CN109762071A - 一种利用葡萄残渣制备纤维素脯氨酸酯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用酿酒葡萄残渣提取纤维素，并制备其脯氨酸酯的方法。通过粉碎、过滤、苯醇抽提等过程从葡萄残渣中提取纤维素，然后在离子液体1‑烯丙基‑3‑甲基咪唑氯盐、1‑丁基‑3‑甲基咪唑氯盐和1‑乙基‑3‑甲基咪唑氯盐中进行酯化，通过调节催化剂、溶剂、反应温度等参数来制备不同取代度的纤维素脯氨酸酯。由于酯化产物中含有脯氨酸骨架，可以作为重要的有机催化剂参与反应。本发明实现了从葡萄残渣中提取纤维素并制备其脯氨酸酯的工艺，为果蔬残渣在精细合成领域的应用提供了一条重要途径。

Description

一种利用葡萄残渣制备纤维素脯氨酸酯的方法

技术领域

本发明涉及纤维素酯化，具体地说是葡萄残渣中纤维素的提取及其脯氨酸酯的合成。

背景技术

纤维素是自然界中含量最多、分布最广泛的一种可再生资源，是构成农产品和果蔬残渣的主要成分。据国家统计局和农业部统计，2016年我国约产生2.9亿吨的果蔬残渣及废弃物。数量如此庞大的废弃物往往通过直接掩埋或焚烧处理掉，不仅造成资源浪费，而且也污染环境。因此，发展清洁高效的果蔬残渣处理方法，提高其附加值和利用率，是果蔬乃至农产品加工产业亟需解决的关键性问题。

近几年，随着石油、煤炭等不可再生资源的不断减少，同时基于对环境的保护，人们更加重视对生物质等可再生资源的开发利用。因此，拓展以纤维素为主的天然可再生资源的高附加值利用是当今各国学者广泛研究的热点之一。目前为止，除了传统的制桨造纸、纺织等应用外，还可以根据纤维素分子中羟基的存在对其进行功能化改性，得到一系列有重要应用价值的衍生物，如纤维素酯、纤维素醚以及纤维素功能材料。也正是由于纤维素分子中羟基的存在，十分有利于其形成分子内和分之间氢键，使得纤维素很难溶解在普通溶剂里，仅能悬浮于反应介质中，使得纤维素参与的反应仅能在表面进行，只有纤维素表面被充分反应生成可溶性产物时，其内层分子才能参与反应。因此，纤维素的溶解性问题是决定其改性过程进行顺利与否的关键所在。

离子液体是一种无毒、无污染的绿色溶剂，同时其在纤维素的溶解和功能化过程中也展示出了巨大的应用前景。本发明采用咪唑盐类离子液体作溶剂，以脯氨酰氯作为酯化试剂，以有机碱作缚酸剂制备纤维素脯氨酸酯。成功把脯氨酸骨架引入纤维素，而脯氨酸是有机合成中重要的催化剂，纤维素脯氨酸酯有望在有机催化中展示出巨大的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由葡萄残渣制备纤维素脯氨酸酯的方法。

为达到上述目的，本发明具体技术方案是：

（1）葡萄残渣中纤维素的提取。提取过程包括：葡萄残渣晒干、粉碎；筛子过滤，取40-60目；甲苯、乙醇抽提，抽提时间：4-6 h；亚氯酸钠反应，反应温度60-100 ℃，反应时间3-5 h；过滤；真空干燥。

（2）利用步骤（1）提取的纤维素与脯氨酰氯进行酯化反应。酯化反应体系包括步骤（1）提取的纤维素、脯氨酰氯、离子液体、催化剂。酯化反应温度：50-100 ℃；反应时间4-8h。

步骤（2）所述的离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯盐中的任意一种；所述催化剂为：吡啶、三乙胺、4-二甲氨基吡啶（DMAP）中的任意一种。

