一種生物質(zhì)定向加壓液化制備烷基糖苷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于纖維類生物質(zhì)資源制備化學(xué)品領(lǐng)域，主要涉及生物質(zhì)加壓液化制備烷 基糖苷方面的研究。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物質(zhì)資源是一種來源廣泛可以再生的生物質(zhì)資源，但目前甘蔗渣類生物質(zhì)資源 的利用程度還相對(duì)較低，開發(fā)甘蔗渣類生物質(zhì)制備重要的化工產(chǎn)品，已經(jīng)成為生物質(zhì)資源 利用的重要研究課題。
[0003] 烷基糖苷是一種新型的非離子表面活性劑，具有許多獨(dú)特的性能。其表面活性高、 去污能力強(qiáng)、潤(rùn)濕能力強(qiáng)、泡沫細(xì)膩豐富且性質(zhì)穩(wěn)定，可以被應(yīng)用于很多化工行業(yè)領(lǐng)域。與 其他表面活性劑合用時(shí)有很強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)，配伍性能好，即使在濃度較高的酸、堿和鹽溶液 中，仍然具有很高的活性和溶解度。此外，在自然界中能被生物完全降解，避免污染環(huán)境，且 對(duì)皮膚溫和、無刺激、無毒害。
[0004] 目前，已經(jīng)報(bào)道的烷基糖苷的合成技術(shù)主要有兩種方法。第一種方法是利用葡萄 糖與醇類物質(zhì)反應(yīng)，一步法合成烷基糖苷；工藝流程簡(jiǎn)單，烷基糖苷的得率較高，但是對(duì)葡 萄糖的純度要求較高，因此成本較高。第二種方法是利用纖維素或者淀粉在高壓下醇解生 成烷基糖苷，該方法雖然對(duì)原料的純度沒有很高的要求，可是同樣存在總成本偏高的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 解決的技術(shù)問題：為了解決烷基糖苷生產(chǎn)成本高、工藝復(fù)雜、溶劑使用量大等缺 點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)定向加壓液化制備烷基糖苷的方法，在高溫高壓條件下采用 "一步法"進(jìn)行醇解，定向液化甘蔗渣制備烷基糖苷。該合成路徑具有原料便宜、來源廣泛， 操作工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；液化產(chǎn)物通過萃取分離等一系列操作后，得到的烷基糖苷產(chǎn)品純度 較高。
[0006] 技術(shù)方案：一種生物質(zhì)定向加壓液化制備烷基糖苷的方法，包括以下步驟：
[0007] 第一步，定向加壓液化反應(yīng)：將生物質(zhì)原料、低碳醇和酸性催化劑加入到高壓釜 中，在160~240°C條件下液化反應(yīng)不超過60min，壓力為3~7MPa，攪拌下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束 后迅速通冷卻水，迅速降至室溫；所述低碳醇的分子結(jié)構(gòu)中碳原子和羥基的數(shù)量均為1~ 3 ；
[0008] 第二步，萃取分離過程：將第一步得到的定向加壓液化產(chǎn)物中和、過濾、活性炭脫 色、精餾、真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)和回收低碳醇之后，首先加入蒸餾水，將液體產(chǎn)物分離為水溶相和 水不溶相，采用有機(jī)溶劑萃取劑萃取水溶相，萃取后剩下的水相產(chǎn)物為烷基糖苷。
[0009] 所述低碳醇為甲醇、乙醇或丙三醇中的任意一種。
[0010] 所述酸性催化劑為硫酸、磷酸、氨基磺酸或甲苯磺酸的任意一種。
[0011] 所述的有機(jī)溶劑萃取劑為乙酸乙酯、二氧六環(huán)、四氯化碳、環(huán)己烷和石油醚的任意 一種。
[0012] 第一步中所述的甘鹿渣：低碳醇：酸性催化劑的質(zhì)量比為1:6~10:0. 01~0. 05。
[0013] 有機(jī)溶劑萃取劑與水溶相的質(zhì)量比均為2~5:1。
[0014] 所述的生物質(zhì)為甘蔗渣、竹木或楊木。
[0015] 有益效果
[0016] 1.發(fā)現(xiàn)了生物質(zhì)原料的定向加壓液化一步法制備烷基糖昔，可以有效地提尚目標(biāo) 產(chǎn)物的得率，其總含量可以達(dá)到82%。
[0017] 2.本發(fā)明的方法中使用有機(jī)溶劑萃取的方法，萃取分離出高純度的烷基糖苷，烷 基糖苷可以經(jīng)過提純精制成高附加值的非離子型表面活性劑產(chǎn)品。
[0018] 3.選用低碳醇作為液化溶劑，可以利用其在近臨界狀態(tài)下具有較高的壓力和反應(yīng) 活性，提高反應(yīng)效率，溶劑回收和再利用的操作簡(jiǎn)單。
[0019] 4.通過采用不同極性的有機(jī)溶劑作為萃取劑，獲得高純度的烷基糖苷類化合物， 方法操作簡(jiǎn)單，溶劑用量少、回收和再利用容易。
【附圖說明】：
[0020] 圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
[0021] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中甘蔗渣生物質(zhì)定向加壓液化產(chǎn)物的GC-MS圖譜。
