CN104231117A - 一种离子液体促进下制备羧甲基菊粉的方法 - Google Patents
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Abstract
一种离子液体促进下制备羧甲基菊粉的方法,属于化工技术领域。由菊粉、氯乙酸、氢氧化钠、离子液体为原料组成;按照先取菊粉、离子液体和1/2氢氧化钠,放入盛有菊粉的乙醇或异丙醇的反应容器中;在室温下搅拌后,将剩余的氢氧化钠加入,制得碱化菊粉;将氯乙酸溶于适量的乙醇或异丙醇中,将得到的氯乙酸醇溶液,以滴加的方式加入碱化菊粉中,然后再在室温下反应;将反应物静置,抽滤,制得滤饼;将滤饼用95%乙醇洗涤后,干燥,得到浅黄色产品即为羧甲基菊粉。本发明不仅有效地避免了菊粉的糊化,而且使整个反应过程在室温下就能很好地进行。有效促进了碱化及醚化反应,明显减少了反应用时,而且所得产品羧甲基菊粉取代度高,外观优良。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域,具体涉及一种离子液体促进下制备羧甲基菊粉的方法。
背景技术
菊粉又名菊糖,是由D-呋喃果糖经β(l-2)糖苷键连接而成的多聚直链果糖,末端常含有一个葡萄糖基(结构见图1)。菊粉是自然界天然存在的可溶性膳食纤维,几乎所有的植物中都可以发现菊粉的存在,卫生部于2009年批准其为新资源食品。菊粉的主要来源是芦笋、菊芋、菊苣等农作物的提取物。近些年,国内外对菊粉及其衍生物的研究正在兴起,以菊粉为基本原料的绿色化学品取得了一定的进展。
羧甲基菊粉是由菊粉分子上的伯醇或仲醇基团被羧甲基取代而成,在保持菊粉的可生物降解、可再生、无毒等特性基础上增加了新的功能。羧甲基菊粉广泛应用于各种领域,如用做阻垢剂及金属离子螯合剂,在制糖工业中抑制碳酸钙结晶,在印染过程中做洗除污染物的添加剂等。
目前已报道的制备羧甲基菊粉的方法主要有水媒法和干法。水媒法即在水介质中进行反应,反应能耗大,后处理过程中使用溶剂量大,废水排放多,对环境有一定的影响;干法反应受热不够均匀,试剂小分子难以渗透到菊粉分子当中,产物的平均取代度不高,而且这两种方法都需要较长的反应时间。美国专利US7214521B2提供了一种以酒精做反应溶剂,制备羧甲基菊粉的方法。在该方法中,菊粉的糊化是其主要缺陷,由于糊化,菊粉的羧甲基化受到影响。中国专利CN1914230A提供了一种制备羧酸烷基菊粉的方法,将菊粉添加在卤代羧酸盐的水溶液中,形成浆液,控制反应温度在20~70℃之间,反应时间60~120min,得到羧甲基菊粉,但该方法生产的羧甲基菊粉的取代度和收率不够理想。中国专利CN101602817A也提供了一种制备羧甲基菊粉的方法,该方法以异丙醇为溶剂,将菊粉与异丙醇充分搅拌,充分溶胀,加入氢氧化钠,搅拌形成碱化活性中心;再分次加入溶解好的氯乙酸的异丙醇溶液,控制反应温度得到目标产品。虽然该方法在产品取代度及反应时间优于专利CN101602817A,但整个生产过程需要加热,产品取代度及反应时间并不是很满意,而且菊粉的糊化现象仍有存在。最近,有研究将微波、超声等方法用于菊粉的羧甲基化,虽然反应时间有所缩短,产品的取代度有所提高,但微波、超声法合成工艺无法扩大生产。
离子液体,由有机阳离子和无机阴离子组成,是一类在室温或室温附近温度下呈液体状态的非分子离子溶剂。最近10年,离子液体因其热稳定性、化学稳定性、不可燃性、低蒸汽压以及对有机、无机化合物的优异溶解特性,成为一类极具应用前景的绿色溶剂。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中存在的不足,提供一种离子液体促进下制备羧甲基菊粉的方法。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案是:一种离子液体促进下制备羧甲基菊粉的方法,由重量份数比为,菊粉:氯乙酸:氢氧化钠:离子液体=56:29:22:1的原料组成;按照以下步骤制得:
1)先按上述比例称取菊粉、离子液体和1/2的氢氧化钠,放入盛有菊粉重量的4~6倍乙醇或异丙醇的反应容器中;
2)在室温为20~30℃下搅拌10~15min后,将剩余的氢氧化钠加入,制得碱化菊粉备用;
3)将上述比例的氯乙酸溶于适量的乙醇或异丙醇中,将得到的氯乙酸醇溶液,以滴加的方式加入到步骤2)制得的碱化菊粉中,然后再在室温为20~30℃下反应1.5~2h;
