[发明专利]一种半纤维素苯基碳酸酯的制备方法

说明书

本发明公开了一种半纤维素苯基碳酸酯的制备方法，属于生物质材料改性领域。该方法是先将半纤维素溶于离子液体，并加入吡啶，然后与氯甲酸苯酯进行反应得到半纤维素苯基碳酸酯粗品，将粗品用有机溶剂沉淀、洗涤和离心而得到最终的产物。本发明的半纤维素苯基碳酸酯的制备方法，经济高效，制备工艺简单，无副反应发生，产物得率高，取代度可控，可以满足不同应用场景对半纤维素苯基碳酸酯不同取代度的需要。与半纤维素相比，半纤维素苯基碳酸酯的溶解性、热稳定性等均显著提高，而且作为结构可控的活性中间体可进一步通过亲核取代实现对半纤维素的多种改性，在生物质高值化转化领域具有一定的应用价值。

技术领域

本发明属于生物质材料改性领域，特别涉及一种半纤维素苯基碳酸酯的制备方法。

背景技术

随着石油化工原料贮量的相对枯竭以及世界森林面积的日益减少，全球掀起了研究和开发利用生物质可再生资源的热潮，旨在从农林废弃物等可再生资源中获得可替代不可再生资源的新材料和新能源。半纤维素是自然界中储量丰富的生物质资源，仅次于纤维素。不同于纤维素单一的结构组成，半纤维素是一类含有支链结构的杂多糖的总称。组成半纤维素的糖基主要有木糖、甘露糖、半乳糖、葡萄糖、阿拉伯糖等，原料不同，复合聚糖的组成和结构也不同。作为一种宝贵的再生资源，半纤维素在高值化转化为能源、化学品和材料方面受到广泛的关注。

利用半纤维素骨架和侧链上大量的自由羟基，通过酯化、醚化、氧化、还原等改性方法制备可降解的化学功能化的理想材料，能最大限度地利用半纤维素的价值属性，为生物质资源的工业化利用提供良好的契机。然而，由于半纤维素结构的复杂性和多样性，半纤维素在改性过程中存在能耗高、污染大、生成副产物、产物取代度低、半纤维素易降解和产物得率低等问题，从性能或成本方面与工业应用均有一定距离。因此，如何通过有效方法实现对半纤维素高度可控的化学改性已经成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备方法简单、工业化生产可行性高、取代度可控的半纤维素苯基碳酸酯的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种半纤维素苯基碳酸酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)将半纤维素加入到离子液体中，恒温搅拌，使半纤维素溶解于离子液体中，得半纤维素/离子液体；

(2)将所述半纤维素/离子液体冷却至常温，再加入吡啶，于常温下搅拌，得半纤维素/离子液体/吡啶溶液；所述吡啶与离子液体的体积：重量为1mL:(0.5～2)g；

(3)向所述半纤维素/离子液体/吡啶溶液中加入氯甲酸苯酯，于常温下反应，所述半纤维素与氯甲酸苯酯的摩尔比为1:(1～7)；

(4)反应结束后，向反应混合液中加入沉淀试剂，离心析出沉淀物，沉淀物用沉淀试剂重复洗涤，再真空干燥，得到半纤维素苯基碳酸酯。

优选的，步骤(1)中，所述半纤维素包括聚木糖、聚甘露糖、聚木糖葡萄糖、聚混合β-葡萄糖及其它由不同的半纤维素单糖基以不同的连接方式连接成的各种聚糖。

优选的，步骤(1)中，所述离子液体为咪唑类离子液体。

进一步优选的，所述离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-烯丙基-3-甲基咪唑双氰胺盐、1-丁基-3-甲基咪唑双氰胺盐和1-羟乙基-3-甲基咪唑双氰胺盐中的一种以上。

优选的，步骤(1)中，所述半纤维素在半纤维素/离子液体中的质量百分比浓度为0.5～2.5％。

优选的，步骤(1)中，所述恒温搅拌的温度为60～100℃，时间为1～6h。

优选的，步骤(2)中，所述搅拌的时间为0.5～2h。

优选的，步骤(3)中，所述反应的时间为1～48h。