[0022] 圖3為本發(fā)明萃取分離得到的烷基糖苷類化合物的HSQC NMR譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，需要說明的是，實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本 發(fā)明要求保護(hù)范圍的限定。在不背離本發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)的情況下，對(duì)本發(fā)明方法、步驟或者 條件所做的修改和替換，均屬于本發(fā)明的范圍。
[0024] 若未特別說明，實(shí)施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。
[0025] -種生物質(zhì)定向加壓液化制備烷基糖苷的方法，包括以下步驟：
[0026] 第一步，定向加壓液化：將甘鹿渣等生物質(zhì)原料、低碳醇和酸性催化劑加入到高壓 釜中，高壓釜在160~240°C條件下液化反應(yīng)不超過60min，壓力為3~7MPa，轉(zhuǎn)速為500r/ min，反應(yīng)結(jié)束后迅速通冷卻水，在1~5min內(nèi)降至室溫；其中纖維生物質(zhì)：低碳醇：酸性催 化劑的質(zhì)量比為1:6~10:0. 01~0. 05 ;所述低碳醇的分子結(jié)構(gòu)中碳原子和羥基的數(shù)量均 為1~3〇
[0027] 第二步，萃取分離：將直接加壓液化產(chǎn)物中和、過濾、活性炭脫色、真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、 回收低碳醇之后，首先加蒸餾水與液體產(chǎn)物質(zhì)量比為2: 1，將液化產(chǎn)物分離為水溶相和水不 溶相，采用有機(jī)溶劑萃取劑水溶相，萃取后剩下的水相產(chǎn)物為烷基糖苷。萃取劑與水溶相和 水不溶相的質(zhì)量比均為2~5:1。
[0028] 所述低碳醇為甲醇、乙醇和丙三醇中的任意一種。
[0029] 所述酸性催化劑為硫酸、磷酸、氨基磺酸和甲苯磺酸的任意一種。
[0030] 所述的活性炭脫色反應(yīng)可通過在70°C下液體產(chǎn)物不斷精餾回流、脫色反應(yīng)45min 的過程。將活性炭趁熱過濾，得到脫色后的液體產(chǎn)物。
[0031] 所述的真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)可通過在40~60°C，壓力為-0. 09MPa下減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，將溶 劑分離并回收。
[0032] 所述的有機(jī)溶劑萃取劑為乙酸乙酯、二氧六環(huán)、四氯化碳、環(huán)己烷和石油醚的任意 一種。
[0033] 所述的生物質(zhì)為甘蔗渣、竹木或楊木。
[0034] 實(shí)施例1
[0035] 稱取40甘蔗渣，顆粒大小為50~60目，240g甲醇和1.0 g硫酸加入到體積為IL 的高壓釜中，以3°C /min的升溫速率和500r/min的攪拌速度，升溫到200°C，高壓釜的壓力 為5. 5MPa。反應(yīng)保溫30min后關(guān)加熱，迅速通冷卻水在1~5min內(nèi)降至室溫。將液化產(chǎn)物 中和、過濾，濾液在70°C回流脫色反應(yīng)45min，然后在壓力為-0. 09MPa下45°C減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā) 回收甲醇之后，加入80g蒸餾水，出現(xiàn)分相。水溶相加入40g乙酸乙酯，水溶相與乙酸乙酯相 發(fā)生分層，然后將乙酸乙酯相倒出后，剩余的水相將水旋蒸干后得到的為甲基糖苷類物質(zhì)， 含量為76%。
[0036] 實(shí)施例2
[0037] 稱取40g甘蔗渣，顆粒大小為50~60目，320g甲醇和1.0 g硫酸加入到體積為IL 的高壓釜中，以3°C /min的升溫速率和500r/min的攪拌速度，升溫到200°C，高壓釜壓力為 5. 5MPa。反應(yīng)保溫30min后關(guān)加熱，迅速通冷卻水在1~5min內(nèi)降至室溫。將液化產(chǎn)物中 和、過濾，濾液在70°C回流脫色反應(yīng)45min，然后在壓力為-0. 09MPa下45°C減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回 收甲醇之后，加入80g蒸餾水，出現(xiàn)分相。水溶相加入40g乙酸乙酯，水溶相與乙酸乙酯相 發(fā)生分層，將乙酸乙酯相倒出后，剩余的水相將水旋蒸干后得到的為甲基糖苷類物質(zhì)，含量 為 80%。
[0038] 實(shí)施例3
[0039] 稱取40g甘蔗渣，顆粒大小為50~60目，400g甲醇和1.0 g硫酸加入到體積為IL 的高壓釜中，以3°C /min的升溫速率和500r/min的攪拌速度，升溫到200°C，高壓釜壓力為 6. 5MPa。反應(yīng)保溫30min后關(guān)加熱，迅速通冷卻水在1~5min內(nèi)降至室溫。將液化產(chǎn)物中 和、過濾，濾液在70°C回流脫色反應(yīng)45min，然后在壓力為-0. 09MPa下45°C減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回 收甲醇之后，加入80g蒸餾水，出現(xiàn)分相。水溶相加入40g乙酸乙酯，水溶相與乙酸乙酯相 發(fā)生分層，將乙酸乙酯相倒出后，剩余的水相將水旋蒸干后得到的為甲基糖苷類物質(zhì)，含量 為 79%〇
[0040] 實(shí)施例4
[0041] 稱取40g甘蔗渣，顆粒大小為50~60目，320g甲醇和0.4g硫酸加入到體積為IL 的高壓釜中，以