4)将步骤3)制得的反应物静置5~10分钟,按常规方法抽滤,制得滤饼;
5)将滤饼用95%乙醇洗涤后,在35~40℃下干燥5~7h,得到浅黄色产品即为羧甲基菊粉。
所述的离子液体为N-丁基吡啶四氟硼酸盐。
与现有技术相比,本发明用离子液体和异丙醇或乙醇组成的混合体系,作为制备羧甲基菊粉的溶剂,不仅有效地避免了菊粉的糊化,而且使整个反应过程在室温下就能很好地进行。由于离子液体对反应物的增溶作用,使反应物分子有效接触,有效促进了碱化及醚化反应,明显减少了反应用时,而且所得产品羧甲基菊粉取代度高,外观优良。
附图说明
图1是菊粉和离子液体的结构示意图;
图2是菊粉的红外光谱图;
图3是羧甲基菊粉的红外光谱图。
具体实施方式
实施例1:
本实施例一种离子液体促进下制备羧甲基菊粉的方法,取菊粉56g、氯乙酸29g、氢氧化钠22g、N-丁基吡啶四氟硼酸盐1g、按照以下步骤制得:
1)先按上述重量份的菊粉56g、N-丁基吡啶四氟硼酸盐1g和氢氧化钠11g,放入盛有284ml乙醇的圆底烧瓶中;
2)在室温为20℃下搅拌10min后,将剩余的氢氧化钠11g加入,制得碱化菊粉备用;
3)将氯乙酸29g溶于适量的乙醇中,将得到的氯乙酸醇溶液,以滴加的方式加入到步骤2)制得的碱化菊粉中,然后再在室温为20℃下反应1.5h;
4)将步骤3)制得的反应物静置5分钟,按常规方法抽滤,制得滤饼;
5)将滤饼用95%乙醇洗涤后,在35℃下干燥5h,得到浅黄色产品即为羧甲基菊粉。测得产品取代度为0.61。
实施例2
本实施例一种离子液体促进下制备羧甲基菊粉的方法,取菊粉112g、氯乙酸58g、氢氧化钠44g、N-丁基吡啶四氟硼酸盐2g、按照以下步骤制得:
1)先按上述重量份的菊粉112g、N-丁基吡啶四氟硼酸盐2g和氢氧化钠22g,放入盛有856ml异丙醇的圆底烧瓶中;
2)在室温为30℃下搅拌15min后,将剩余的氢氧化钠22g加入,制得碱化菊粉备用;
3)将上述比例的氯乙酸溶于适量的异丙醇中,将得到的氯乙酸醇溶液,以滴加的方式加入到步骤2)制得的碱化菊粉中,然后再在室温为30℃下反应2h;
4)将步骤3)制得的反应物静置10分钟,按常规方法抽滤,制得滤饼;
5)将滤饼用95%乙醇洗涤后,在40℃下干燥7h,得到浅黄色产品即为羧甲基菊粉。测得产品取代度为0.71
实施例3
本实施例一种离子液体羧甲基菊粉的制备方法,取菊粉84g、氯乙酸43.5g、氢氧化钠16.5g、N-丁基吡啶四氟硼酸盐1.5g、按照以下步骤制得:
1)先按上述重量份的菊粉84g、N-丁基吡啶四氟硼酸盐1.5g和氢氧化钠8.25g,放入盛有535ml异丙醇的圆底烧瓶中;
2)在室温为25℃下搅拌13min后,将剩余的氢氧化钠8.25g加入,制得碱化菊粉备用;
3)将上述比例的氯乙酸溶于适量的异丙醇中,将得到的氯乙酸醇溶液,以滴加的方式加入到步骤2)制得的碱化菊粉中,然后再在室温为25℃下反应2h;
4)将步骤3)制得的反应物静置8分钟,按常规方法抽滤,制得滤饼;
5)将滤饼用95%乙醇洗涤后,在40℃下干燥6h,得到浅黄色产品即为羧甲基菊粉。测得产品取代度为0.71
如图2、图3所示,是菊粉与羧甲基菊粉的红外光谱,与菊粉红外光谱相比,羧甲基菊粉在1603.7cm-1和1422.4cm-1处有羧酸盐—COO-的特征吸收峰,同时在1030.9cm-1有醚键C—O伸缩振动吸收峰,证明菊粉分子上已经接入了羧甲基基团,产品制备成功。
Claims (2)
1.一种离子液体促进下制备羧甲基菊粉的方法,其特征是:由重量份数比为,菊粉:氯乙酸:氢氧化钠:离子液体=56:29:22:1的原料组成;按照以下步骤制得:
1)先按上述比例称取菊粉、离子液体和1/2的氢氧化钠,放入盛有菊粉重量的4~6倍乙醇或异丙醇的反应容器中;
2)在室温为20~30℃下搅拌10~15min后,将剩余的氢氧化钠加入,制得碱化菊粉备用;
3)将上述比例的氯乙酸溶于适量的乙醇或异丙醇中,将得到的氯乙酸醇溶液,以滴加的方式加入到步骤2)制得的碱化菊粉中,然后再在室温为20~30℃下反应1.5~2h;
4)将步骤3)制得的反应物静置5~10分钟,按常规方法抽滤,制得滤饼;
5)将滤饼用95%乙醇洗涤后,在35~40℃下干燥5~7h,得到浅黄色产品即为羧甲基菊粉。
2.根据权利要求1所述的一种离子液体促进下制备羧甲基菊粉的方法,其特征是:所述的离子液体为N-丁基吡啶四氟硼酸盐。
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