[发明专利]一种从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法

说明书

技术领域

本发明属于化工萃取技术领域，具体涉及一种从离子液体中提取5-羟甲基糠醛（HMF）的方法。

背景技术

目前石化能源日益枯竭，生物能源的开发和利用备受青睐，其中较为突出的研究是将纤维素、葡萄糖、果糖等催化转化为5-羟甲基糠醛（5-HMF）。5-HMF是由生物质转化成生物质燃料或化学品的重要平台化合物，可以由生物质原料在离子液体、水或有机溶剂中合成。其中在离子液体中，在金属盐催化剂作用下纤维素、糖可以高效地转化为5-HMF，具有原料取料最经济、转化效率高等优点，在生物质转化中占据重要地位。但是由于离子液体和5-HMF结合能力过强，且5-HMF沸点为114-116℃（1mmHg），两者的分离面临着严峻的挑战。因此开发从离子液体中高效提取5-HMF的技术有重要应用价值。

目前从混合溶液中分离5-HMF的方法主要有结晶，蒸馏，离子交换，萃取。Staahlberg Tim et al,WO2013EP66125采用有机溶剂中低温结晶提纯5-HMF；Lianmin Liu et al,CN20111180870利用离子交换分离5-HMF；Jinfeng Fei CN20111417753在快速微波控制下，利用水-正丁醇双相反应体系，实现反应萃取同步进行。萃取方法由于有可能以相对较低的成本和较高的回收效率实现两者的分离，具有很高的应用潜力。Yuriy Roman-Leshkov et al,Science312,1933(2006)在水相反应中加入二甲基亚砜（DMSO）并以甲基异丁基酮/异丁醇（MIBK/2-Butanol）为萃取剂，从水相反应体系中分离5-HMF，但是未见其从离子液体中分离5-HMF的报道。Annegret Stark et al,J.Chem.Eng.Data57,2985(2012)研究了MIBK、甲醇、乙醇等有机溶剂从离子液体中萃取HMF的性能，结果发现MIBK等与离子液体不互溶的有机溶剂能够从离子液体中萃取5-HMF，而甲醇、乙醇等有机极性小分子由于和离子液体互溶，不具有从其中萃取5-HMF的能力。本发明中，将甲醇、乙醇等不具有从离子液体中萃取5-HMF的有机溶剂应用到5-HMF与离子液体的分离方法中，实现了5-HMF从离子液体向有机溶剂的高效转移。

发明内容

本发明的目的是提供一种从离子液体中提取5-羟甲基糠醛（HMF）的方法，该方法萃取效率高、成本低，与传统的有机溶剂和离子液体双相萃取体系相比，萃取能力可以提高1-20倍。

本发明提供了一种从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，往萃取剂和含5-羟甲基糠醛（HMF）的离子液体所构成的双相萃取体系中加入萃取助剂，实现HMF从离子液体相到萃取相高效转移。

所述萃取助剂与离子液体的摩尔比为0.05～5:1。

所述萃取剂与离子液体的质量比为0.1～1000:1。

本发明提供的从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，所述的离子液体为咪唑类型离子液体，其结构如下：

本发明提供的从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，萃取剂和萃取助剂的加入方式为：萃取剂和萃取助剂同步加入或者逐个加入到离子液体相中，两相经过充分混合传质和静置分层，实现HMF从离子液体相到有机溶剂相的相转移。

本发明提供的从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，萃取温度为0～150℃。

本发明提供的从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，萃取后的HMF采用蒸馏的方法从萃取剂中分离，蒸馏温度为25～150℃，蒸馏绝对压力为0～2atm。

本发明提供的从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，所述萃取助剂为醇，酮，酚，羧酸，醛，乙腈，二甲基亚砜中的至少一种。

所述醇类萃取助剂为与离子液体相有很好互溶性的醇类分子，例如甲醇，乙醇，异丙醇，正丁醇，异丁醇，叔丁醇，乙二醇，丙三醇，氯乙醇，苯甲醇等。

所述酮类萃取助剂为与离子液体相有很好互溶性的酮类分子，例如丙酮，丁酮，2-戊酮等。

所述苯酚类萃取助剂为与离子液体相有很好互溶性的苯酚类分子，例如苯酚，2-氯酚，2-甲酚等。

所述羧酸类萃取助剂为与离子液体相有很好互溶性的羧酸类分子，例如甲酸，乙酸，丙酸等。

所述醛类萃取助剂为与离子液体相有很好互溶性的醛类分子，例如甲醛，乙醛等。

本发明提供的从离子液体中提取5-羟甲基糠醛的方法，所述萃取剂为酮类，酯类，四氢呋喃，苯类，卤代烃类，二氧六环中的至少一种。