[发明专利]一种聚合离子液体催化山梨醇脱水制备异山梨醇的方法

说明书

本发明公开了一种聚合离子液体催化山梨醇制备异山梨醇的方法，属于催化化学和化学工程领域。所述方法包括以下步骤：固体山梨醇加热至熔融后，向熔融的山梨醇中加入聚合离子液体作为催化剂，进行脱水反应制备异山梨醇。本发明所提供的方法使用聚合离子液体作为催化剂，具有异山梨醇收率高、选择性好、操作简便且污染小的优点，异山梨醇收率可达到94%。

技术领域

本发明属于催化化学和化学工程领域，具体涉及一种聚合离子液体催化山梨醇制异备山梨醇的方法。

背景技术

山梨醇是一种来源于碳水化合物的平台化合物，作为甜味剂广泛存在于许多浆果和水果中。山梨醇可以通过氢解、聚合、脱水等反应制备得到一系列高附加值的生物基化学品或材料。其中，异山梨醇是山梨醇二次脱水环化的产物，它是一种重要的新型生物基化学品，可广泛应用于食品、化妆品和医药等领域。

当前，国内异山梨醇的生产工艺大多采用液体酸催化、减压蒸馏、有机溶剂萃取结晶等工艺，过程复杂、对反应设备的耐腐蚀性要求高，造成了资源浪费、环境污染等严重问题，导致异山梨醇的生产成本居高不下。

随着绿色化学的观念深入人心，环境友好的绿色高效反应体系是未来的发展趋势。固体酸克服了液体酸的系列缺点，其表面既可以有Brønsted酸，也可以有Lewis酸，酸强度分布宽，具有易与液相反应体系分离、不腐蚀设备、后处理简单、对环境污染少、选择性高等特点，可在较高温度范围内使用，扩大了热力学上可能进行的酸催化反应的应用范围。专利CN110092795B公开了采用SO₄^2-/ZrO₂-Al₂O₃型固载酸催化山梨醇脱水的工艺，异山梨醇最高收率为80%。专利CN111253413B公开了酸性五氧化二铌催化山梨醇脱水制异山梨醇的收率可达85%以上。而异山梨醇收率的进一步提高能够有效地减少副反应，简化分离纯化工艺，降低生产成本，因此，开发高效催化剂一直是研究热点。

聚合离子液体是一类新型可再生离子液体，它结合了离子液体与聚合物的特性，热稳定性高、形态可调及耐腐蚀等，可用作催化剂或催化剂载体，是极具吸引力的一类适于生物质资源化利用的催化材料。本发明针对异山梨醇收率不高的问题，公开一种强酸活化的聚合离子液体催化体系，该催化剂对环境友好，不腐蚀生产设备，对山梨醇脱水生产异山梨醇的催化效率较高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的旨在提供一种聚合离子液体催化山梨醇制异备山梨醇的方法。

为实现发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种聚合离子液体催化山梨醇脱水制备异山梨醇的方法，具体步骤为：固体山梨醇加热至熔融后，向熔融的山梨醇中加入聚合聚合离子液体作为催化剂进行脱水反应制备制备异山梨醇。

根据上述的方法，优选地，所述聚合离子液体的添加量为固体山梨醇质量的0.1wt%～20 wt%。

根据上述的方法，优选地，脱水反应温度为110～160℃，反应压力为-0.09MPa，反应时间为2～10 h。

根据上述的方法，优选地，所述聚合离子液体采用以下方法制备：

（1）将C=C双键取代型咪唑单体、2-溴乙胺氢溴酸、引发剂溶于溶剂中，反应得到氨基化聚合离子液体；

（2）称取适量步骤（1）得到的聚合离子液体，向其中加入金属盐溶液，于20～80℃下搅拌反应1～4 h，得到金属改性聚合离子液体；

（3）向步骤（2）得到的金属改性聚合离子液体中加入酸溶液酸化，去除溶剂后得到目标聚合离子液体。

根据上述的方法，优选地，步骤（1）中所述C=C双键取代型咪唑单体、2-溴乙胺氢溴酸的摩尔比为1～10：1。