CN117229248A - 一种使用固体碱制备提纯玻色因的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种使用固体碱制备提纯玻色因的方法，包括以下步骤：A1、将木糖‑水溶液和乙酰丙酮‑甲醇溶液加入反应器；A2、将负载于聚四氟乙烯多孔膜的固体碱催化剂颗粒置于A1所得的液体中，加热反应；A3、取出催化剂，清洗，待用；A4、过滤得到固体产物，清洗；A5、将A4所得1‑C‑(β‑D‑吡喃木糖基)‑丙酮溶解于四氢呋喃，加入相转移催化剂；降低体系温度为0±5℃，加入还原剂硼氢化钠水溶液还原得沉淀物质玻色因；本发明将固体碱催化剂颗粒负载于聚四氟乙烯多孔膜，方便固体碱催化剂颗粒与玻色因制备中间产物1‑C‑(β‑D‑吡喃木糖基)‑丙酮的分离，加快生产节拍。
Description
技术领域
本发明涉及玻色因制备技术领域，特别是涉及一种使用固体碱制备提纯玻色因的方法。
背景技术
玻色因的制备路线为以木糖为原料，在碳酸氢钠作用下，与乙酰丙酮进行缩合反应，转换为C-糖苷，再用硼氢化钠对羰基还原。使用硼氢化钠或硼氢化锂等作为还原剂还原β-丙酮木糖苷中的酮羰基，副产物为大量的硼酸，而硼酸极易与多羟基的玻色因铰链，需采用柱层析提纯，不易量产。如采用其他均相金属催化剂，不可避免的会增加产品的金属残留，产品亦纯化难。现有技术中多是使用有机溶剂和无机溶剂对原料进行溶解、分离和纯化，对有机溶剂和水的需求量大，操作较为复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用固体碱制备提纯玻色因的方法，本发明将固体碱催化剂颗粒负载于聚四氟乙烯多孔膜，方便固体碱催化剂颗粒与玻色因制备中间产物1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮的分离，加快生产节拍。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种使用固体碱制备提纯玻色因的方法，包括以下步骤：
A1、使用去离子溶解木糖得木糖-水溶液，使用甲醇溶解乙酰丙酮得乙酰丙酮-甲醇溶液，将木糖-水溶液和乙酰丙酮-甲醇溶液加入反应器；
A2、将负载于聚四氟乙烯多孔膜的固体碱催化剂颗粒置于A1所得的液体中，加热反应得到1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮；反应的工艺条件如下：加热至120℃至140℃，反应10min至30min；
A3、将负载有固体碱催化剂颗粒的聚四氟乙烯多孔膜取出，清洗，待用；
A4、过滤经过A3的物料得到固体产物为1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮，清洗；
A5、将A4所得1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮溶解于四氢呋喃，加入相转移催化剂，得到1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮-四氢呋喃混合体系；降低体系温度为0±5℃，加入还原剂硼氢化钠水溶液还原得沉淀物质玻色因。
优选将固体碱催化剂颗粒负载在聚四氟乙烯多孔膜的方法包括以下步骤：
A21、固体碱催化剂颗粒、分散剂、粘结剂和溶剂按照质量比1:(0.02至0.05):(0.02至0.05):0.01混合的固体碱浆料；
A22、将A21所得固体碱浆料超声喷涂于聚四氟乙烯多孔膜的两侧，干燥，得由聚四氟乙烯多孔膜负载的固体碱催化剂颗粒。本发明使用聚四氟乙烯多孔膜在保证固体碱催化剂参与中间产物合成的同时，也方便后续的固体碱催化剂与沉淀中间产物的分离，加快生产节拍。且固体碱催化剂分布于多孔膜结构的两侧，有效保证液相环境中物质的传递。
优选A5中还原的工艺参数如下：
将还原剂硼氢化钠水溶液逐滴加入至A5所得1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮-四氢呋喃混合体系，并控制混合体系的温度为0±5℃；
滴加完成，混合体系在0±5℃的低温下搅拌3h至4h，加入猝灭剂乙酸乙酯，停止反应，过滤沉淀，所得沉淀即为产物玻色因。
优选所述固体碱催化剂颗粒的制备方法包括以下步骤：
S1、将镁源、铝源、钛源溶解于去离子水；将碳纤维超声分散于去离子水，碳纤维吸附铝离子、镁离子和钛离子在碳纤维表面；
S2、向S1所得的去离子水分散体系中持续通入氨气至沉淀完全，氢氧化镁、氢氧化铝和氢氧化钛生长于碳纤维表面，过滤沉淀；
