通過催化劑ZrP2的引入減少副反應(yīng)的發(fā)生，實現(xiàn)葡萄糖、纖維素的高價值利用，獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
【專利說明】一種從生物質(zhì)水解產(chǎn)物葡萄糖中提取乙酰丙酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工產(chǎn)品乙酰丙酸的制備，特別是一種從生物質(zhì)水解產(chǎn)物葡萄糖中提取乙酰丙酸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，生物質(zhì)固體廢物的排放量猛增，給環(huán)境帶來了極大的威脅。生物質(zhì)是固體廢棄物中有重大利用價值的資源，傳統(tǒng)的焚燒方法不僅造成資源浪費(fèi)而且污染了環(huán)境，本專利嘗試使用新反應(yīng)方法實現(xiàn)生物質(zhì)水解產(chǎn)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(yīng)介質(zhì)，具有無污染、穩(wěn)定性高、容易回收的優(yōu)點，這些特性在提高反應(yīng)速率、反應(yīng)選擇性和催化效率等方面都表現(xiàn)出很大優(yōu)勢。離子液體可以構(gòu)建一種高效、可回收的環(huán)保反應(yīng)體系，該均相反應(yīng)體系克服了非均相反應(yīng)體系的諸多缺點，如:反應(yīng)流程長、試劑使用量大、反應(yīng)過程難以控制、產(chǎn)物不均勻等。
[0004]乙酰丙酸是一種重要的化工產(chǎn)品，美國環(huán)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(tuán)化合物，是合成各種輕化工產(chǎn)品的基本原料，在有機(jī)合成和工農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)上，具有廣泛的使用價值。乙酰丙酸的氫化產(chǎn)品Y-戊丙酯是一種高級溶劑并可作為制取合成橡膠，耐寒增塑劑及表面活性劑的中間產(chǎn)物。氯化乙酰丙酸可作為工業(yè)循環(huán)水的抑菌劑。
[0005]本實驗方法構(gòu)建了基于離子液體的反應(yīng)體系，通過加入催化劑ZrP2控制反應(yīng)方向并減少副反應(yīng)發(fā)生，進(jìn)而生產(chǎn)乙酰丙酸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對傳統(tǒng)葡萄糖水解反應(yīng)體系存在的問題，提供一種從生物質(zhì)水解產(chǎn)物葡萄糖中提取乙酰丙酸的方法，該提取方法可有效減少水解過程中副反應(yīng)的發(fā)生，提高乙酰丙酸的產(chǎn)率。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種從生物質(zhì)水解產(chǎn)物葡萄糖中提取乙酰丙酸的方法，以離子液體為反應(yīng)體系，以固體酸催化劑ZrP2作為催化劑進(jìn)行加熱反應(yīng)，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，然后置于微波加熱反應(yīng)器中，以N2作為保護(hù)氣，在壓力為2MPa、溫度為180°C下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時間為20分鐘，得到反應(yīng)液；
2)將反應(yīng)液降至室溫后，用0.45um濾膜過濾，將過濾后的澄清液體，用乙酸乙酯進(jìn)行萃取，萃取過程重復(fù)4次，收集全部萃取液；
3)將上述萃取液進(jìn)行精餾即可制得乙酰丙酸，留下的乙酸乙酯可重復(fù)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(gòu)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(zhì)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(gòu)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(zhì)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(fā)明的優(yōu)點和有益效果是:
該提取方法操作簡單、反應(yīng)速度快、能耗低、成本低、易于操作且安全可靠；通過引入離子液體反應(yīng)體系可以極大節(jié)約生產(chǎn)乙酰丙酸的能源消耗；通過催化劑ZrP2的引入減少副反應(yīng)的發(fā)生，能夠?qū)崿F(xiàn)葡萄糖以至于纖維素的高價值利用，獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明通過以下實施例進(jìn)一步詳述，但本實施例所敘述的技術(shù)內(nèi)容是說明性的，而不是限定性的，不應(yīng)依此來局限本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0013]實施例1:
一種從生物質(zhì)水解產(chǎn)物葡萄糖中提取乙酰丙酸的方法，以離子液體為反應(yīng)體系，以固體酸催化劑ZrP2作為催化劑進(jìn)行加熱反應(yīng)，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，然后置于微波加熱反應(yīng)器中，以N2作為保護(hù)氣，在壓力為2MPa、溫度為180°C下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時間為20分鐘，得到反應(yīng)液；
2)將反應(yīng)液降至室溫后，用0.45um濾膜過濾，將過濾后的澄清液體，用乙酸乙酯進(jìn)行萃取，澄清液體與乙酸乙酯的體積比為1:1，萃取過程重復(fù)4次，收集全部萃取液；
3)將上述萃取液進(jìn)行精餾即可制得乙酰丙酸。
[0014]將制得的乙酰丙酸用高效液相色譜進(jìn)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(jié)果表明:在該條件下乙酰丙酸的產(chǎn)率為35%。
[0015]實施例2:
一種從生物質(zhì)水解產(chǎn)物葡萄糖中提取乙酰丙酸的方法，以離子液體為反應(yīng)體系，以固體酸催化劑ZrP2作為催化劑進(jìn)行加熱反應(yīng)，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，然后置于微波加熱反應(yīng)器中，以N2作為保護(hù)氣，在壓力為2MPa、溫度為180°C下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時間為20分鐘，得到反應(yīng)液；
2)將反應(yīng)液降至室溫后，用0.45um濾膜過濾，將過濾后的澄清液體，用乙酸乙酯進(jìn)行萃取，澄清液體與乙酸乙酯的體積比為1:1，萃取過程重復(fù)4次，收集全部萃取液；
3)將上述萃取液進(jìn)行精餾即可制得乙酰丙酸。
[0016]將制得的乙酰丙酸用高效液相色譜進(jìn)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(jié)果表明:在該條件下乙酰丙酸的產(chǎn)率為40%。
【權(quán)利要求】
1.一種從生物質(zhì)水解產(chǎn)物葡萄糖中提取乙酰丙酸的方法，其特征在于:以離子液體為反應(yīng)體系，以固體酸催化劑ZrP2作為催化劑進(jìn)行加熱反應(yīng)，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，然后置于微波加熱反應(yīng)器中，以N2作為保護(hù)氣，在壓力為2MPa、溫度為180°C下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時間為20分鐘，得到反應(yīng)液； 2)將反應(yīng)液降至室溫后，用0.45um濾膜過濾，將過濾后的澄清液體，用乙酸乙酯進(jìn)行萃取，萃取過程重復(fù)4次，收集全部萃取液； 3)將上述萃取液進(jìn)行精餾即可制得乙酰丙酸，留下的乙酸乙酯可重復(fù)利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述從生物質(zhì)水解產(chǎn)物葡萄糖中提取乙酰丙酸的方法，其特征在于: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(gòu)成的均相混合液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述從生物質(zhì)水解產(chǎn)物葡萄糖中提取乙酰丙酸的方法，其特征在于: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(zhì)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(gòu)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(zhì)量比為0.87g:1.02g:0.1Og:2g:0.04go
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述從生物質(zhì)水解產(chǎn)物葡萄糖中提取乙酰丙酸的方法，其特征在于: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(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】劉益良, 李維尊, 鞠美庭, 韓國林, 夏天 申請人:南開大學(xué), 赤峰瀚通技術(shù)咨詢有限公司