（3）将步骤（2）得到的反应液冷却到20 ℃，向其中加入乙醇，使酯化产物沉淀析出，过滤并用乙醇洗涤，真空干燥测定产率和取代度，保存。

本发明显著优点在于：

（1）制备纤维素酯所需要的葡萄残渣来源于烟台张裕葡萄酒有限公司，能够就近取材。不但可以解决葡萄残渣废弃物污染的问题，也使得制备出的纤维素酯成本较低。

（2）本发明制备的纤维素脯氨酸酯是一个高效的有机反应催化剂，能够应用在有机合成领域，为纤维素的高附加值利用提供了一条重要的途径。

具体实施方式：

为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。

本发明用下列实例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实例。

实施例1：纤维素的提取工艺

将葡萄残渣晒干后，磨成粉末，用筛子筛选出40-60目之间的粉末。将100克的葡萄残渣粉末在1000 ml苯醇（甲苯：乙醇 = 2:1）溶液中抽提6 h，过滤并用乙醇洗涤滤饼，50 ℃烘箱中真空干燥4 h。将20 g干燥后的样品加入pH为3.7的乙酸溶液中，加入亚氯酸钠24 g，80℃下反应1 h。反应完毕后冷却，过滤并用乙醇洗涤滤饼，50 ℃烘箱中真空干燥4 h。干燥后的样品在5%的氢氧化钠溶液中于60 ℃下反应4 h。反应完毕后，冷却，过滤，用乙醇洗涤滤饼，60 ℃烘箱中真空干燥24 h，即可得到所需要的纤维素。

实施例2：纤维素脯氨酸酯的制备

取实施例1中的纤维素5 g，加入到95 g的1-烯丙基-3-甲基咪唑氯离子液体中，搅拌下加入10 g的脯氨酰氯和7.5 ml的吡啶，反应液在80 ℃下反应6 h。反应结束后，冷却到室温，向体系中加入200 ml的乙醇使产物沉淀析出，过滤并用乙醇洗涤滤饼。60 ℃烘箱中真空干燥24 h即可得到所需要的纤维素脯氨酸酯。

实施例3：纤维素脯氨酸酯的制备

取实施例1中的纤维素5 g，加入到95 g的1-丁基-3-甲基咪唑氯离子液体中，搅拌下加入10 g的脯氨酰氯和7.5 ml的吡啶，反应液在80 ℃下反应6 h。反应结束后，冷却到室温，向体系中加入200 ml的乙醇使产物沉淀析出，过滤并用乙醇洗涤滤饼。60 ℃烘箱中真空干燥24 h即可得到所需要的纤维素脯氨酸酯。

实施例4：纤维素脯氨酸酯的制备

取实施例1中的纤维素5 g，加入到95 g的1-烯丙基-3-甲基咪唑氯离子液体中，搅拌下加入10 g的脯氨酰氯和12.5 ml的三乙胺，反应液在80 ℃下反应6 h。反应结束后，冷却到室温，向体系中加入200 ml的乙醇使产物沉淀析出，过滤并用乙醇洗涤滤饼。60 ℃烘箱中真空干燥24 h即可得到所需要的纤维素脯氨酸酯。

实施例5：纤维素脯氨酸酯的制备工艺

取实施例1中的纤维素5 g，加入到95 g的1-烯丙基-3-甲基咪唑氯离子液体中，搅拌下加入10 g的脯氨酰氯和11 g的4-二甲氨基吡啶（DMAP），反应液在80 ℃下反应6 h。反应结束后，冷却到室温，向体系中加入200 ml的乙醇使产物沉淀析出，过滤并用乙醇洗涤滤饼。60 ℃烘箱中真空干燥24 h即可得到所需要的纤维素脯氨酸酯。

Claims (6)

1.一种利用葡萄残渣制备纤维素脯氨酸酯的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）葡萄残渣中纤维素提取：具体包括粉碎、筛子过滤、苯醇抽提、亚氯酸钠反应。

2.所述苯醇为甲苯：乙醇 = 2:1，抽提温度为回流温度。

3.（2）将步骤（1）提取的纤维素溶于离子液体中，然后加入催化剂和脯氨酰氯，在一定温度下通过酯化反应制备纤维素脯氨酸酯。

4.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-乙基-3-甲基咪唑氯盐中的任意一种；所述催化剂为：吡啶、三乙胺、4-二甲氨基吡啶（DMAP）中的任意一种；所述一定温度为60~100 ℃。

5.（3）将步骤（2）得到的混合液冷却到室温，向其中加入乙醇，使产物沉淀析出，过滤并用乙醇洗涤滤饼，60 ℃下真空干燥24 h，保存。

6.一种通过权利要求1制备出的纤维素脯氨酸酯催化有机反应的工艺。