S3、煅烧S2所得沉淀，得到碳纤维负载的MgO-Al2O3-TiO2；
MgO-Al2O3-TiO2中nMg：nAl：nTi为(1至3)：3：(1至3)。
本发明中本发明使用结构稳定的固体碱催化剂即碳纤维负载的MgO-Al2O3-TiO2，其中氧化铝的化学键属于离子键和共价键之间的过渡类型，氧化镁之间存在离子键，氧化钛之间存在离子键；氨气通入去离子水中Mg、Al和Ti形成共沉淀；配合高温煅烧，高温下晶体最外层电子离位，相同键之间靠近，混排，温度降低后，形成共轭结构的沉淀；碳纤维吸附反应物促进1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮生成的前提下，避免可溶性碱中金属阳离子的引入，可减少产物中无机盐的含量；进一步，碳纤维负载的MgO-Al2O3-TiO2结构稳定，适合负载于聚四氟乙烯多孔膜；本发明所得固体碱催化剂结构稳定，催化效果稳定，应用后1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮产率高，纯度高；本发明所得共轭产物中，氧化钛具有多孔结构，同时钛的骨架稳定，MgO和Al2O3与TiO2共混耐高温，通过镁和铝负载氢氧根，化学性质稳定，可有效提升材料的稳定性。
优选碳纤维质量为MgO-Al2O3-TiO2质量的1％至3％。本发明利用碳纤维负载共轭沉淀，固体碱催化剂在制备的过程中分散在去离子水中的镁离子、氯离子和钛离子受到碳纤维的吸附，利于吸附MgO-Al2O3-TiO2生长在碳纤维表面；另一方面，在玻色因制备的过程中，吸附木糖靠近，提升催化活性；但是由于碳纤维本身不具备催化性，用量太多易导致固体碱催化性能下降。
优选S3中煅烧的工艺条件如下：煅烧温度500℃至700℃；煅烧时间1h至3h。本发明中通过煅烧，镁、铝和钛三种元素混合，形成共轭金属氧化物。
优选A5中加入的相转移催化剂为聚乙二醇、18-冠醚-6以及聚乙二醇二乙醚中的任意一种；相转移催化剂用量是木糖质量的1％至5％。本发明使用相转移催化剂保证还原反应的充分进行，同时也利用双溶剂，实现了硼酸与玻色因通过有机相-无机相以及液相-固相的分离而有效分离。
优选A5中硼氢化钠的用量为：硼氢化钠与木糖的质量比为(0.05至0.08)：1。
优选A2中固体碱催化剂与木糖的质量比为(0.02-0.07)：1。
优选木糖-水溶液中木糖的质量分数为50％至80％；乙酰丙酮-甲醇溶液中乙酰丙酮的质量分数为60％至80％。本发明使用不同的溶剂分别溶解木糖和乙酰丙酮，最大程度溶解反应物得到小分子反应物，反应物溶解越彻底，反应物分子越分散，反应时分子间碰撞概率越大，有利于反应彻底进行。
通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是：
在使用硼氢化钠还原1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮的过程中，本发明选用双溶剂系统，根据反应物的性质，分别将硼氢化钠使用去离子溶解，将1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮溶解于四氢呋喃，反应物最大程度溶解，其目的在于促进反应物的反应程度，增大产率；
针对现有技术中，硼氢化钠参与反应后生成硼酸，硼酸又极易与产物的羟基脱水相连，不易除去的技术问题，本发明用水-四氢呋喃双溶剂系统，硼氢化钠还原酮羰基得到羟丙基四氢吡喃三醇的过程中，使用水相溶解硼氢化钠和使用四氢呋喃溶解的1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮形成两液相系统，在相转移催化剂的作用下钝化1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮基团，增大硼氢化钠和1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮在各自相中的溶解度，1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮和硼氢化钠在不同相中溶解后反应，保证水相中还原剂硼氢化钠参与反应，生成的硼酸不溶于有机相返回至水相，而玻色因在四氢呋喃相中形成沉淀，通过上述双溶剂的配合，降低硼酸与产物的羟基脱水相连的机会，进而提升玻色因的纯度和产率；
