CN102558572A - 离子液体溶剂中木质素乙酰化的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种以离子液体为溶剂，木质素乙酰化的制备方法，原料包括：醇解木质素，离子液体，乙酸酐。制备方法如下：先将醇解木质素溶于离子液体中，形成木质素离子液体溶液，再向其中滴加乙酸酐溶液，使木质素中的羟基与乙酸酐发生乙酰化反应，冷却至室温后，经过滤、水洗、干燥，得到木质素乙酰化衍生物。本发明利用离子液体，作为木质素乙酰化反应的溶剂以及催化剂，与传统的乙酰化反应相比，反应条件及操作简单，且无毒无害，符合绿色环保的要求。

Description

离子液体溶剂中木质素乙酰化的制备方法
技术领域
本发明属于天然高分子材料综合利用以及木质素衍生物材料的制备领域。具体涉及一种以离子液体作为溶剂及催化剂，木质素乙酰化衍生物材料的制备和应用。
背景技术
随着人类对环境污染和资源危机等问题的认识不断深人，天然高分子所具有的可再生、可降解等性质日益受到重视。每年从植物中分离出约1.4亿t的纤维素用于制浆造纸工业，同时得到约5000万t的木质素副产品，大部分被燃烧或排放，如将这些木质素加以利用，可以减少对环境的污染，同时使资源得到充分利用，变废为宝，因而对其进行综合开发利用对环境保护以及经济发展都具有重大的现实意义。而木质素乙酰化材料可用来制备各种树脂，也可用作添加剂，用以提高基体的热稳定性。
离子液体是近年来兴起的一类极具应用前景的环保型溶剂，其以不挥发、对水和空气稳定，对无机、有机化合物以及高分子材料具有良好的溶解性而广泛应用于电化学、有机合成、化工分离、材料制备等领域。而且，离子液体在反应中不仅可以作溶剂，还可以作催化剂，并可有效地避免副反应的发生，并可降低反应所需的温度。某些反应在离子液体中又具有专一性，因此，离子液体在有机合成中的应用价值越来越大。
发明内容
本发明的目的是提供一种以离子液体为溶剂来制备木质素乙酰化衍生物的方法，该方法制备工艺简单、易操作，溶剂可回收，低成本，可以实现连续化生产。所制得的木质素乙酰化衍生物可作为热稳定剂，提高基体的耐热性。
本发明所提供的离子液体溶剂中木质素乙酰化的制备方法，具体制备步骤如下：
第一步：将醇解木质素与离子液体混合，80℃水浴加热搅拌反应1h，形成木质素离子液体溶液，醇解木质素与离子液体的质量比为1～10∶100；
第二步：在80～100℃下，将乙酸酐缓慢滴加到木质素离子液体溶液中，继续搅拌1～3h，使木质素中的羟基与乙酸酐发生乙酰化反应，所用的醇解木质素与乙酸酐的质量比为1∶3～30；
第三步：待产物冷却至室温，经过滤、水洗、干燥，得到木质素乙酰化衍生物。
上述离子液体由阳离子A+和阴离子B-组成为A+B-，其中阳离子A+为咪唑类化合物，其化学结构式为
Figure BDA0000126869210000021
取代基R1为甲基，R2为碳原子数2～4的烷烃或烯烃类有机集团；所述的阴离子B-为氯离子或羧酸根离子。
本发明具有如下优点：
1、本发明所采用的醇解木质素是从芦苇中提取的天然高分子材料。醇解木质素在制备过程当中，除溶剂外，没有添加其他化学药品，所以其纯度高，易于反应。
2、本发明采用离子液体作为溶剂及催化剂，可以有效地避免副反应的发生，并可降低反应所需的温度。
3、采用离子液体同时作为溶剂和催化剂，使得制备工艺简单、成本低，更有益于实现工业化生产，同时符合绿色环保要求。
具体实施方式
实施例1、将8g[C4MIM]Cl离子液体与0.4g醇解木质素加入三口烧瓶中，80℃下水浴搅拌1h使木质素充分溶解于离子液体。保持80℃不变，向三口烧瓶中装入回流冷凝管后，缓慢滴加2.86g乙酸酐，搅拌反应1h。冷却至室温，经离心、干燥，得到木质素乙酰化产物。
实施例2、将8g[C4MIM]Cl离子液体与0.4g醇解木质素加入三口烧瓶中，80℃下水浴搅拌1h使木质素充分溶解于离子液体。保持80℃不变，向三口烧瓶中装入回流冷凝管后，缓慢滴加1.43g乙酸酐，搅拌反应2h。冷却至室温，经离心、干燥，得到木质素乙酰化产物。
实施例3、将8g[C4MIM]Cl离子液体与0.4g醇解木质素加入三口烧瓶中，80℃下水浴搅拌1h使木质素充分溶解于离子液体。保持80℃不变，向三口烧瓶中装入回流冷凝管后，缓慢滴加2.86g乙酸酐，搅拌反应2h。冷却至室温，经离心、干燥，得到木质素乙酰化产物。
实施例4、将8g[C4MIM]Cl离子液体与0.4g醇解木质素加入三口烧瓶中，80℃下水浴搅拌1h使木质素充分溶解于离子液体。保持80℃不变，向三口烧瓶中装入回流冷凝管后，缓慢滴加4.29g乙酸酐，搅拌反应2h。冷却至室温，经离心、干燥，得到木质素乙酰化产物。
实施例5、将8g[C4MIM]Cl离子液体与0.4g醇解木质素加入三口烧瓶中，80℃下水浴搅拌1h使木质素充分溶解于离子液体。保持80℃不变，向三口烧瓶中装入回流冷凝管后，缓慢滴加5.71g乙酸酐，搅拌反应2h。冷却至室温，经离心、干燥，得到木质素乙酰化产物。
实施例6、将8g[C4MIM]Cl离子液体与0.4g醇解木质素加入三口烧瓶中，80℃下水浴搅拌1h使木质素充分溶解于离子液体。保持80℃不变，向三口烧瓶中装入回流冷凝管后，缓慢滴加2.86g乙酸酐，搅拌反应3h。冷却至室温，经离心、干燥，得到木质素乙酰化产物。
实施例7、将8g[C4MIM]Cl离子液体与0.4g醇解木质素加入三口烧瓶中，80℃下水浴搅拌1h使木质素充分溶解于离子液体。升温至90℃，向三口烧瓶中装入回流冷凝管后，缓慢滴加2.86g乙酸酐，搅拌反应2h。冷却至室温，经离心、干燥，得到木质素乙酰化产物。
实施例8、将8g[C4MIM]Cl离子液体与0.4g醇解木质素加入三口烧瓶中，80℃下水浴搅拌1h使木质素充分溶解于离子液体。升温至100℃，向三口烧瓶中装入回流冷凝管后，缓慢滴加2.86g乙酸酐，搅拌反应2h。冷却至室温，经离心、干燥，得到木质素乙酰化产物。
实施例9、将8g[C2MIM]Cl离子液体与0.4g醇解木质素加入三口烧瓶中，80℃下水浴搅拌1h使木质素充分溶解于离子液体。升温至100℃，向三口烧瓶中装入回流冷凝管后，缓慢滴加2.86g乙酸酐，搅拌反应2h。冷却至室温，经离心、干燥，得到木质素乙酰化产物。
实施例10、将8g[AMIM]CH3COO(1-烯丙基-3-甲基咪唑乙酸盐)离子液体与0.1g醇解木质素加入三口烧瓶中，80℃下水浴搅拌1h使木质素充分溶解于离子液体。升温至100℃，向三口烧瓶中装入回流冷凝管后，缓慢滴加2.86g乙酸酐，搅拌反应2h。冷却至室温，经离心、干燥，得到木质素乙酰化产物。
实施例11、将8g[AMIM]Cl(1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐)离子液体与0.2g醇解木质素加入三口烧瓶中，80℃下水浴搅拌1h使木质素充分溶解于离子液体。升温至100℃，向三口烧瓶中装入回流冷凝管后，缓慢滴加2.86g乙酸酐，搅拌反应2h。冷却至室温，经离心、干燥，得到木质素乙酰化产物。
实施例12、将8g[C4MIM]Cl离子液体与0.3g醇解木质素加入三口烧瓶中，80℃下水浴搅拌1h使木质素充分溶解于离子液体。升温至100℃，向三口烧瓶中装入回流冷凝管后，缓慢滴加2.86g乙酸酐，搅拌反应2h。冷却至室温，经离心、干燥，得到木质素乙酰化产物。

