一种基于双功能离子液体分离纯化1,2,4-丁三醇的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双功能离子液体分离纯化1,2,4

【技术实现步骤摘要】
一种基于双功能离子液体分离纯化1,2,4
‑
丁三醇的方法


[0001]本专利技术属于多元醇化工分离纯化
，具体涉及一种从稀溶液中提取1,2,4
‑
丁三醇的分离纯化方法。

技术介绍

[0002]1,2,4
‑
丁三醇（BT）是一种重要的平台化合物，广泛应用于军工、炸药、化妆品、造纸、卷烟和材料等领域。1,2,4
‑
丁三醇是合成1,2,4
‑
丁三醇硝酸酯（BTTN）的重要前体，而BTTN可以替代硝酸甘油用做优质的推进剂和增塑剂。1,2,4
‑
丁三醇也是多种合成药物的基础材料，如Crestor和Zetia3。此外，它还可以用于合成具有更高弹性性能和压缩弯曲特性的聚氨酯泡沫。1,2,4
‑
丁三醇还能够减弱硝基化合物对人体的毒害，因此在烟草行业作为卷烟添加剂。
[0003]目前，1,2,4
‑
丁三醇的生产方法有化学合成法、化学与酶学结合生产法和生物发酵法。前两种方法由于原料的价格较高，生产条件苛刻，效率低，环境污染严重等缺点逐步退出市场。具有技术难度大、能耗高、污染严重。发酵法具有条件温和、副产物少和环境污染小等优点，受到广泛的关注。无论是化学合成法还是发酵法，所生产1,2,4
‑
丁三醇的浓度都较低，一般在80g/L以下。此外，由于1,2,4
‑
丁三醇沸点高(312℃)，亲水性强(含有三个羟基)，反应液或发酵体系成分复杂，传统的分离方法如蒸馏、吸附、有机溶剂萃取难以达到较好的分离效果。
[0004]当前从水溶液中分离1,2,4
‑
丁三醇的方法主要有：（1）物理萃取法，Lau等使用2
‑
丁醇作为萃取剂从预处理的发酵液提取1,2,4
‑
丁三醇。由于1,2,4
‑
丁三醇在2
‑
丁醇的分配系数只有0.24，需要大量的溶剂多次才能将1,2,4
‑
丁三醇萃取出来（Lau M K. PhD
’
s Dissertation, Michigan State: Michigan State University, 2007）。
[0005]（2）双水相萃取法，杜宣慧等利用无水乙醇/K2HPO4双水相体系来萃取水中1,2,4
‑
丁三醇，在优化的条件下，分配系数和萃取效率分别可以达到18.35和95.87%。然而，该方法中盐的回收利用困难，而且难以应用于实际的发酵体系。（杜宣慧, 钱方圆, 陆信曜, 等. 1,2,4
‑
丁三醇的双水相萃取. 化工进展, 2020, 39(8): 3273
‑
3277.）（3）反应萃取法，李敏利用反应
‑
萃取耦合的方法提取发酵液中的1,2,4
‑
丁三醇。在该方法中，作者利用过量的戊醛同时作为萃取剂和反应剂，酸性树脂作为催化剂，取得了较好的效果（李敏，反应萃取法分离发酵液中1,2,4
‑
丁三醇，硕士论文，中国科学院大学，2007）。然而，该方法存在两点不足：一是催化剂容易失去活性；二是戊醛用量过大容易被氧化成羧酸，造成设备腐蚀。孟启宇等以二氯甲烷为稀释剂，4
‑
联苯硼酸为萃取剂，Aliquat
®
336(A336)为催化剂的反应萃取体系1,2,4
‑
丁三醇，对浓度为30 g/L 的 BT 模拟体系反应萃取率可达 87.4%。（Meng Q Y, Yu J M, Yang L R, Li Y Q, Xian M, Liu H Z. Efficient recovery ofbio
‑
based 1,2,4
‑
butanetriol by using boronic acid anionic reactive extraction. Separation and Purification Technology, 2021,
255: 117728）该萃取方法过于复杂，工业实践性不强。
[0006]离子液体作为一类新型绿色溶剂，具有极低的蒸汽压、较宽的液相范围、较好的热稳定性和化学稳定性、对各类有机化合物具有较好的选择性溶解能力、良好的催化能力等优点。离子液体通过阴阳离子的调节可以得到酸性离子液体，拥有高效的催化活性、便于和产物分离、回收利用率高等诸多优点，具有替代传统无机酸和固体酸催化剂的巨大潜力。