本发明利用相转移催化剂配合水和四氢呋喃互溶，避免了硼氢化钠溶解于去离子水受到四氢呋喃的影响而析出；同理，1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮也避免了因去离子水的存在从四氢呋喃中析出，保证1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮和硼氢化钠充分接触反应。
本发明有效利用固体碱催化剂配合双溶剂反应，降低硼酸与产物的羟基脱水相连的机会，提升玻色因的纯度和产率；
本发明将固体碱催化剂颗粒负载于聚四氟乙烯多孔膜，方便固体碱催化剂颗粒与玻色因制备中间产物1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮的分离，加快生产节拍，同时有效减少有机溶剂的使用。
附图说明
图1是本发明使用负载于聚四氟乙烯多孔膜的固体碱催化剂的剖面结构示意图；
图2是图1中A处放大图；
图3是本发明实施例8所得产物的核磁共振波谱分析(NMR)图；
图4是实施例4使用固体碱催化剂的SEM；
图5是实施例4使用固体碱催化剂的热失重测试；
图中：
固体碱催化剂颗粒1；聚四氟乙烯多孔膜2。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
实施例1
本实施例公开一种用于制备玻色因的碳纤维固体碱催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将镁源、铝源、钛源按照nMg：nAl：nTi为1：3：1溶解于去离子水；将碳纤维超声分散于去离子水，碳纤维吸附铝离子、镁离子和钛离子在碳纤维表面；
碳纤维质量为MgO-Al2O3-TiO2质量的1％。
S2、向S1所得的去离子水分散体系中持续通入氨气5h至沉淀完全，氢氧化镁、氢氧化铝和氢氧化钛生长于碳纤维表面，过滤沉淀；
S3、煅烧S2所得沉淀，得到碳纤维负载的最外层电子游离、相互混排的共轭产物MgO-Al2O3-TiO2。
S3中煅烧温度500℃，煅烧时间3h。
实施例2
本实施例公开一种用于制备玻色因的碳纤维固体碱催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将镁源、铝源、钛源按照nMg：nAl：nTi为2：3：1溶解于去离子水；将碳纤维超声分散于去离子水，碳纤维吸附铝离子、镁离子和钛离子在碳纤维表面；
碳纤维质量为MgO-Al2O3-TiO2质量的1％。
S2、向S1所得的去离子水分散体系中持续通入氨气6h至沉淀完全，氢氧化镁、氢氧化铝和氢氧化钛生长于碳纤维表面，过滤沉淀；
S3、煅烧S2所得沉淀，得到碳纤维负载的最外层电子游离、相互混排的共轭产物MgO-Al2O3-TiO2。
S3中煅烧温度600℃，煅烧时间2h。
实施例3
本实施例公开一种用于制备玻色因的碳纤维固体碱催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将镁源、铝源、钛源按照nMg：nAl：nTi为2：3：2溶解于去离子水；将碳纤维超声分散于去离子水，碳纤维吸附铝离子、镁离子和钛离子在碳纤维表面；
碳纤维质量为MgO-Al2O3-TiO2质量的2％。
S2、向S1所得的去离子水分散体系中持续通入氨气7h至沉淀完全，氢氧化镁、氢氧化铝和氢氧化钛生长于碳纤维表面，过滤沉淀；
S3、煅烧S2所得沉淀，得到碳纤维负载的最外层电子游离、相互混排的共轭产物MgO-Al2O3-TiO2。
S3中煅烧温度700℃，煅烧时间1h。
实施例4
本实施例公开一种用于制备玻色因的碳纤维固体碱催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将镁源、铝源、钛源按照nMg：nAl：nTi为3：3：2溶解于去离子水；将碳纤维超声分散于去离子水，碳纤维吸附铝离子、镁离子和钛离子在碳纤维表面；
碳纤维质量为MgO-Al2O3-TiO2质量的3％。
S2、向S1所得的去离子水分散体系中持续通入氨气8h至沉淀完全，氢氧化镁、氢氧化铝和氢氧化钛生长于碳纤维表面，过滤沉淀；
S3、煅烧S2所得沉淀，得到碳纤维负载的最外层电子游离、相互混排的共轭产物MgO-Al2O3-TiO2。
S3中煅烧温度700℃，煅烧时间1h。
实施例5
本实施例公开一种用于制备玻色因的碳纤维固体碱催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将镁源、铝源、钛源按照nMg：nAl：nTi为3：3：3溶解于去离子水；将碳纤维超声分散于去离子水，碳纤维吸附铝离子、镁离子和钛离子在碳纤维表面；
