[发明专利]一种连续分离提纯5-羟甲基糠醛及其衍生物的方法及装置

说明书

本发明提供一种从糖类脱水后溶液中连续分离纯化5‑羟甲基糠醛及其衍生物的方法，包括：将糖类脱水制备5‑羟甲基糠醛及其衍生物后的溶液作为连续色谱的进料料液，用弱极性和中强极性有机溶剂组成的洗脱液进行洗脱，收集5‑羟甲基糠醛及其衍生物级分。本发明方法分离纯度高，过程连续，有机溶剂用量少，操作简单，环境污染小。

技术领域

本发明涉及一种5-羟甲基糠醛及其衍生物的提纯方法，特别是从糖类脱水后溶液中连续分离纯化5-羟甲基糠醛及其衍生物的方法。

背景技术

5-羟甲基糠醛(以下简称HMF)是重要的平台化合物，HMF分子中含有高活性的呋喃环、羟基和醛基等，可通过加氢、酯化、卤化、聚合和水解等过程进行进一步的转化，在作为高分子材料合成单体、大环化合物合成原料以及医药、农药中间体等领域具有重要的潜在应用价值，但同时也对HMF的纯度提出了要求。由于HMF主要由六碳糖脱水转化而来，纯度不高，影响后续应用，因此，建立高纯度的 5-HMF分离纯化技术具有重要的医药、社会和经济价值。

5-HMF由六碳糖经催化脱水得到，当反应溶剂可以与5-HMF反应时，会生成5-HMF相应的衍生物，如当反应溶剂为甲醇时，会生成5-羟甲基糠醛二醇缩醛。

六碳糖脱水后的反应体系中除HMF及其衍生物外，还含有多种杂质，例如甲酸、乙酰丙酸、胡敏素等，这些杂质与HMF及其衍生物在熔点、沸点、极性等一种或多种性质相近，因此难于分离。

目前，HMF及其衍生物的分离纯化方法主要有萃取、重结晶、柱层析以及减压蒸馏。萃取过程复杂，需要反复多步，HMF的收率和纯度均较低。重结晶则需要全程在低温下操作，能耗高，且难以除去与HMF溶解度接近的杂质。

中国专利CN 105753819 A公开了利用层析柱进行HMF纯化的方法，该方法可以得到高纯度的HMF晶体，但其使用的原料为市售的HMF，即已经经过前期提纯过程的HMF。

美国专利US 4740605公开了利用离子交换分离纯化HMF的方法，其以水溶液中经酸均相催化果糖脱水后的溶液为原料，经过离子交换色谱在强酸条件下分离得到HMF的浓缩水溶液，该方法虽然操作简单，但分离过程需在加热条件下进行，能耗高，同时，HMF在酸性水溶液中性质不稳定，极易发生水合反应生成其他杂质，且其热稳定性差，水的沸点相对较高，难以从HMF的水溶液中经脱水得到 HMF晶体。减压蒸馏的方法则通常需要HMF长时间处于100℃以上的高温中，由于较差的热稳定性，同样会在分离过程中引入其它杂质。虽然柱层析是提纯得到高纯度有机物的常用方法，但按照目前常用的填料和洗脱剂的溶剂组合，无法实现HMF的良好分离。且目前HMF 的分离方法均是间歇过程，难以工业放大。

因此，需要开发一种简单温和的从糖脱水反应制备HMF及其衍生物后的溶液中直接连续分离提纯的新方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种从糖脱水后溶液中连续分离提纯HMF及其衍生物的方法，该方法操作简单，过程连续，处理量大，有机溶剂用量少，产品纯度高，环境污染小。

本发明还提供一种从糖脱水后溶液中连续分离提纯HMF及其衍生物的装置。

为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种连续分离纯化5-羟甲基糠醛及其衍生物的方法，包括：将糖类脱水制备5-羟甲基糠醛及其衍生物后的溶液作为进料料液加入到装有填料的连续色谱柱中，用弱极性和中强极性有机溶剂组成的洗脱液进行洗脱，收集HMF和/或其衍生物级分。

所述5-羟甲基糠醛及其衍生物的结构为：