一种室温下制备5-羟甲基糠醛的方法技术

本发明专利技术涉及一种室温下由果糖制备5-羟甲基糠醛的方法，以二元离子液体为促进剂，果糖为原料，醇为溶剂，在室温下使果糖脱水转化为5-羟甲基糠醛。通过改变二元离子液体配比、离子液体种类和反应时间可以提高5-羟甲基糠醛的产率，反应2小时的最高产率可达90％。本发明专利技术大大降低了制备过程的能耗，绿色环保，产物选择性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于可再生能源生产
，涉及一种室温下由果糖制备5-羟甲基糠醛的方法。
技术介绍
随着煤、石油等化石资源的日益消耗以及由此带来的环境问题的日趋严重，开发利用可再生生物质资源已变得十分重要和紧迫。糖类是生物质的重要组成部分，也是人们研究的重点。由糖类转化而成的5-羟甲基糠醛是一种重要的新型平台化合物，可以通过加氢、酯化、卤化、聚合、氧化等一系列化学反应制备多种具有高附加值的衍生物，因此人们在将糖类转化为5-羟甲基糠醛上进行了很多尝试和努力。果糖是最常用于制备5-羟甲基糠醛的原料之一。早期的制备主要是在水体系、有机溶剂体系或者水/有机溶剂双相体系中进行的，所使用的催化剂一般是酸或者Lewis酸，反应基本上都在较高温度下进行。这些体系存在着5-羟甲基糠醛产量低，副产物多，易污染环境等缺陷。近年来，出于环境保护考虑，以离子液体为介质的果糖转化引起了人们的极大兴趣。有不少报道表明，一些含卤素阴离子的离子液体(如氯化1-丁基-3-甲基咪唑)是果糖的良好溶剂。而且有报道称一些功能化离子液体(如N-甲基吡咯烷酮甲磺酸盐)能够促进果糖转化为5-羟甲基糠醛。上述离子液体参与的果糖转化反应都是在高温下完成的。高温可以提高反应速率，但也导致副产物(如乙酰丙酸、胡敏素)的产生，使得5-羟甲基糠醛的产率和选择性下降。此外，它的高能耗也限制了其在规模化工业上的实际应用。为了避免使用高温所带来的弊端，人们开始尝试在常温下进行果糖转化5-羟甲基糠醛。由于常规溶糖离子液体和催化果糖转化的离子液体常温下多是固体，为了降低离子液体的熔点，人们尝试了在低共熔体系中进行该转化反应。等人发现，果糖作为氢键给体能与氯化胆碱形成低共熔体系；韩布兴等人报道，氯化胆碱也可以与草酸、柠檬酸以及对甲苯磺酸等氢键给体形成低共熔体系，该体系既可以作为溶剂又可以作为催化剂。虽然在这些低共熔体系中果糖能够较好地转化为5-羟甲基糠醛，但低共熔体系的温度仍较高(>50℃)，反应仍需在较高温度下进行。为了实现室温转化，一些分子溶剂(如CHCl3，DMSO，丙酮等)被用作离子液体的溶剂来进行果糖转化反应。但是这些体系所用溶剂并不绿色，而且5-羟甲基糠醛产率不高，反应所需时间长。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种高效、绿色、环保的在室温下由果糖制备5-羟甲基糠醛的方法。术语说明：室温：本专利技术所述的室温时室中环境温度，温度范围为10～30℃。本专利技术的技术方案如下：一种室温下制备5-羟甲基糠醛的方法，包括步骤如下：以二元离子液体为促进剂，醇作溶剂，在室温下使果糖脱水反应转化为5-羟甲基糠醛。根据本专利技术，优选的，所述的二元离子液体为氯化1-乙基-3-甲基咪唑和氯化N-甲基吡咯烷酮组成的离子液体；进一步优选的，所述的氯化1-乙基-3-甲基咪唑与氯化N-甲基吡咯烷酮的摩尔比为8:3～10.5:0.5，更优选(2～10)：1。根据本专利技术，优选的，所述的醇为正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇或者叔丁醇。根据本专利技术，优选的，所述的醇的加入量与二元离子液体总量的摩尔比为2:5～12:5，进一步优选8:5。根据本专利技术，优选的，所述的果糖的加入量与二元离子液体总量的摩尔比为1:4～1:22，进一步优选(1～2):22；根据本专利技术，优选的，反应温度为25℃，反应时间为10～180min；优选的，脱水反应在搅拌条件下进行，进一步优选的，搅拌速率为100～1000rpm。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术使用的离子液体具有不挥发、不易燃、稳定性好、极性强、液程范围宽等优点，对糖及其转化产物的溶解性好；使用醇作为溶剂，不仅绿色环保，而且与离子液体形成的低共熔体系使得转化反应能在室温下进行。