碳纤维质量为MgO-Al2O3-TiO2质量的3％。
S2、向S1所得的去离子水分散体系中持续通入氨气8h至沉淀完全，氢氧化镁、氢氧化铝和氢氧化钛生长于碳纤维表面，过滤沉淀；
S3、煅烧S2所得沉淀，得到碳纤维负载的最外层电子游离、相互混排的共轭产物MgO-Al2O3-TiO2。
S3中煅烧温度700℃，煅烧时间1h。
实施例6
如图1和图2所示，本实施例将实施例1制得的碳纤维负载的MgO-Al2O3-TiO2固体碱催化剂颗粒1负载在聚四氟乙烯多孔膜2，具体方法包括以下步骤：
A21、固体碱催化剂颗粒1、分散剂、粘结剂和溶剂按照质量比1:0.02:0.02:0.01混合的固体碱催化剂喷涂浆料；
A22、将A21所得固体碱浆料超声喷涂于聚四氟乙烯多孔膜2的两侧，干燥，得由聚四氟乙烯多孔膜2负载的固体碱催化剂颗粒1，固体碱催化剂单面的喷涂量为0.8mg/cm2。
将本实施例中负载于聚四氟乙烯多孔膜2的固体碱催化剂颗粒1应用于玻色因的制备，包括以下步骤：
A1、使用去离子溶解木糖得木糖-水溶液，使用甲醇溶解乙酰丙酮得乙酰丙酮-甲醇溶液；在100mL水溶液中溶解50g木糖得到木糖-水溶液，将30g乙酰丙酮溶于50mL甲醇得到乙酰丙酮-甲醇溶液；将木糖-水溶液和乙酰丙酮-甲醇溶液同时加入反应器；
A2、将负载于聚四氟乙烯多孔膜的固体碱催化剂颗粒置于A1所得的液体中，加热反应得到1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮，加热至120℃，反应30min；
固体碱催化剂是木糖质量的0.02倍。
A3、将负载有固体碱催化剂颗粒的聚四氟乙烯多孔膜取出，清洗，待用；
A4、过滤经过A3的固体产物为1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮，清洗；
A5、将A4所得1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮溶解于四氢呋喃，四氢呋喃与1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮的体积比为3:1；
加入2.32g相转移催化剂聚乙二醇，相转移催化剂用量是木糖质量的约5％；得到1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮-四氢呋喃混合体系；降低体系温度为0℃；
将还原剂硼氢化钠水溶液逐滴加入至1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮-四氢呋喃混合体系，并控制混合体系的温度为5℃；
硼氢化钠的质量为2.5g，木糖与硼氢化钠的质量比为1：0.05。
滴加完成，混合体系在5℃低温下搅拌3h，加入猝灭剂乙酸乙酯，停止反应，过滤沉淀，所得沉淀即为产物玻色因。
实施例7
如图1和图2所示，本实施例将实施例2制得的碳纤维负载的MgO-Al2O3-TiO2固体碱催化剂颗粒1负载在聚四氟乙烯多孔膜2，具体方法包括以下步骤：
A21、固体碱催化剂颗粒、分散剂、粘结剂和溶剂按照质量比1:0.02:0.02:0.01混合的固体碱催化剂喷涂浆料；
A22、将A21所得固体碱浆料超声喷涂于聚四氟乙烯多孔膜的两侧，干燥，得由聚四氟乙烯多孔膜负载的固体碱催化剂颗粒，固体碱催化剂单面的喷涂量为0.8mg/cm2。
将本实施例中负载于聚四氟乙烯多孔膜的固体碱催化剂颗粒应用于玻色因的制备，包括以下步骤：
A1、使用去离子溶解木糖得木糖-水溶液，使用甲醇溶解乙酰丙酮得乙酰丙酮-甲醇溶液；在84mL水溶液中溶解50g木糖得到木糖-水溶液，35g乙酰丙酮溶于50mL甲醇得到乙酰丙酮-甲醇溶液；将木糖-水溶液和乙酰丙酮-甲醇溶液同时加入反应器；
A2、将负载于聚四氟乙烯多孔膜的固体碱催化剂颗粒置于A1所得的液体中，加热反应得到1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮，加热至120℃，反应30min；
固体碱催化剂是木糖质量的0.03倍。
A3、将负载有固体碱催化剂颗粒的聚四氟乙烯多孔膜取出，清洗，待用；
A4、过滤经过A3的固体产物为1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮，清洗；
