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-羥甲基糠醛 (HMF)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-羥甲基糠醛（5-HMF)。5-HMF是由生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成 生物質(zhì)燃料或化學(xué)品的重要平臺化合物，可以由生物質(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、糖可以高效地轉(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)合能力過強(qiáng)，且5-HMF沸點(diǎn)為114-116°C (ImmHg)，兩者的分離面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。 因此開發(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，蒸餾，離子交換，萃取。 StaahlbergTimetal，W02013EP66125 采用有機(jī)溶劑中低溫結(jié)晶提純 5-HMF;Lianmin 1^116丨31，0吧0111180870 利用離子交換分離5-腿？；111^61^?610吧0111417753 在快 速微波控制下，利用水-正丁醇雙相反應(yīng)體系，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)萃取同步進(jìn)行。萃取方法由于有 可能以相對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。Yuriy Roman-Leshkovetal，Science312, 1933(2006)在水相反應(yīng)中加入二甲基亞諷（DMS0)并 以甲基異丁基酮/異丁醇（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、乙醇等有機(jī)溶劑從離子液體中萃取HMF的性能，結(jié) 果發(fā)現(xiàn)MIBK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、乙醇 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、乙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-羥甲基糠醛（HMF)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，萃取能力可以提高 1-20 倍。
[0005] 本發(fā)明提供了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-羥 甲基糠醛（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_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-羥甲基糠醛的方法，所述的離子液體為咪唑 類型離子液體，其結(jié)構(gòu)如下：
【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，其特征在干： 往萃取劑和含5-羥甲基糠醛的離子液體所構(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. 1~1000:1。
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，其特征在干：所述的 離子液體為咪唑類型離子液體，其結(jié)構(gòu)如下：
其中，X為Cl、Br、OAc、CH3S03、NTf2、BF4、PF6 中至少一種；n=l-12。
3. 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，其特征在干：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。
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：萃取溫 度為0~150°C。
5. 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，蒸餾絕對壓カ為0~ 2atm〇
6. 按照權(quán)利要求1或3所述從離子液體中提取5-羥甲基糠醛的方法，其特征在干：所 述萃取助劑為醇，酮，酚，羧酸，醛，乙腈，二甲基亞砜中的至少一種； 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 中的至少ー種； 所述酮為丙酮，丁酮，2-戊酮中的至少一種； 所述酚為苯酚，2-氯酚，2-甲酚中的至少一種； 所述羧酸為甲酸，乙酸，丙酸中的至少一種； 所述醛為甲醛，乙醛中的至少ー種。
7. 按照權(quán)利要求1或3所述從離子液體中提取5-羥甲基糠醛的方法，其特征在干：所 述萃取劑為酮類，酯類，四氫呋喃，苯類，鹵代烴類，二氧六環(huán)中的至少一種； 所述酮類為甲基異丁基酮（MIBK)，聚乙烯吡咯烷酮中的至少一種； 所述酯類為乙酸甲酯，乙酸乙酯，乙酸丁酯，丙二酸二乙酯，琥珀酸二乙酯中的至少ー 種； 所述苯類為苯，甲苯，二甲苯中的至少一種； 所述鹵代烴類為四氯化碳，三氯甲烷，二氯甲烷，一氯甲烷中的至少ー種。
【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】C07D307-48
【公開號】CN104628684
【申請?zhí)枴緾N201310562162
【發(fā)明人】張宗超, 黃婷玉, 周錦霞
【申請人】中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月11日