Claims (7)

1.一种离子液体溶剂中木质素乙酰化的制备方法，其特征在于制备的具体步骤如下：
第一步：将醇解木质素与离子液体混合，80℃水浴加热搅拌反应1h，形成木质素离子液体溶液；
第二步：在80～100℃，将乙酸酐缓慢滴加到木质素离子液体溶液中，继续搅拌，使木质素中的羟基与乙酸酐发生乙酰化反应；
第三步：待产物冷却至室温，经过滤、水洗、干燥，得到木质素乙酰化衍生物。
2.根据权利要求1所述的离子液体溶剂中木质素乙酰化的制备方法，其特征在于第一步中所述的醇解木质素与离子液体的质量比为1～10∶100。
3.根据权利要求1所述的离子液体溶剂中木质素乙酰化的制备方法，其特征在于第二步木质素与乙酸酐发生乙酰化反应时，所述的醇解木质素与乙酸酐的质量比为1∶3～30。
4.根据权利要求1所述的离子液体溶剂中木质素乙酰化的制备方法，其特征在于所述的乙酰化反应温度为80℃。
5.根据权利要求1所述的离子液体溶剂中木质素乙酰化的制备方法，其特征在于所述的乙酰化反应时间为1～3h。
6.根据权利要求1所述的离子液体溶剂中木质素乙酰化的制备方法，其特征在于所述的醇解木质素是从芦苇中提取得到的天然高分子材料。
7.根据权利要求1所述的离子液体溶剂中木质素乙酰化的制备方法，其特征在于，所述的离子液体由阳离子A+和阴离子B-组成为A+B-，其中阳离子A+为咪唑类化合物，其化学结构式为
Figure FDA0000126869200000011
取代基R1为甲基，R2为碳原子数2～4的烷烃或烯烃类有机集团；所述的阴离子B-为氯离子或羧酸根离子。
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