A5、将A4所得1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮溶解于四氢呋喃，四氢呋喃与1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮的体积比为3:1；加入1.76g相转移催化剂，得到1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮-四氢呋喃混合体系；降低体系温度为0℃；
本实施例中相转移催化剂为18-冠醚-6，相转移催化剂用量是木糖质量的3.5％。
将还原剂硼氢化钠水溶液逐滴加入至A7所得1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮-四氢呋喃混合体系，并控制混合体系的温度为4℃；
加入的硼氢化钠质量为3g,木糖与硼氢化钠的质量比为1：0.06。
滴加完成，混合体系在4℃的低温下搅拌3.5h，加入猝灭剂乙酸乙酯，停止反应，过滤沉淀，所得沉淀即为产物玻色因。
实施例8
如图1和图2所示，本实施例将实施例3制得的碳纤维负载的MgO-Al2O3-TiO2固体碱催化剂颗粒负载在聚四氟乙烯多孔膜，具体方法包括以下步骤：
A21、固体碱催化剂颗粒、分散剂、粘结剂和溶剂按照质量比1:0.02:0.02:0.01混合的固体碱催化剂喷涂浆料；
A22、将A21所得固体碱浆料超声喷涂于聚四氟乙烯多孔膜的两侧，干燥，得由聚四氟乙烯多孔膜负载的固体碱催化剂颗粒，固体碱催化剂单面的喷涂量为0.8mg/cm2。
将本实施例中负载于聚四氟乙烯多孔膜的固体碱催化剂颗粒应用于玻色因的制备，包括以下步骤：
A1、使用去离子溶解木糖得木糖-水溶液，使用甲醇溶解乙酰丙酮得乙酰丙酮-甲醇溶液；在72mL水溶液中溶解50g木糖得到木糖-水溶液，将40g乙酰丙酮溶于50mL甲醇得到乙酰丙酮-甲醇溶液；将木糖-水溶液和乙酰丙酮-甲醇溶液同时加入反应器；
A2、将负载于聚四氟乙烯多孔膜的固体碱催化剂颗粒置于A1所得的液体中，加热反应得到1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮；反应的工艺条件如下：加热至140℃，反应10min；
固体碱催化剂是木糖质量的0.02倍。
A3、将负载有固体碱催化剂颗粒的聚四氟乙烯多孔膜取出，清洗，待用；
A4、过滤经过A3的固体产物为1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮，清洗；
A5、将A4所得1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮溶解于四氢呋喃，四氢呋喃与1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮的体积比为3:1；
将A4所得中间体产物1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮溶解于三倍体积四氢呋喃，加入1.62g的相转移催化剂，得到1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮-四氢呋喃混合体系；降低体系温度为0℃；
相转移催化剂为聚乙二醇二乙醚,相转移催化剂用量是木糖质量的3.2％。
将还原剂硼氢化钠水溶液逐滴加入至1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮-四氢呋喃混合体系，并控制混合体系的温度为3℃；
加入的硼氢化钠质量为3.5g，木糖与硼氢化钠的质量比为1：0.07。
滴加完成，混合体系在3℃的低温下搅拌4h，加入猝灭剂乙酸乙酯，停止反应，过滤沉淀，所得沉淀即为产物玻色因。
实施例9
如图1和图2所示，本实施例将实施例4制得的碳纤维负载的MgO-Al2O3-TiO2固体碱催化剂颗粒负载在聚四氟乙烯多孔膜，具体方法包括以下步骤：
A21、固体碱催化剂颗粒、分散剂、粘结剂和溶剂按照质量比1:0.02:0.02:0.01混合的固体碱催化剂喷涂浆料；
A22、将A21所得固体碱浆料超声喷涂于聚四氟乙烯多孔膜的两侧，干燥，得由聚四氟乙烯多孔膜负载的固体碱催化剂颗粒，固体碱催化剂单面的喷涂量为0.8mg/cm2。
将本实施例中负载于聚四氟乙烯多孔膜的固体碱催化剂颗粒应用于玻色因的制备，包括以下步骤：
A1、使用去离子溶解木糖得木糖-水溶液，使用甲醇溶解乙酰丙酮得乙酰丙酮-甲醇溶液；在63mL水溶液中溶解50g木糖得到木糖-水溶液，将50g乙酰丙酮溶于63mL甲醇得到乙酰丙酮-甲醇溶液；将木糖-水溶液和乙酰丙酮-甲醇溶液同时加入反应器；
