本发明属于生物质转化领域，利用可再生生物质能源n-乙酰氨基葡萄糖作原料，降解制备3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃，利用制备方法简单的羧酸类低共熔溶剂为催化剂。整个催化体系反应时间短、催化剂用量少降低了成本且有效降低了对环境的污染。
背景技术：
1、在21世纪的今天，传统的不可再生资源石油煤炭天然气不断减少，储量岌岌可危。与日俱增的二氧化碳排放量和能源短缺问题引起了全世界的关注，研究和开发的绿色可再生能源逐渐成为许多国家的重要发展战略和科学研究的热点领域。因此，寻找能够代替不可再生资源的新型可再生资源，解决当前能源危机成为重要的事情。生物质是一种天然可再生资源，数量巨大，价格低廉。若能充分开发利用生物质资源，将可能替代不可再生化石资源成为人类生存的重要能量来源，为解决目前面临的能源问题和环境污染问题提供可行性的路线。纤维素是自然界储量最大的天然可再生资源，由纤维素催化转化为液体燃料和化合物的研究已颇为深入，然而，对于储量仅次于纤维素的第二大天然高分子多糖甲壳素的降解研究却相对较少。但是，随着人们对甲壳素生物质的关注不断增加，将甲壳素降解为高附加值化合物已成为新的研究热点。
2、甲壳素是由n-乙酰氨基葡萄糖以β-1，4-糖苷键缩合而成的线性聚合物多糖，相对分子质量从几十万到几百万。甲壳素在浓hcl中部分水解，通过中和、过滤、脱色和除盐等操作可得到n-乙酰氨基葡萄糖，n-乙酰氨基葡萄糖也可通过酶水解得到，纤维素酶和半纤维素酶已经用于甲壳素和壳聚糖生产n-乙酰氨基葡萄糖中。wu cq等人提出了用氯化胆碱类低共熔溶剂作为催化剂降解n-乙酰氨基葡萄糖为3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃。3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃作为一个含氮平台化合物，它是由一个乙酰氨基、一个呋喃环和一个乙酰酮羰基组成，化学性质活泼，拥有多维度的反应。3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃具有广阔的应用前景和较高的研究价值，可用于开发一系列下游产品。
3、最近的一项研究表明，羧酸类低共熔溶剂作为催化剂，并在溶剂和添加剂的存在下可以促进n-乙酰氨基葡萄糖转化为3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃。然而，3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃的收率仍然很低。因此，探索出简单有效、绿色环保的方法，将n-乙酰氨基葡萄糖降解为3-乙酰胺氨基-5-乙酰基呋喃是研究的热点、难点。基于盐酸甜菜碱的一类羧酸型低共熔溶剂大多应用于气体吸收和纤维素预处理方面，但是此类氢键受体结构的低共熔溶剂在3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃转化方面还没有报道。左旋肉碱盐酸盐作为一种新型低共熔溶剂氢键受体，可以在生物质转化领域得到应用。随后，我们进行了一系列实验条件的优化，包括对羧酸类低共熔溶剂的种类和用量、反应溶剂、添加剂的种类和用量、反应温度和反应时间进行筛选和优化。首次使用羧酸类低共熔溶剂为催化剂，催化降解n-乙酰氨基葡萄糖为3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃，反应时间较短，产率相对较高，操作简易，后处理简单，降低了对环境的污染，符合绿色化学的概念。
技术实现思路
1、本发明主要解决的技术问题是找到了一种制备方法简单，用量少廉价的催化剂，催化降解n-乙酰氨基葡萄糖得到高价值小分子3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃的新方法。
2、为解决上述技术问题，本发明是通过如下方式完成的：
3、(1)低共熔溶剂的合成方法相对简单，具体的操作步骤如下：以des(左旋肉碱盐酸盐/尿素)的合成为例，按一定的摩尔比将左旋肉碱盐酸盐和尿素放入干燥洁净的圆底烧瓶中，同时在瓶中放入磁力转子，放入70℃的油浴锅中搅拌一段时间，直至瓶内呈现澄清透明的均一溶剂为止，然后放入真空干燥箱中干燥一段时间。其他低共熔溶剂的合成方法与上述低共熔溶剂合成方法类似，在此不过多描述。
4、(2)筛选最佳的羧酸类低共熔溶剂，筛选羧酸类低共熔溶剂用量(催化剂与底物摩尔比为1-4)，原料的投入量控制在50mg-5g。筛选反应溶剂(n-甲基吡咯烷酮、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜，溶剂用量为10-100ml。)，筛选添加剂(mgcl2、mgcl2·6h2o、srcl2、srcl2·6h2o、licl、cacl2、crcl3·6h2o、crcl2、wcl6、wcl5、nacl、alcl3、mocl5、b2o3和b(oh)3)，筛选添加剂用量(添加剂与底物摩尔比1-4)。
