一種從離子液體中提取5-羥甲基糠醛的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化工萃取技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種從離子液體中提取5-輕甲基慷酵 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前石化能源日益枯竭，生物能源的開(kāi)發(fā)和利用備受青睞，其中較為突出的研究 是將纖維素、葡萄糖、果糖等催化轉(zhuǎn)化為5-輕甲基慷酵（5-HMF或HMF)。5-HMF是由生物 質(zhì)轉(zhuǎn)化成生物質(zhì)燃料或化學(xué)品的重要平臺(tái)化合物，可W由生物質(zhì)原料在離子液體、水或有 機(jī)溶劑中合成。其中在離子液體中，在金屬鹽催化劑作用下纖維素、糖可W高效地轉(zhuǎn)化為 5-HMF，具有原料取料最經(jīng)濟(jì)、轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)，在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化中占據(jù)重要地位。但是由于 離子液體和5-HMF結(jié)合能力過(guò)強(qiáng)，且5-HMF沸點(diǎn)為114-116C(ImmHg)，兩者的分離面臨著 嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此開(kāi)發(fā)從離子液體中高效提取5-HMF的技術(shù)有重要應(yīng)用價(jià)值。
[0003] 目前從混合溶液中分離5-HMF的方法主要有結(jié)晶，蒸觸，離子交換，萃取。 Sta址化ergTimetal，W02013EP66125采用有機(jī)溶劑中低溫結(jié)晶提純5-HMF;Lianmin Liuetal，CN20ml80870 利用離子交換分離5-HMF;JinfengFeiCN20m417753 在快 速微波控制下，利用水-正下醇雙相反應(yīng)體系，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)萃取同步進(jìn)行。萃取方法由于有 可能W相對(duì)較低的成本和較高的回收效率實(shí)現(xiàn)兩者的分離，具有很高的應(yīng)用潛力?；痳iy Roman-Leshkovetal,Science312, 1933(2006)在水相反應(yīng)中加入二甲基亞諷（DMS0)并 W甲基異下基麗/異下醇（MIBK/2-Butanol)為萃取劑，從水相反應(yīng)體系中分離5-HMF， 但是未見(jiàn)其從離子液體中分離5-HMF的報(bào)道。AnnegretStarketal,J.Chem.Eng. Data57, 2985 (2012)研究了MIBK、甲醇、己醇等有機(jī)溶劑從離子液體中萃取HMF的性能，結(jié) 果發(fā)現(xiàn)MI服等與離子液體不互溶的有機(jī)溶劑能夠從離子液體中萃取5-HMF，而甲醇、己醇 等有機(jī)極性小分子由于和離子液體互溶，不具有從其中萃取5-HMF的能力。本發(fā)明中，將甲 醇、己醇等不具有從離子液體中萃取5-HMF的有機(jī)溶劑應(yīng)用到5-HMF與離子液體的分離方 法中，實(shí)現(xiàn)了 5-HMF從離子液體向有機(jī)溶劑的高效轉(zhuǎn)移。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種從離子液體中提取5-輕甲基慷酵的方法，該方法萃取 效率高，成本低，與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑和離子液體雙相萃取體系相比，萃取能力可W提高1-10 倍。