A2、将负载于聚四氟乙烯多孔膜的固体碱催化剂颗粒置于A1所得的液体中，加热反应得到1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮；反应的工艺条件如下：加热至120℃，反应30min；
A2中固体碱催化剂是木糖质量的0.06倍。
A3、将负载有固体碱催化剂颗粒的聚四氟乙烯多孔膜取出，清洗，待用；
A4、过滤经过A3的固体产物为1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮，清洗；
A5、将A4所得1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮溶解于四氢呋喃，四氢呋喃与1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮的体积比为3:1；
将A4所得中间体产物1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮溶解于三倍体积四氢呋喃，加入2.50g的相转移催化剂，得到1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮-四氢呋喃混合体系；降低体系温度为0℃；
加入的相转移催化剂为聚乙二醇，相转移催化剂用量是木糖质量的5％。
将还原剂硼氢化钠水溶液逐滴加入至1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮-四氢呋喃混合体系，并控制混合体系的温度为2℃；
加入硼氢化钠的质量为4g,木糖与硼氢化钠的质量比为1：0.08。
滴加完成，混合体系在2℃的低温下搅拌4h，加入猝灭剂乙酸乙酯，停止反应，过滤沉淀，所得沉淀即为产物玻色因。
实施例10
如图1和图2所示，本实施例将实施例5制得的碳纤维负载的MgO-Al2O3-TiO2固体碱催化剂颗粒负载在聚四氟乙烯多孔膜，具体方法包括以下步骤：
A21、固体碱催化剂颗粒、分散剂、粘结剂和溶剂按照质量比1:0.05:0.05:0.01混合的固体碱催化剂喷涂浆料；
A22、将A21所得固体碱浆料超声喷涂于聚四氟乙烯多孔膜的两侧，干燥，得由聚四氟乙烯多孔膜负载的固体碱催化剂颗粒，固体碱催化剂单面的喷涂量为0.8mg/cm2。
将本实施例中负载于聚四氟乙烯多孔膜的固体碱催化剂颗粒应用于玻色因的制备，包括以下步骤：
A1、使用去离子溶解木糖得木糖-水溶液，使用甲醇溶解乙酰丙酮得乙酰丙酮-甲醇溶液；在100mL水溶液中溶解50g木糖得到木糖-水溶液，将30g乙酰丙酮溶于50mL甲醇得到乙酰丙酮-甲醇溶液；将木糖-水溶液和乙酰丙酮-甲醇溶液同时加入反应器；
A2、将负载于聚四氟乙烯多孔膜的固体碱催化剂颗粒置于A1所得的液体中，加热反应得到1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮；反应的工艺条件如下：加热至120℃，反应30min；
A2中固体碱催化剂是木糖质量的0.07倍。
A3、将负载有固体碱催化剂颗粒的聚四氟乙烯多孔膜取出，清洗，待用；
A4、过滤经过A3的固体产物为1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮，清洗；
A5、将A4所得1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮溶解于四氢呋喃，四氢呋喃与1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮的体积比为3:1；加入2.7g相转移催化剂，得到1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮-四氢呋喃混合体系；降低体系温度为0℃；
本实施例中相转移催化剂为聚乙二醇二乙醚,相转移催化剂用量是木糖质量的约5％。
将还原剂硼氢化钠水溶液逐滴加入至1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮-四氢呋喃混合体系，并控制混合体系的温度为0℃；
本实施例中加入硼氢化钠的质量为2.5g，木糖与硼氢化钠的质量比为1：0.05。
滴加完成，混合体系在0℃的低温下搅拌4h，加入猝灭剂乙酸乙酯，停止反应，过滤沉淀，所得沉淀即为产物玻色因。
对比例1