2、本专利技术使用的离子液体为二元离子液体，通过氢键协同作用于果糖要脱除的羟基，提高了糖羟基脱除反应的效率。3、本专利技术的反应在室温下即可进行，无需加热，大大降低了制备过程中的能耗，也减少了对环境的污染，而且室温下基本上不发生副反应，产物选择性高，是一种绿色工艺。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述，需要说明的是，实施例并不构成对本专利技术要求保护范围的限定。实施例1称取5.72mmol氯化1-乙基-3-甲基咪唑和0.572mmol氯化N-甲基吡咯烷酮溶解于10mmol正丙醇中，然后加入0.278mmol果糖，在室温25℃下搅拌反应60min，搅拌速率为600rpm。反应结束后取样测得5-羟甲基糠醛产率为55.4％。实施例2称取5.72mmol氯化1-乙基-3-甲基咪唑和0.572mmol氯化N-甲基吡咯烷酮溶解于10mmol异丙醇中，然后加入0.278mmol果糖，在室温25℃下搅拌反应60min，搅拌速率为600rpm。反应结束后取样测得5-羟甲基糠醛产率为75.9％。实施例3称取5.72mmol氯化1-乙基-3-甲基咪唑和0.572mmol氯化N-甲基吡咯烷酮溶解于10mmol叔丁醇中，然后加入0.278mmol果糖，在室温25℃下搅拌反应60min，搅拌速率为1000rpm。反应结束后取样测得5-羟甲基糠醛产率为67.3％。实施例4称取5.72mmol氯化1-乙基-3-甲基咪唑和0.572mmol氯化N-甲基吡咯烷酮溶解于10mmol仲丁醇中，然后加入0.278mmol果糖，在室温25℃下搅拌反应60min，搅拌速率为600rpm。反应结束后取样测得5-羟甲基糠醛产率为70.2％。实施例5称取6.014mmol氯化1-乙基-3-甲基咪唑和0.286mmol氯化N-甲基吡咯烷酮溶解于10mmol异丙醇中，然后加入0.278mmol果糖，在室温25℃下搅拌反应60min，搅拌速率为600rpm。反应结束后取样测得5-羟甲基糠醛产率为41.2％。实施例6称取5.148mmol氯化1-乙基-3-甲基咪唑和1.144mmol氯化N-甲基吡咯烷酮溶解于10mmol异丙醇中，然后加入0.278mmol果糖，在室温25℃下搅拌反应30min，搅拌速率为600rpm。反应结束后取样测得5-羟甲基糠醛产率为78.5％。实施例7称取5.148mmol氯化1-乙基-3-甲基咪唑和1.144mmol氯化N-甲基吡咯烷酮溶解于10mmol异丙醇中，然后加入0.278mmol果糖，在室温25℃下搅拌反应120min，搅拌速率为600rpm。反应结束后取样测得5-羟甲基糠醛产率为90.6％。实施例8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室温下制备5‑羟甲基糠醛的方法，包括步骤如下：以二元离子液体为促进剂，醇作溶剂，在室温下使果糖脱水反应转化为5‑羟甲基糠醛。

【技术特征摘要】
1.一种室温下制备5-羟甲基糠醛的方法，包括步骤如下：
以二元离子液体为促进剂，醇作溶剂，在室温下使果糖脱水反应转化为5-羟甲基糠醛。
2.根据权利要求1所述的室温下制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述的二元
离子液体为氯化1-乙基-3-甲基咪唑和氯化N-甲基吡咯烷酮组成的离子液体。
3.根据权利要求2所述的室温下制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述的氯化
1-乙基-3-甲基咪唑与氯化N-甲基吡咯烷酮的摩尔比为8:3～10.5:0.5。
4.根据权利要求3所述的室温下制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述的氯化
1-乙基-3-甲基咪唑与氯化N-甲基吡咯烷酮的摩尔比为(2～10)：1。
5.根据权利要求1所述的室温下制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述的醇为
正丙醇、异丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄锡荣，张靖，肖宇彦，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37