[发明专利]一种 5-羟甲基糠醛的方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种利用1,3-二甲基-2-咪唑啉酮溶剂降解植物纤维素制5-羟甲基糠醛的方法。

背景技术

   现代社会对能源的需求越来越大，而大部分能源由于储量有限，使得人类的发展面临一个潜在的危机。能源和环境的压力迫使人们寻找能够替代石化资源的新型能源，而且要求这种能源是可再生的。

生物质资源是植物纤维素资源，植物纤维素资源作为一种新的可再生能源，具有贮存量丰富、可以再生、使用无害等优点，已经被普遍认为是解决未来能源危机的根本出路之一。据世界能源组织统计，地球上植物纤维素的储量为18000多亿吨，相当于6400亿吨的石油。每年绿色植物纤维素增加量约为1170亿吨，相当于400亿吨石油，其中 800 亿吨分布在森林中，其余分布在海洋、草原、田野、沼泽及荒漠中。所以，从数量巨大的生物质资源获得新型的绿色平台化合物—乙酰丙酸将成为本世纪化学家和化学工程师的重要任务。

从生物质资源出发，通过化学的、物理的或生物的方法可以得到众多的基础化学品，如乙醇、1,3-丙二醇、糠醛、5-羟甲基糠醛、乙酰丙酸等。这些产品具有非常好的反应特性，可以衍生出数量众多的下游产品，为化工行业开辟出新的应用领域。随着生物质资源的大规模利用，这些基础化学品都有可能成为未来新型的绿色平台化合物—乙酰丙酸(化工时刊,2004,14,1-4)，这将有助于解决石化资源短缺及其应用带来的环境问题。

在诸多基础化学品中，5-羟甲基糠醛是一个最值得关注的产品之一。5-羟甲基糠醛可以由葡萄糖或果糖脱水生成，分子中含有一个呋喃环和一个醛基，其化学性质比较活泼，可以通过氧化、氢化和缩合等反应制备多种衍生物，是生物质降解制备新型绿色平台化合物乙酰丙酸的重要中间产物，长期以来人们将它视为一种毒性物质加以控制，没有对其制备工艺加以系统研究(Hum. Exp. Toxicol,1990,9,211-214)。然而，最近研究发明，5-羟甲基糠醛作为一种能有效防治神经退行性疾病、认知损害和抗心肌缺血的心血管病、抑制肿瘤、降低血中胆固醇药物，受到研究人员的广泛关注。

     目前已经有很多方法制备5-羟甲基糠醛，由于其在水溶液中易分解为乙酰丙酸与甲酸，所以现在人们都在寻找可以有效的降解植物纤维素并且获得较高5-羟甲基糠醛收率的溶剂。赵海波等人利用离子液体溶解葡萄糖制备5-羟甲基糠醛，获得了较高的收率，离子液体是一种绿色、环保的溶剂，但价格比较昂贵（Science，2007，316，1597-1600）。后来Binder，J.B等人用有机溶剂（丙酮或二甲基亚砜或二甲基乙酰胺）降解植物纤维素制备5-羟甲基糠醛，但这些有机溶剂是挥发性有机化合物，在使用过程中容易对人体健康和环境产生直接的影响（Science，2009，131,1979-1985）。

发明内容

本发明提供一种 5-羟甲基糠醛的方法，步骤和条件如下：（1）将生物质原料粉碎至40目~80目后置于烘箱中，烘干至恒重；（2）将干燥好的生物质原料与溶剂混合加入晶化釜中，加入催化剂与添加剂，密封, 反应温度为100℃～160℃，优选为120~140°C，反应时间为1～5小时，优选为1~3小时；所述的生物质原料生物质原料与溶剂、催化剂、添加剂质量比1:20～50：0.5～2.5： 2；生物质原料为麦秆、稻秆、玉米杆、高粱秆、玉米芯或木屑；催化剂为Cr(NO₃)₃·9H₂O；添加剂是LiCl、NaCl或KCl；（3）将得到的溶液蒸馏浓缩，用萃取剂石油醚或环己烷萃取5-羟甲基糠醛，萃取得到的萃取液再减压蒸馏使萃取剂分离出来，将含有少量萃取剂的5-羟甲基糠醛固体干燥，得到5-羟甲基糠醛产物。

检测：将蒸馏得到的5-羟甲基糠醛再溶于水中，用紫外分光光度计在284nm处检测。图1是5-羟甲基糠醛标准品的紫外光谱图。图2是本发明得到的5-羟甲基糠醛的紫外光谱图。经过对比，本发明得到的5-羟甲基糠醛的谱图与标准品谱图相符合。