本对比例公开一种使用液态碱作为催化剂制备玻色因的方法，包括以下步骤：
向反应瓶中加入木糖50g、氢氧化钠20g、乙酰丙酮50g和水500mL，50℃下反应2h，反应完毕，用100mL乙酸乙酯萃取，除去多余的乙酰丙酮，收集水相，旋干，得到粘稠的残留物，不处理直接加入500mL甲醇溶解后在-10至0℃下加入硼氢化钠2.5g，加料过程中控制反应温度不超过0℃，加毕，保温反应5h，反应结束后加入饱和乙酸乙酯淬灭，旋干，水溶后加入氢氧化钠调节pH后旋干，加乙醇溶解，除去不溶物后再旋干，得到玻色因。
对比例2
本对比例公开一种使用固体碱AOP-KF(市售)催化制备玻色因的方法，包括以下步骤：
A1、在100mL水溶液中溶解50g木糖得到木糖-水溶液，30g乙酰丙酮溶于50mL甲醇得到乙酰丙酮-甲醇溶液，木糖-水溶液与乙酰丙酮-甲醇溶液同时进入反应器中进行反应；
A2、反应器中含有固体碱AOP-KF(市售)水溶液100mL，其中固体碱与木糖质量比为0.01：1；
A3、反应器反应温度为120℃；反应时间为30min；
A4、过滤经过A3的溶液过滤得到固体产物，用有机溶剂乙酸洗涤固体，得到含有1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮的乙酸溶液；
A5、蒸馏A4所得的1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮的乙酸溶液，得到中间体产物1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮；
A6、将中间体产物1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮溶解于200mL四氢呋喃，同时加入相转移催化剂2.32g聚乙二醇，得到1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮-四氢呋喃溶液；体系降低温度至0℃；
A7、将硼氢化钠水溶液滴加至1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮-四氢呋喃溶液中，滴加过程控制体系温度5℃；本对比例中2.5g还原剂硼氢化钠溶解于水；配成50％的硼氢化钠水溶液；
A8、滴加完成，混合溶液5℃下搅拌3h，加入猝灭剂乙酸乙酯，停止反应，过滤，得到固体产物即为玻色因。
测试实施例1至5以及对比例2固体碱催化剂的碱强度，具体测试方法为甲苯胺滴定法，步骤如下称取0.2g固体碱与2mL苯混合，用苯甲酸-苯溶液滴定法滴定，苯甲酸的滴定量即碱中心数，具体数据详见表1所示。
测试对比例1和2以及实施例6至10在玻色因制备过程中的产率和纯度，其中，产率＝实际得到固体质量/理论应得产物固体质量*100％；
产品纯度用液相色谱仪测试：色谱柱：ChromCoreHILIC-Amide(5μm，4.6×250mm)；流动相为乙腈：甲醇：水＝80∶15∶5；流速：1mL/min；柱温：30℃；进样量：20μL；具体测试数据详见表2所示。
表1实施例1至5以及对比例2中催化剂碱中心数
| 组别 | 碱中心数(mmol/g) |
| 对比例2 | 9.11 |
| 实施例1 | 13.45 |
| 实施例2 | 13.71 |
| 实施例3 | 14.01 |
| 实施例4 | 13.89 |
| 实施例5 | 13.76 |
表2实施例6至10以及对比例1和2所得玻色因的产率和纯度对比
从表1可知，本发明提出的固体碱，其碱中心数明显高于市售固体碱，本发明制备的固体碱催化剂可负载更多的氢氧根；从表2可知，本发明提出的用固体碱催化剂负载于聚四氟乙烯多孔膜由于催化剂结构稳，同时配合水-四氢呋喃双液系统反应，有效实现了固体碱催化剂与反应物料的快速分离，在有效保证提升产物纯度的同时减少了过程中有机溶剂的使用，例如将固体碱催化剂颗粒与中间产物的固体使用乙酸溶解分离，不仅加快了生产节拍，同时也减少了有机溶剂的回收。
对比例1制得的玻色因的纯度为79％，本发明提出的制备方案制得玻色因的纯度超过了95％，其中，实施例9的纯度高达99％。本发明制得的固体碱催化剂和与对比例1中非固体碱催化剂在目标产物的产率和纯度上的区别明显；本发明提出的固体碱催化剂通过取出分离即可回收，且不引入阳离子，本发明提出的方案有效降低了玻色因中的杂质，提升了生产效率。
对比例2为市售固体碱的产率和纯度都不及实施例6。
