CN110483269A - 一种sapo-18催化葡聚糖制备乙酰丙酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物质化工领域，特别涉及一种SAPO‑18催化葡聚糖制备乙酰丙酸的方法。该方法主要包括以下步骤：葡聚糖与SAPO‑18按照一定质量比加入反应釜中，再加入γ‑戊内酯/水溶液，在120～200℃温度条件下，搅拌反应2～6h，反应结束后，冷却至20℃，通过过滤进行固液分离即得。该方法使用的催化剂SAPO‑18具有活性高、稳定性强、选择性好等优点，便于固液分离，整个方法制备路线简捷，操作简单，易于实施，具有良好的工业化应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种SAPO-18催化葡聚糖制备乙酰丙酸的方法，属于生物质化工技术领域。
背景技术
乙酰丙酸又名左旋糖酸或果糖酸，是一种非挥发性短链脂肪酸，其分子中含有一个羰基、一个羧基和α氢，使其具有良好的反应活性，能够参加卤化、酯化、加氢、氧化脱氢、缩合、成盐等化学反应。因此，乙酰丙酸作为一种重要的绿色平台化合物，在化工、制药、农业、化妆品和食品工业中广泛应用。
传统制取乙酰丙酸的方法主要以葡萄糖、果糖、蔗糖等糖类物质，淀粉、纤维素、半纤维素、木质素等农林生物质资源，以及糖醇类物质为原料，利用无机酸高温共热催化水解制得乙酰丙酸。利用无机酸制备乙酰丙酸具有反应温和、时间短、产率高等优点，但是大量使用无机酸对反应设备质量要求高且腐蚀性强，工艺复杂且反应步骤多，整个流程耗能高且酸性废液量大，后续产物分离难等问题，尽管各个反应均能够正常有效进行，但是从整个生产工艺经济性、环保性、生态性和社会性上分析并不适合大规模工业化生产，且不符合当今绿色化工可持续性发展方向。
γ-戊内酯是一种低熔点、高沸点、高闪点、高稳定性的绿色溶剂，能够促进葡聚糖向乙酰丙酸生成方向反应。在γ-戊内酯-水混合溶液中，通过SAPO-18分子筛自身酸性位点催化，实现了乙酰丙酸高效、清洁生产，避免了生产后期废酸、废水与废气的大量产生和二次污染等问题，且固液分离、产物与溶剂分离流程简便，易实施，可操行强。
发明内容
本发明的目的是提供一种SAPO-18催化葡聚糖制备乙酰丙酸的方法。
本发明技术方案概述如下：
(1)将葡聚糖、SAPO-18和γ-戊内酯-水溶液混合，放入反应釜中，在温度120～200℃条件下，搅拌反应2～6h；(2)待反应结束后，冷却至20℃，通过过滤进行固液分离即得。
上述乙酰丙酸制备步骤中所用葡聚糖为α-葡聚糖或β-葡聚糖。
上述乙酰丙酸制备步骤中所用的催化剂SAPO-18采用水热法合成。
上述乙酰丙酸制备步骤中葡聚糖与SAPO-18质量比为(0.1～10)∶1，γ-戊内酯与水的体积比为(1～20)∶1，葡聚糖与γ-戊内酯-水溶液料液比(质量g∶体积ml)为1∶(20～100)。
上述乙酰丙酸制备步骤中搅拌速率为300～600转/分。
本发明的显著优点是：
该方法生产乙酰丙酸对设备要求不高，在普通水热反应釜中即可实施，工艺流程简单，反应温度低且反应压力小，整个反应过程较为温和，后期产物分离容易，且乙酰丙酸得率高，“三废”产生少，生态效益显著，具有广阔的发展前景。
具体实施方式
下面将以具体的实施例来对本发明作进一步详细的描述，但本发明的保护范围不局限于这些具体实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。
实施例1：
(1)依次称取1.0gα-葡聚糖和0.5g SAPO-18分子筛放入反应釜中，准确加入25mlγ-戊内酯与水体积比1∶1混合溶液，在温度150℃条件下，以搅拌速率300转/分反应2h。
(2)反应结束后，冷却至20℃，通过过滤进行固液分离，可得乙酰丙酸产率为65％。
实施例2：
(1)依次称取1.0gα-葡聚糖和5g SAPO-18分子筛放入反应釜中，准确加入55mlγ-戊内酯与水体积比5∶1混合溶液，在温度180℃条件下，以搅拌速率450转/分反应4h。
(2)反应结束后，冷却至20℃，通过过滤进行固液分离，可得乙酰丙酸产率为72％。
实施例3：
(1)依次称取1.0gα-葡聚糖和1.0g SAPO-18分子筛放入反应釜中，准确加入75mlγ-戊内酯与水体积比10∶1混合溶液，在温度130℃条件下，以搅拌速率600转/分反应3h。
(2)反应结束后，冷却至20℃，通过过滤进行固液分离，可得乙酰丙酸产率为68％。
实施例4：
(1)依次称取1.0gβ-葡聚糖和0.2g SAPO-18分子筛放入反应釜中，准确加入75mlγ-戊内酯与水体积比1∶1混合溶液，在温度150℃条件下，以搅拌速率300转/分反应2h。
(2)反应结束后，冷却至20℃，通过过滤进行固液分离，可得乙酰丙酸产率为64％。
实施例5：
(1)依次称取1.0gβ-葡聚糖和4.5g SAPO-18分子筛放入反应釜中，准确加入100mlγ-戊内酯与水体积比2∶1混合溶液，在温度165℃条件下，以搅拌速率360转/分反应3.5h。
(2)反应结束后，冷却至20℃，通过过滤进行固液分离，可得乙酰丙酸产率为68％。
实施例6：
(1)依次称取1.0gβ-葡聚糖和10.0g SAPO-18分子筛放入反应釜中，准确加入80mlγ-戊内酯与水体积比5∶1混合溶液，在温度120℃条件下，以搅拌速率550转/分反应6h。
(2)反应结束后，冷却至20℃，通过过滤进行固液分离，可得乙酰丙酸产率为60％。
Claims (4)
1.一种SAPO-18催化葡聚糖制备乙酰丙酸的方法，其特征是包括如下特征步骤：
(1)将葡聚糖、SAPO-18和γ-戊内酯-水溶液混合，放入反应釜中，在温度120～200℃条件下，搅拌反应2～6h；
(2)待反应结束后，冷却至20℃，通过过滤进行固液分离即得。
2.根据权利要求1所述的SAPO-18催化葡聚糖制备乙酰丙酸的方法，其特征在于，所述的SAPO-18分子筛采用水热法合成。
3.根据权利要求1所述的SAPO-18催化葡聚糖制备乙酰丙酸的方法，其特征在于，所述步骤(1)中葡聚糖与SAPO-18质量比为(0.1～10)∶1，γ-戊内酯与水的体积比为(1～20)∶1，葡聚糖与γ-戊内酯-水溶液料液比(质量g∶体积ml)为1∶(20～100)。
4.根据权利要求1所述的SAPO-18催化葡聚糖制备乙酰丙酸的方法，其特征在于，所述步骤(1)搅拌速率为300～600转/分。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| DD01 | Delivery of document by public notice | ||
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Addressee: Patent of Tianjin University of science and technology The person in charge Document name: Deemed withdrawal notice |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20191122 |