專利名稱：超臨界CO₂/離子液體兩相體系中反應(yīng)-分離制備HMF方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及綠色、清潔催化技術(shù)領(lǐng)域，具體指在以離子液體為反應(yīng)溶劑相，有機(jī)溶劑為萃取劑相的兩相反應(yīng)體系中，應(yīng)用超臨界CO2/離子液體反應(yīng)-分離制備HMF方法
背景技術(shù)：
隨著生物質(zhì)資源替代化石資源成為各國應(yīng)對能源危機(jī)的戰(zhàn)略手段，利用生物質(zhì)資源制備HMF已成為國內(nèi)外學(xué)者研究和關(guān)注的熱點(diǎn)。HMF是一種重要的化工原料，被稱為生物質(zhì)化學(xué)和石油化學(xué)之間的一種平臺化合物，可用來制備醫(yī)藥產(chǎn)品、樹脂塑料、柴油燃燒添加物等。因此，利用生物質(zhì)纖維素制備HMF，可降低對煤和石油等不可再生資源的依賴，減少CO2的排放，具有重要的現(xiàn)實意義和廣闊的發(fā)展前景。目前此領(lǐng)域的研究尚存在以下問題1)HMF穩(wěn)定性差，容易在過渡金屬作用下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，并且常規(guī)方法分離困難；2)反應(yīng)體系復(fù)雜，催化劑用量高并且難以脫除和回收；因此如何高效、高選擇性、環(huán)境友好催化纖維素生成HMF成為一個亟待解決的科學(xué)問題。本發(fā)明開發(fā)超臨界CO2/離子液體兩相體系反應(yīng)-分離制備HMF方法，旨在提供一種高轉(zhuǎn)化率和選擇性合成HMF的反應(yīng)-分離耦合一體化方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明研究兩相反應(yīng)器中超臨界CO2/離子液體反應(yīng)-分離制備HMF方法，實現(xiàn)反應(yīng)-分離耦合一體化過程。本發(fā)明的反應(yīng)通式為
Μ—催化劑,離子液體溶劑 HO9
單糖--
超臨界CO2\\丨丨本發(fā)明提供的超臨界CO2/離子液體兩相體系中反應(yīng)-分離制備HMF方法，其特征是在離子液體為反應(yīng)溶劑相，有機(jī)溶劑為萃取劑相的兩相反應(yīng)體系中，以單糖、雙糖、低聚糖和多糖中的一種為原料，路易斯酸和布郎斯特酸的一種為催化劑，在反應(yīng)溫度為313-373K，反應(yīng)時間為O. 5-4小時條件下，高轉(zhuǎn)化率和選擇性地合成HMF，在超臨界CO2的引入下，生成的產(chǎn)物HMF不斷地被萃取轉(zhuǎn)移到兩相體系的上層有機(jī)相中，實現(xiàn)反應(yīng)-分離耦合一體化過程。所述離子液體溶劑使用下述1、2類離子液體溶劑中的一種或幾種；其中1、2
類離子液體催化劑結(jié)構(gòu)如下
^Mxr μX=cl' Br’ 丨’ BF- PF^0AC
V cnH2n+iη θη=1-12
X
1 2所用有機(jī)溶劑萃取劑選自丙酮、丁酮、甲基異丁酮、甲醇、乙醇、丁醇、異丙醇、乙二醇、氯乙醇、苯甲醇、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、戊烷、己烷、辛烷、正己烷、環(huán)己烷、苯、甲苯、氯苯、二氯苯、苯胺、溴苯、硝基苯、鄰硝基甲苯、苯甲醛、氯仿、二氯甲烷、乙醚、乙腈、丙腈、苯甲腈、吡啶、苯酚、吡啶、乙胺、丙酸、二硫化碳和乙酐中的一種。所用催化劑選路易斯酸或布郎斯特酸中的一種，包括并不限于H2S04、HC1、HCF3SO3' HNO3> H3PO4, H4P2O7' HC00H、CH3COOH' C6H5COOH' H00CC00H、HOOCCH2CH2COOH' AlCl3'FeCl3'CuCl2'ZnCl2 等。所述原料為單糖、雙糖、低聚糖或多糖中的一種或幾種，包括并且不限于葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、麥芽糖、淀粉、纖維素等。
具體實施方式
本發(fā)明兩相反應(yīng)器中超臨界CO2/離子液體反應(yīng)-分離制備HMF方法用以下實施例說明，但本發(fā)明并不限于下述實施例，在不脫離前后所述宗旨的范圍下，變化實施都包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。實施例I
權(quán)利要求
1.一種超臨界CO2/離子液體兩相體系中反應(yīng)-分離制備HMF方法，其特征是在離子液體為反應(yīng)溶劑相，有機(jī)溶劑為萃取劑相的兩相反應(yīng)體系中，以單糖、雙糖、低聚糖和多糖中的一種為原料，路易斯酸和布郎斯特酸的一種為催化劑，在反應(yīng)溫度為313-373K，反應(yīng)時間為O. 5-4小時條件下，高轉(zhuǎn)化率和選擇性地合成HMF，在超臨界CO2的引入下，生成的產(chǎn)物HMF不斷地被萃取轉(zhuǎn)移到兩相體系的上層有機(jī)相中，實現(xiàn)反應(yīng)-分離耦合一體化過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征是使用下述1、2類離子液體溶劑中的一種或幾種；其中1、2類離子液體催化劑結(jié)構(gòu)如下
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所用有機(jī)溶劑萃取劑選自丙酮、丁酮、甲基異丁酮、甲醇、乙醇、丁醇、異丙醇、乙二醇、氯乙醇、苯甲醇、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、戊烷、己烷、辛烷、正己烷、環(huán)己烷、苯、甲苯、氯苯、二氯苯、苯胺、溴苯、硝基苯、鄰硝基甲苯、苯甲醛、氯仿、二氯甲烷、乙醚、乙腈、丙腈、苯甲腈、吡唳、苯酚、吡唳、乙胺、丙酸、二硫化碳和乙酐中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于催化劑選路易斯酸或布郎斯特酸中的一種，包括并不限于 H2SO4、HCl、HCF3SO3、HNO3、H3PO4、H4P2O7、HCOOH、CH3COOH' C6H5COOH'H00CC00H、H00CCH2CH2C00H、A1C13、FeCl3、CuCl2, ZnCl2 等。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超臨界CO2/離子液體兩相體系中反應(yīng)-分離制備HMF方法，其特征是在離子液體為反應(yīng)溶劑相，有機(jī)溶劑為萃取劑相的兩相反應(yīng)體系中，以單糖、雙糖、低聚糖和多糖中的一種為原料，路易斯酸和布郎斯特酸的一種為催化劑，在反應(yīng)溫度為313-373K，反應(yīng)時間為0.5-4小時條件下，高轉(zhuǎn)化率和選擇性地合成HMF，在超臨界CO2的引入下，生產(chǎn)的產(chǎn)物HMF不斷地被萃取轉(zhuǎn)移到兩相體系的上層有機(jī)相中，實現(xiàn)反-分離耦合一體化過程。
文檔編號C07D307/46GK102952103SQ20111023661
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者張鎖江, 石春艷, 辛加余, 王金泉 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所