[发明专利]一种磁性固体酸催化剂及其提取皂素的应用

说明书

本发明公开了一种磁性固体酸催化剂，它以Fe₃O₄作为磁性内核，分别利用四乙氧基硅烷、N‑[3‑(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺在水和乙醇溶液中发生溶胶凝胶反应，在磁性内核表面包覆含氨基的二氧化硅，再通过氯磺酸的磺化反应修饰磺酸基，得到磁性固体酸。本发明还首次提出将该磁性固体酸催化剂应用于水解穿地龙等提取皂素，所得磁性固体酸水解催化活性高，环境友好，可有效提升皂素得率，具有显著的环境和经济效益。

技术领域

本发明属于磁性纳米催化剂技术领域，具体涉及一种磁性固体酸催化剂及其提取皂素的应用。

背景技术

皂素是一种药用价值极高的医药中间体，是生产蛋白同化激素、肾上腺皮质激素、性激素、孕激素等四大类的甾体激素药物的不可替代原料，被誉为“药用黄金”。皂素主要由薯蓣科植物(黄姜、穿山龙等)根茎中所含薯蓣皂苷经水解获得。传统的方法均采用无机强酸水解法，共存问题是酸度高、色度大、盐份高、组成复杂的高浓度有机废水的大量排放，处理难度大，造成极大的环境污染。成为制约皂素工业生产的瓶颈。开发出高效而清洁的皂素生产工艺显得至关重要，而解决皂苷水解污染是其中的关键技术。目前国内外在固体酸的理论和应用研究取得了较大的研究进展,但仍存在着一些问题有待解决,如固体酸的水解理论研究还需加强,其工业应用研究还有待进一步深入，特别是针对具有特殊用途的生物质的水解研究的较少。

本发明制备的磁性固体酸与现有技术相比，其合成反应方法简单、反应条件温和、操作安全，具有很大的实用性。另外磁性固体酸催化剂对设备无腐蚀，便于分离回收，具有广泛的工业应用的前景，是一种环境友好型的新型催化剂。

发明内容

本发明的主要目的在于，针对现有技术存在的不足，提供一种磁性固体酸催化剂，其水解活性高、环境友好，且涉及的制备方法简单、反应条件温和；将其应用于穿山龙中皂素的提取，可取得较好的催化水解效果，且操作方便，适合推广应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种磁性固体酸催化剂，其结构式见式I：

上述一种磁性固体酸催化剂的制备方法，包括如下步骤：

1)以Fe₃O₄颗粒和四乙氧基硅烷为主要原料，采用溶胶-凝胶法制备Fe₃O₄@SiO₂；

2)将所得Fe₃O₄@SiO₂颗粒，超声分散于乙醇水溶液中，室温搅拌均匀，加入氨水后，滴加N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺的乙醇溶液，滴加完后继续进行搅拌处理；磁性分离出Fe₃O₄@SiO₂@NH-(CH₂)₂-NH₂，再进行洗涤、真空干燥；

3)将步骤2)所得Fe₃O₄@SiO₂@NH-(CH₂)₂-NH₂超声分散于二氯甲烷中，在冰浴条件下滴加氯磺酸进行磺化反应，反应结束后磁性分离出Fe₃O₄@SiO₂@NH-(CH₂)₂-NH₂@SO₃H，再经洗涤，真空干燥，得磁性固体酸催化剂。

所述方法包括以下合成路径：

Fe²⁺+2Fe³⁺+8OH^-→Fe₃O₄+4H₂O