[0005] 本發(fā)明提供了一種從離子液體中提取5-輕甲基慷酵的方法，往萃取劑和含HMF的 離子液體所構(gòu)成的雙相萃取體系中加入萃取助劑，實(shí)現(xiàn)HMF從離子液體相到萃取相高效轉(zhuǎn) 移。
[0006] 所述萃取助劑與離子液體的摩爾比為0. 05~5:1。
[0007] 所述萃取劑與離子液體的質(zhì)量比為0. 1~1000:1。
[0008] 本發(fā)明提供的從離子液體中提取5-輕甲基慷酵的方法，所述萃取助劑為醇，麗， 酷，駿酸，酵，膳，亞諷中的一種或幾種。
[0009] 所述醇類(lèi)萃取助劑為與離子液體相有很好互溶性的醇類(lèi)分子，例如甲醇，己醇，異 丙醇，正下醇，異下醇，叔下醇，己二醇，丙H醇，氯己醇，苯甲醇等。
[0010] 所述麗類(lèi)萃取助劑為與離子液體相有很好互溶性的麗類(lèi)分子，例如丙麗，下麗， 2-戊麗等。
[0011] 所述酷類(lèi)萃取助劑為與離子液體相有很好互溶性的苯酷類(lèi)分子，例如苯酷，2-氯 酷，2-甲酯等。
[0012] 所述駿酸類(lèi)萃取助劑為與離子液體相有很好互溶性的駿酸類(lèi)分子，例如甲酸，己 酸，丙酸等。
[0013] 所述酵類(lèi)萃取助劑為與離子液體相有很好互溶性的酵類(lèi)分子，例如甲酵，己酵等。
[0014] 所述膳類(lèi)萃取助劑為與離子液體相有很好互溶性的膳類(lèi)分子，例如己膳。
[0015] 所述亞諷類(lèi)萃取助劑為與離子液體相有很好互溶性的亞諷類(lèi)分子，例如二甲基亞 諷。
[0016] 本發(fā)明提供的從離子液體中提取5-輕甲基慷酵的方法，所述萃取劑為麗類(lèi)，醋 類(lèi)，巧喃類(lèi)，離類(lèi)，苯類(lèi)，團(tuán)代姪類(lèi)，雜環(huán)類(lèi)化合物中的一種或幾種。
[0017] 所述麗類(lèi)萃取劑為與離子液體不互溶或部分互溶的麗類(lèi)分子，例如甲基異下基麗 (MI服)、聚己帰化咯焼麗等。
[0018] 所述醋類(lèi)萃取劑為與離子液體不互溶或部分互溶的醋類(lèi)分子，例如己酸甲醋、己 酸己醋、己酸下醋、丙二酸二己醋、玻巧酸二己醋等。
[0019] 所述巧喃類(lèi)萃取劑為與離子液體不互溶或部分互溶的巧喃類(lèi)分子，例如四氨巧 喃。
[0020] 所述離類(lèi)萃取劑為與離子液體不互溶或部分互溶的離類(lèi)分子，例如二下離、聚己 二醇二甲離(分子量從100~10000)等。
[0021] 所述苯類(lèi)萃取劑為與離子液體不互溶或部分互溶的苯類(lèi)分子，例如苯、甲苯等。
[0022] 所述團(tuán)代姪類(lèi)萃取劑為與離子液體不互溶或部分互溶的團(tuán)代姪類(lèi)分子，例如四氯 化碳、二氯甲焼等。
[0023] 所述雜環(huán)類(lèi)化合物萃取劑為與離子液體不互溶或部分互溶的雜環(huán)類(lèi)化合物分子， 例如二氧六環(huán)。
[0024] 本發(fā)明提供的從離子液體中提取5-輕甲基慷酵的方法，所述的離子液體為咪哇 類(lèi)型離子液體，其結(jié)構(gòu)如下：
[00 巧]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種從離子液體中提取5-羥甲基糠醛的方法，其特征在于：往萃取劑和含HMF的 離子液體所構(gòu)成的雙相萃取體系中加入萃取助劑，實(shí)現(xiàn)HMF從離子液體相到萃取相高效轉(zhuǎn) 移； 所述萃取助劑與離子液體的摩爾比為〇. 05~5:1 ; 所述萃取劑與離子液體的質(zhì)量比為〇. 1~1〇〇〇:1。
2. 按照權(quán)利要求1所述從離子液體中提取5-羥甲基糠醛的方法，其特征在于：所述萃 取助劑為醇，酮，酚，羧酸，醛，腈，亞砜中的一種或幾種。
