本发明专利技术公开了一种多酸催化果糖水解制备5-羟甲基糠醛的方法。本发明专利技术利用多酸的酸催化特性，通过仔细调变催化剂种类及其使用量，合理选择离子液体，利用高效液相色谱检测调试催化温度与反应时间。反应结束后，取样测试，产率及选择性都达到99％，而且催化剂与离子液体可回收利用。本发明专利技术通过将多酸与绿色的离子液体结合起来，解决了果糖实际催化过程中反应温度高、时间长、产率低，以及腐蚀设备、污染环境等问题，具有实际工业意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于催化合成
，特别涉及多酸催化果糖水解制备5-羟甲基糠醛的方法。
技术介绍
由碳水化合物制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)这一新型平台化合物被视为“连接石化工业和生物质工业具有重要意义的关键环节”，具有十分广阔的前景和深远的意义。果糖作为开链的五羟基己糖，在自然界中最为普遍，以单糖来合成5-羟甲基糠醛已成为研宄热点，但其制备工艺中使用了大量的强酸以及有机溶剂，对环境造成了一定的影响。多酸作为酸催化剂应用广泛，如酯化、酯的水解、酯交换及相关反应，烯烃的水合、重排和异构化反应等。这些反应在均相或非均相中进行，多酸是有效的催化剂。多酸的酸催化机理可以用传统的布朗斯特酸机理表示，首先底物质子化，然后离子型中间体转变为反应物。多酸的酸催化活性通常与其酸强度一致，即H3Pff12040>H4Siff12040>H3PMo12 040>H4SiMo1204(|。由于多酸比传统的无机酸具有更强的酸性，所以它们作为更有效的质子给体，表现出比传统无机酸更为有效的催化活性。在均相催化体系中，通常认为多酸的阴离子能够稳定正离子型的反应中间体，从而促进溶液和假液相中的酸催化反应。基于绿色化学和清洁生产研宄领域的成功应用，近年来，温室离子液体被认为是传统挥发性溶剂的理想替代品。与传统的有机溶剂相比，离子液体具有以下突出的优点:I)几乎没有蒸汽压，不挥发，可用于高真空下的反应；2)无色、无嗅、无污染，可作为环境友好的溶剂；3)具有较大的稳定温度范围，较好的化学稳定性；4)溶解性强，能溶解众多无机物、有机物，包括高分子化合物。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术结合环境友好介质离子液体和多酸，提供，实现了果糖的温和、高效、环境友好的转化过程。本专利技术所述的多酸催化果糖水解制备5-羟甲基糠醛的方法为:将0.1-0.3g的多酸催化剂、0.2-0.5g果糖均匀分散到0.5-lg的离子液体中，反应温度为60-90°C，反应时间为l-5min ;反应结束后，加入l_2g水，8-lOml乙酸乙醋，5-羟甲基糠醛溶于乙酸乙酯中，搅拌分层，下层为多酸催化剂与离子液体的混合物，提取下层烘干并进行重复使用。所述的多酸催化剂为H3Pff12O40, H4Siff12O40O所述的离子液体为1- 丁基-3-甲基氯化咪唑鑰。本专利技术利用多酸的酸催化特性，通过仔细调变催化剂种类及其使用量，合理选择离子液体，利用高效液相色谱检测调试催化温度与反应时间。反应结束后，取样测试，产率及选择性都达到99%，而且催化剂与离子液体可回收利用。本专利技术通过将多酸与绿色的离子液体结合起来，解决了果糖实际催化过程中反应温度高、时间长、产率低，以及腐蚀设备、污染环境等问题，在反应效果上取得了很大的进步，催化体系无腐蚀性，反应条件温和，在极短点的时间内科现实果糖的完全转化，具有实际工业意义。【附图说明】图1.本专利技术多酸催化果糖水解制备5-羟甲基糠醛的反应示意图；图2.实施例1中催化反应的产量与选择性图谱；图3.实施例2中催化反应的产量与选择性图谱。【具体实施方式】实施例1:a.取0.3g的H3PW12O40,0.5g果糖均匀分散到0.6g的离子液体C1中，反应温度为80 °C，反应时间为5min ;反应结束后，取样测试；b.反应结束后，加入Ig水，8ml乙酸乙酯，5_羟甲基糠醛溶于乙酸乙酯中，离子液体中只剩下催化剂，搅拌分层后提取下层(催化剂与离子液体的混合)，从而达到催化体系的分离与重复利用，烘干并将进行重复使用。实施例2:a.取0.3g的H4SiW12O4tl, 0.5g果糖均匀分散到0.6g的离子液体C1中，反应温度为80 °C，反应时间为5min。反应结束后，取样测试；b.反应结束后，加入Ig水，8ml乙酸乙酯，5_羟甲基糠醛溶于乙酸乙酯中，离子液体中只剩下催化剂，搅拌分层后提取下层(催化剂与离子液体的混合)，从而达到催化体系的分离与重复利用，烘干并将进行重复使用。【主权项】1.，其特征在于，其具体操作条件为:将0.1-0.3g的多酸催化剂、0.2-0.5g果糖均匀分散到0.5-lg的离子液体中，反应温度为60-90°C，反应时间为l_5min ;反应结束后，加入l_2g水，8_10ml乙酸乙酯，5-羟甲基糠醛溶于乙酸乙酯中，搅拌分层，下层为多酸催化剂与离子液体的混合物，提取下层烘干并进行重复使用。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的多酸催化剂SH3PW12O4tl,H4SiW12CV3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的离子液体为1-丁基-3-甲基氯化咪唑鑰。【专利摘要】本专利技术公开了。本专利技术利用多酸的酸催化特性，通过仔细调变催化剂种类及其使用量，合理选择离子液体，利用高效液相色谱检测调试催化温度与反应时间。反应结束后，取样测试，产率及选择性都达到99％，而且催化剂与离子液体可回收利用。本专利技术通过将多酸与绿色的离子液体结合起来，解决了果糖实际催化过程中反应温度高、时间长、产率低，以及腐蚀设备、污染环境等问题，具有实际工业意义。【IPC分类】C07D307-46【公开号】CN104529953【申请号】CN201510051969【专利技术人】宋宇飞, 肖亚萍, 张利民 【申请人】北京化工大学【公开日】2015年4月22日【申请日】2015年2月2日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多酸催化果糖水解制备5‑羟甲基糠醛的方法，其特征在于，其具体操作条件为：将0.1‑0.3g的多酸催化剂、0.2‑0.5g果糖均匀分散到0.5‑1g的离子液体中，反应温度为60‑90℃，反应时间为1‑5min；反应结束后，加入1‑2g水，8‑10ml乙酸乙酯，5‑羟甲基糠醛溶于乙酸乙酯中，搅拌分层，下层为多酸催化剂与离子液体的混合物，提取下层烘干并进行重复使用。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宋宇飞，肖亚萍，张利民，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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