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-轻甲基慷酵 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-轻甲基慷酵（5-HMF或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W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W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114-116C(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，蒸觸，离子交换，萃取。 Sta址化ergTimetal，W02013EP66125采用有机溶剂中低温结晶提纯5-HMF;Lianmin Liuetal，CN20ml80870 利用离子交换分离5-HMF;JinfengFeiCN20m417753 在快 速微波控制下，利用水-正下醇双相反应体系，实现反应萃取同步进行。萃取方法由于有 可能W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。化riy Roman-Leshkovetal,Science312, 1933(2006)在水相反应中加入二甲基亚讽（DMS0)并 W甲基异下基丽/异下醇（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、己醇等有机溶剂从离子液体中萃取HMF的性能，结 果发现MI服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、己醇 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、己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-轻甲基慷酵的方法，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W提高1-10 倍。
[0005] 本发明提供了一种从离子液体中提取5-轻甲基慷酵的方法，往萃取剂和含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高效转 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-轻甲基慷酵的方法，所述萃取助剂为醇，丽， 酷，駿酸，酵，膳，亚讽中的一种或几种。
[0009] 所述醇类萃取助剂为与离子液体相有很好互溶性的醇类分子，例如甲醇，己醇，异 丙醇，正下醇，异下醇，叔下醇，己二醇，丙H醇，氯己醇，苯甲醇等。
[0010] 所述丽类萃取助剂为与离子液体相有很好互溶性的丽类分子，例如丙丽，下丽， 2-戊丽等。
[0011] 所述酷类萃取助剂为与离子液体相有很好互溶性的苯酷类分子，例如苯酷，2-氯 酷，2-甲酯等。
[0012] 所述駿酸类萃取助剂为与离子液体相有很好互溶性的駿酸类分子，例如甲酸，己 酸，丙酸等。
[0013] 所述酵类萃取助剂为与离子液体相有很好互溶性的酵类分子，例如甲酵，己酵等。
[0014] 所述膳类萃取助剂为与离子液体相有很好互溶性的膳类分子，例如己膳。
[0015] 所述亚讽类萃取助剂为与离子液体相有很好互溶性的亚讽类分子，例如二甲基亚 讽。
[0016] 本发明提供的从离子液体中提取5-轻甲基慷酵的方法，所述萃取剂为丽类，醋 类，巧喃类，離类，苯类，团代姪类，杂环类化合物中的一种或几种。
[0017] 所述丽类萃取剂为与离子液体不互溶或部分互溶的丽类分子，例如甲基异下基丽 (MI服)、聚己帰化咯焼丽等。
[0018] 所述醋类萃取剂为与离子液体不互溶或部分互溶的醋类分子，例如己酸甲醋、己 酸己醋、己酸下醋、丙二酸二己醋、玻巧酸二己醋等。
[0019] 所述巧喃类萃取剂为与离子液体不互溶或部分互溶的巧喃类分子，例如四氨巧 喃。
[0020] 所述離类萃取剂为与离子液体不互溶或部分互溶的離类分子，例如二下離、聚己 二醇二甲離(分子量从100~10000)等。
[0021] 所述苯类萃取剂为与离子液体不互溶或部分互溶的苯类分子，例如苯、甲苯等。
[0022] 所述团代姪类萃取剂为与离子液体不互溶或部分互溶的团代姪类分子，例如四氯 化碳、二氯甲焼等。
[0023] 所述杂环类化合物萃取剂为与离子液体不互溶或部分互溶的杂环类化合物分子， 例如二氧六环。
[0024] 本发明提供的从离子液体中提取5-轻甲基慷酵的方法，所述的离子液体为咪哇 类型离子液体，其结构如下：
[00 巧]
【主权项】
1. 一种从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于：往萃取剂和含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. 1~1〇〇〇:1。
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，其特征在于：所述萃 取助剂为醇，酮，酚，羧酸，醛，腈，亚砜中的一种或几种。
3. 按照权利要求2所述从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于：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，苯甲醇中的一种或 几种； 所述酮为丙酮，丁酮，2-戊酮中的一种或几种； 所述酚为苯酚，2-氯酚，2-甲酚中的一种或几种； 所述羧酸为甲酸，乙酸，丙酸中的一种或几种； 所述醛为甲醛，乙醛中的一种或两种； 所述腈为乙腈； 所述亚砜为二甲基亚砜。
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：所述萃 取剂为酮类，酯类，呋喃类，醚类，苯类，卤代烃类，杂环类化合物中的一种或几种。
5. 按照权利要求4所述从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于：所述酮 类为甲基异丁基酮、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种； 所述酯类为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二酸二乙酯、琥珀酸二乙酯中的一种或 几种； 所述呋喃类为四氢呋喃； 所述醚类为二丁醚、分子量为100~10000的聚乙二醇二甲醚中的一种或几种； 所述苯类为苯、甲苯中的一种或两种； 所述卤代烃类为四氯化碳、二氯甲烷中的一种或两种； 所述杂环类化合物为二氧六环。
6. 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：所述的 离子液体为咪唑类型离子液体，其结构如下：
其中，乂为（：1、81'、(^(3、〇13503、阶^2、8? 4、？?6中至少一种；11=1-12的正整数。
7. 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。
8. 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。
9. 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，蒸馏绝对压力为O~ 2atm〇
【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】C07D307-46
【公开号】CN104829561
【申请号】CN201410048075
【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8月12日
【申请日】2014年2月11日