3. 按照權(quán)利要求2所述從離子液體中提取5-羥甲基糠醛的方法，其特征在于：所述醇 為甲醇，乙醇，異丙醇，正丁醇，異丁醇，叔丁醇，乙二醇，丙三醇，氯乙醇，苯甲醇中的一種或 幾種； 所述酮為丙酮，丁酮，2-戊酮中的一種或幾種； 所述酚為苯酚，2-氯酚，2-甲酚中的一種或幾種； 所述羧酸為甲酸，乙酸，丙酸中的一種或幾種； 所述醛為甲醛，乙醛中的一種或兩種； 所述腈為乙腈； 所述亞砜為二甲基亞砜。
4. 按照權(quán)利要求1所述從離子液體中提取5-羥甲基糠醛的方法，其特征在于：所述萃 取劑為酮類(lèi)，酯類(lèi)，呋喃類(lèi)，醚類(lèi)，苯類(lèi)，鹵代烴類(lèi)，雜環(huán)類(lèi)化合物中的一種或幾種。
5. 按照權(quán)利要求4所述從離子液體中提取5-羥甲基糠醛的方法，其特征在于：所述酮 類(lèi)為甲基異丁基酮、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或兩種； 所述酯類(lèi)為乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二酸二乙酯、琥珀酸二乙酯中的一種或 幾種； 所述呋喃類(lèi)為四氫呋喃； 所述醚類(lèi)為二丁醚、分子量為100~10000的聚乙二醇二甲醚中的一種或幾種； 所述苯類(lèi)為苯、甲苯中的一種或兩種； 所述鹵代烴類(lèi)為四氯化碳、二氯甲烷中的一種或兩種； 所述雜環(huán)類(lèi)化合物為二氧六環(huán)。
6. 按照權(quán)利要求1所述從離子液體中提取5-羥甲基糠醛的方法，其特征在于：所述的 離子液體為咪唑類(lèi)型離子液體，其結(jié)構(gòu)如下：
其中，乂為（：1、81'、(^(3、〇13503、階^2、8? 4、？?6中至少一種；11=1-12的正整數(shù)。
7. 按照權(quán)利要求1所述從離子液體中提取5-羥甲基糠醛的方法，其特征在于：萃取劑 和萃取助劑的加入方式為：萃取劑和萃取助劑同步加入或者逐個(gè)加入到離子液體相中，兩 相經(jīng)過(guò)充分混合傳質(zhì)和靜置分層，實(shí)現(xiàn)HMF從離子液體相到有機(jī)溶劑相的相轉(zhuǎn)移。
8. 按照權(quán)利要求1所述從離子液體中提取5-羥甲基糠醛的方法，其特征在于：萃取溫 度為0~150°C。
9. 按照權(quán)利要求1所述從離子液體中提取5-羥甲基糠醛的方法，其特征在于：萃取 后的HMF采用蒸餾的方法從萃取劑中分離，蒸餾溫度為25~150°C，蒸餾絕對(duì)壓力為O~ 2atm〇
【專利摘要】一種從離子液體中提取5-羥甲基糠醛的方法，往萃取劑和含5-HMF的離子液體所構(gòu)成的雙相萃取體系中加入萃取助劑，實(shí)現(xiàn)5-HMF從離子液體相到萃取相高效轉(zhuǎn)移。該萃取助劑雖然因?yàn)榕c離子液體互溶而不能與其形成兩相，但是它能顯著提高5-HMF在萃取相中的分配比例。例如，以甲基異丁基酮（MIBK）為萃取劑從[BMIM]Cl中萃取5-HMF，在同比條件下，添加甲醇或乙醇萃取助劑后，5-HMF在MIBK和[BMIM]Cl的濃度比分別為5.76:100和8.87:100，而不添加萃取助劑時(shí)，其濃度比只有0.96:100。本發(fā)明有效地提高了5-HMF從離子液體中的萃取效果，從而減少了萃取相的用量。
【IPC分類(lèi)】C07D307-46
【公開(kāi)號(hào)】CN104829561
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410048075
【發(fā)明人】張宗超, 黃婷玉, 周錦霞
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2014年2月11日