一种从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工萃取技术领域，具体涉及一种从离子液体中提取5-羟甲基糠醛 (HMF)的方法。
【背景技术】
[0002] 目前石化能源日益枯竭，生物能源的开发和利用备受青睐，其中较为突出的研究 是将纤维素、葡萄糖、果糖等催化转化为5-羟甲基糠醛（5-HMF)。5-HMF是由生物质转化成 生物质燃料或化学品的重要平台化合物，可以由生物质原料在离子液体、水或有机溶剂中 合成。其中在离子液体中，在金属盐催化剂作用下纤维素、糖可以高效地转化为5-HMF，具有 原料取料最经济、转化效率高等优点，在生物质转化中占据重要地位。但是由于离子液体和 5-HMF结合能力过强，且5-HMF沸点为114-116°C (ImmHg)，两者的分离面临着严峻的挑战。 因此开发从离子液体中高效提取5-HMF的技术有重要应用价值。
[0003]目前从混合溶液中分离5-HMF的方法主要有结晶，蒸馏，离子交换，萃取。 StaahlbergTimetal，W02013EP66125 采用有机溶剂中低温结晶提纯 5-HMF;Lianmin 1^116丨31，0吧0111180870 利用离子交换分离5-腿？；111^61^?610吧0111417753 在快 速微波控制下，利用水-正丁醇双相反应体系，实现反应萃取同步进行。萃取方法由于有 可能以相对较低的成本和较高的回收效率实现两者的分离，具有很高的应用潜力。Yuriy Roman-Leshkovetal，Science312, 1933(2006)在水相反应中加入二甲基亚讽（DMS0)并 以甲基异丁基酮/异丁醇（MIBK/2-Butanol)为萃取剂，从水相反应体系中分离5-HMF， 但是未见其从离子液体中分离5-HMF的报道。AnnegretStarketal，J.Chem.Eng. Data57, 2985 (2012)研究了MIBK、甲醇、乙醇等有机溶剂从离子液体中萃取HMF的性能，结 果发现MIBK等与离子液体不互溶的有机溶剂能够从离子液体中萃取5-HMF，而甲醇、乙醇 等有机极性小分子由于和离子液体互溶，不具有从其中萃取5-HMF的能力。本发明中，将甲 醇、乙醇等不具有从离子液体中萃取5-HMF的有机溶剂应用到5-HMF与离子液体的分离方 法中，实现了 5-HMF从离子液体向有机溶剂的高效转移。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种从离子液体中提取5-羟甲基糠醛（HMF)的方法，该方法 萃取效率高、成本低，与传统的有机溶剂和离子液体双相萃取体系相比，萃取能力可以提高 1-20 倍。
[0005] 本发明提供了一种从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，往萃取剂和含5-羟 甲基糠醛（HMF)的离子液体所构成的双相萃取体系中加入萃取助剂，实现HMF从离子液体 相到萃取相_效转移。
[0006] 所述萃取助剂与离子液体的摩尔比为0. 05~5:1。
[0007] 所述萃取剂与离子液体的质量比为0. 1~1000:1。
[0008] 本发明提供的从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，所述的离子液体为咪唑 类型离子液体，其结构如下：
【主权项】
1. 一种从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，其特征在干： 往萃取剂和含5-羟甲基糠醛的离子液体所构成的双相萃取体系中加入萃取助剂，实 现HMF从离子液体相到萃取相高效转移； 所述萃取助剂与离子液体的摩尔比为〇. 05~5:1 ; 所述萃取剂与离子液体的质量比为〇. 1~1000:1。
2. 按照权利要求1所述从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，其特征在干：所述的 离子液体为咪唑类型离子液体，其结构如下：
其中，X为Cl、Br、OAc、CH3S03、NTf2、BF4、PF6 中至少一种；n=l-12。
3. 按照权利要求1所述从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，其特征在干：萃取剂 和萃取助剂的加入方式为：萃取剂和萃取助剂同步加入或者逐个加入到离子液体相中，两 相经过充分混合传质和静置分层，实现HMF从离子液体相到有机溶剂相的相转移。
4. 按照权利要求1所述从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于：萃取温 度为0~150°C。
5. 按照权利要求1所述从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于：萃取 后的HMF采用蒸馏的方法从萃取剂中分离，蒸馏温度为25~150°C，蒸馏绝对压カ为0~ 2atm〇
6. 按照权利要求1或3所述从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，其特征在干：所 述萃取助剂为醇，酮，酚，羧酸，醛，乙腈，二甲基亚砜中的至少一种； 所述醇为甲醇，乙醇，异丙醇，正丁醇，异丁醇，叔丁醇，乙二醇，丙三醇，氯乙醇，苯甲醇 中的至少ー种； 所述酮为丙酮，丁酮，2-戊酮中的至少一种； 所述酚为苯酚，2-氯酚，2-甲酚中的至少一种； 所述羧酸为甲酸，乙酸，丙酸中的至少一种； 所述醛为甲醛，乙醛中的至少ー种。
7. 按照权利要求1或3所述从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，其特征在干：所 述萃取剂为酮类，酯类，四氢呋喃，苯类，卤代烃类，二氧六环中的至少一种； 所述酮类为甲基异丁基酮（MIBK)，聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种； 所述酯类为乙酸甲酯，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 种； 所述苯类为苯，甲苯，二甲苯中的至少一种； 所述卤代烃类为四氯化碳，三氯甲烷，二氯甲烷，一氯甲烷中的至少ー种。
【专利摘要】一种从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，往萃取剂和含5-HMF的离子液体所构成的双相萃取体系中加入萃取助剂，实现5-HMF从离子液体相到萃取相高效转移。该萃取助剂虽然因为与离子液体互溶而不能与其形成两相，但是它能显著提高5-HMF在萃取相中的分配比例。例如，以甲基异丁基酮（MIBK）为萃取剂从[BMIM]Cl中萃取5-HMF，在同比条件下，添加甲醇或乙醇萃取助剂后，5-HMF在MIBK和[BMIM]Cl的浓度比分别为5.76∶100和8.87∶100，而不添加萃取助剂时，其浓度比只有0.96∶100。本发明有效地提高了5-HMF从离子液体中的萃取效果，从而减少了萃取相的用量。
【IPC分类】C07D307-48
【公开号】CN104628684
【申请号】CN201310562162
【发明人】张宗超, 黄婷玉, 周锦霞
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月11日