5、(3)步骤(2)反应结束后，冷却至室温，将反应液过滤，经乙酸乙酯多次洗涤后萃取，浓缩有机层得到3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃。
6、(4)步骤(3)所得3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃经过高效液相色谱定量，根据标准回归线计算得到产率，经检测3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃的产率最高可达40％。
7、本发明所具有的优点：
8、本发明首次利用羧酸类低共熔溶剂作为催化剂，低共熔溶剂制备简单且廉价。本实验催化剂用量少，反应时间短，符合绿色化学的概念。为甲壳素生物质转化为高附加值化学品提供了一个新思路。
1.一种催化转化n-乙酰氨基葡萄糖为高附加值含氮平台化合物3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃的方法。其特征在于以n-乙酰氨基葡萄糖为底物，以羧酸类低共熔溶剂为催化剂，以b(oh)3为添加剂，n-甲基吡咯烷酮为溶剂，将反应混合物加入50ml圆底烧瓶中，在一定温度下常压回流反应一定时间，反应结束后加入50％甲醇溶液稀释，然后取一部分滤液稀释后，用高效液相色谱法测其中3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃的含量。旋蒸滤液除溶剂，剩余物加水溶解除未反应离子液体，乙酸乙酯萃取，浓缩乙酸乙酯层得3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃粗品，粗品经柱层析纯化得到白色纯品。
2.根据权利要求1所述的羧酸类低共熔溶剂催化n-乙酰氨基葡萄糖降解制备3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃的方法，其特征还在于：低共熔溶剂的合成方法，具体的操作步骤如下：以des(左旋肉碱盐酸盐/尿素)的合成为例，按一定的摩尔比将左旋肉碱盐酸盐和尿素放入干燥洁净的圆底烧瓶中，同时在瓶中放入磁力转子，放入70℃的油浴锅中搅拌一段时间，直至瓶内呈现澄清透明的均一溶剂为止，然后放入真空干燥箱中干燥一段时间。
3.根据权利要求1所述的羧酸类低共熔溶剂催化n-乙酰氨基葡萄糖降解制备3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃的方法，其特征还在于：以n-乙酰氨基葡萄糖为底物，以mgcl2、mgcl2·6h2o、srcl2、srcl2·6h2o、licl、cacl2、crcl3·6h2o、crcl2、wcl6、wcl5、nacl、alcl3、mocl5、b2o3和b(oh)3为添加剂。
4.根据权利要求1所述的羧酸类低共熔溶剂催化n-乙酰氨基葡萄糖降解制备3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃的方法，其特征还在于：以n-甲基吡咯烷酮、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜为溶剂。
5.根据权利要求1所述的羧酸类低共熔溶剂催化n-乙酰氨基葡萄糖降解制备3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃的方法，其特征还在于：底物用量是50mg-5g；所加入的催化剂与底物的摩尔比为1-4；所加入的添加剂的量与底物的摩尔比为1-4；所用的溶剂用量是10-100ml。
6.根据权利要求1所述的羧酸类低共熔溶剂催化n-乙酰氨基葡萄糖降解制备3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃的方法，其特征还在于：反应体系是在20-100ml的烧瓶中进行；反应温度是160-200℃、反应时间是15-100分钟、常压下回流。
7.根据权利要求1所述的羧酸类低共熔溶剂催化n-乙酰氨基葡萄糖降解制备3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃的方法，其特征还在于：3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃的产率检测。经过高效液相色谱法定量，根据标准回归线计算得到产率。