技术实现思路

[0007]为解决上述问题，本专利技术提供一种基于双功能疏水离子液体从反应液或发酵液分离提纯1,2,4
‑
丁三醇的新方法。
[0008]为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种基于双功能离子液体分离纯化1,2,4
‑
丁三醇的方法，包括以下步骤：（1）将含有1,2,4
‑
丁三醇的液体置于反应釜中，加入反应剂和催化剂，在5～50℃下反应0.5～4h，反应后的反应液分层为疏水离子液体相A和水相A，反应生成的缩醛进入疏水离子液体相A；（2）在步骤（1）得到的疏水离子液体相A中加入水，在55～80℃下反应0.5～3h，反应后的反应液分为疏水离子液体相B和水相B；缩醛分解产生1,2,4
‑
丁三醇和醛类，其中，1,2,4
‑
丁三醇和多余的水形成水相B，醛类物质溶解于疏水离子液体形成疏水离子液体相B；（3）将步骤（2）得到的疏水离子液体相B减压蒸馏回收疏水离子液体和醛类物质，将水相B减压蒸馏出水后，得到高纯度1,2,4
‑
丁三醇。
[0009]进一步地，在步骤（1）中，所述催化剂为双功能疏水离子液体，双功能疏水离子液体作为步骤（1）的催化剂同时还作为步骤（2）中的萃取剂，所述双功能疏水离子液体为疏水性的季磷类、季铵类、咪唑类、吡啶类、吡咯烷类离子液体中的一种或多种。
[0010]进一步地，所述疏水性的季磷类、季铵类、咪唑类、吡啶类或吡咯烷类离子液体中的阳离子为[SO3HC
n
MIM]+
、[SO3HC
n
Pyr]+
、[SO3HC
n
Mpyrr]+
、[P
n,n,n,n
]+
或[N
n,n,n,n
]+
；阴离子为[HS O
42
‑
]、[CH3SO3‑
]、[Tf2N
‑
]、[PF6‑
]或[OTF
‑
]；其中，阴离子为[HSO
42
‑
]、[CH3SO3‑
]、[OTF
‑
]的离子液体，其阳离子中的C
n
表示C6‑
C
14
烷基；阴离子为[Tf2N
‑
]和[PF6‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双功能离子液体分离纯化1,2,4
‑
丁三醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将含有1,2,4
‑
丁三醇的液体置于反应釜中，加入反应剂和催化剂，在5～50℃下反应0.5～4h，反应后的反应液分层为疏水离子液体相A和水相A；（2）在步骤（1）得到的疏水离子液体相A中加入水，在55～80℃下反应0.5～3h，反应后的反应液分为疏水离子液体相B和水相B；（3）将步骤（2）得到的疏水离子液体相B减压蒸馏回收疏水离子液体和醛类物质，将水相B减压蒸馏出水后，得到1,2,4
‑
丁三醇。2.根据权利要求1所述的一种基于双功能离子液体分离纯化1,2,4
‑
丁三醇的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述催化剂为双功能疏水离子液体，所述双功能疏水离子液体为疏水性的季磷类、季铵类、咪唑类、吡啶类、吡咯烷类离子液体中的一种或多种。3.根据权利利要求2所述的一种基于双功能离子液体分离纯化1,2,4
‑
丁三醇的方法，其特征在于，所述疏水性的季磷类、季铵类、咪唑类、吡啶类或吡咯烷类离子液体中的阳离子为[SO3HC
n
MIM]
+
、[SO3HC
n
Pyr]
+
、[SO3HC
n
Mpyrr]
+
、[P
n,n,n,n
]
+
或[N
n,n,n,n
]
+
；阴离子为[HS O
42
‑
]、[CH3SO3‑
]、[Tf2N
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]、[PF6‑
]或[OTF
‑
]；其中，阴离子为[HSO
42
‑
]、[CH3SO3‑
]、[OTF
‑
]的离子液体时，其阳离子中的C
n
表示C6‑
C
14
烷基；阴离子为[Tf2N...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗海燕，李英波，王晓天，李敏，唐斌，
申请(专利权)人：雅邦绿色过程与新材料研究院南京有限公司，
类型：发明
国别省市：