本发明利用MgO-Al2O3-TiO2固体碱催化剂结构稳定，适合负载于聚四氟乙烯多孔膜反复使用；相较于现有技术中，将木糖与乙酰丙酮加热反应在固体碱催化剂的作用下反应生成1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮，反应后的固态物质包括MgO-Al2O3-TiO2固体碱催化剂以及1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮，因此需要使用有机溶剂洗涤所得固体产物，其中1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮溶解于乙酸，分离出固体碱催化剂，溶解于乙酸的1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮再通过蒸馏而与乙酸分离，不仅会损失中间产物，中间的生产节奏延长；本发明采用双液系统利于反应物充分分散，通过相转移催化剂小颗粒分子进行反应，可有效增大分子间的碰撞概率，增大产率，故而，对比例1的产率仅78.9％，本发明提出的方案产率都大于90％，其中实施例8玻色因的产率高达95.3％，由此可见，本发明提出的方案有效提升了生产的产率，符合工业化需求。
对实施例9制得的玻色因进行核磁波谱测试，如图3所示。谱图中：1H-NMR(400MHZ，D2O)1.39-1.57(m,1H)，2.92～3.14(m，3H)，3.20～3.25(m，1H)，3.28～3.39(m，1H)，3.41～3.59(m，1H)，3.80～3.88(m，1H)，3.9～4.00(m，1H)；以上数据可知，本发明成功制备得到玻色因。
实施例4所得固体碱催化剂的SEM如图4所示，实施例4所得固体碱催化剂中碳纤维表面沉积有颗粒状氧化物；对实施例4得到的固体碱进行热失重测试，如图5所示，实施例4所得固体碱在500℃左右出现小幅度的重量损失，直至1000℃才完全分解，由此可见，本发明提出的固体碱催化剂耐热性良好，骨架稳定，更适合负载氢氧根，负载于聚四氟乙烯多孔膜虽然一定程度降低了固体催化剂颗粒表面活性点位的利用，在聚四氟乙烯多孔膜的负载下的固体碱催化剂颗粒有效增加了固体碱催化剂颗粒在液相反应体系中相对分散的程度，在玻色因的制备和提纯过程中有效提升反应物分子与固体碱催化剂颗粒接触的可能性。
Claims (10)
1.一种使用固体碱制备提纯玻色因的方法，其特征在于：包括以下步骤：
A1、使用去离子溶解木糖得木糖-水溶液，使用甲醇溶解乙酰丙酮得乙酰丙酮-甲醇溶液，将木糖-水溶液和乙酰丙酮-甲醇溶液加入反应器；
A2、将负载于聚四氟乙烯多孔膜的固体碱催化剂颗粒置于A1所得的液体中，加热反应得到1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮；反应的工艺条件如下：加热至120℃至140℃，反应10min至30min；
A3、将负载有固体碱催化剂颗粒的聚四氟乙烯多孔膜取出，清洗，待用；
A4、过滤经过A3的物料得到固体产物为1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮，清洗；
A5、将A4所得1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮溶解于四氢呋喃，加入相转移催化剂，得到1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮-四氢呋喃混合体系；降低体系温度为0±5℃，加入还原剂硼氢化钠水溶液还原得沉淀物质玻色因。
2.如权利要求1所述的一种使用固体碱制备提纯玻色因的方法，其特征在于：将固体碱催化剂颗粒负载在聚四氟乙烯多孔膜的方法包括以下步骤：
A21、固体碱催化剂颗粒、分散剂、粘结剂和溶剂按照质量比1:(0.02至0.05):(0.02至0.05):0.01混合的固体碱浆料；
A22、将A21所得固体碱浆料超声喷涂于聚四氟乙烯多孔膜的两侧，干燥，得由聚四氟乙烯多孔膜负载的固体碱催化剂颗粒。
3.如权利要求1所述的一种使用固体碱制备提纯玻色因的方法，其特征在于：
A5中还原的工艺参数如下：
将还原剂硼氢化钠水溶液逐滴加入至A5所得1-C-(β-D-吡喃木糖基)-丙酮-四氢呋喃混合体系，并控制混合体系的温度为0±5℃；
滴加完成，混合体系在0±5℃的低温下搅拌3h至4h，加入猝灭剂乙酸乙酯，停止反应，过滤沉淀，所得沉淀即为产物玻色因。
4.如权利要求3所述的一种使用固体碱制备提纯玻色因的方法，其特征在于：所述固体碱催化剂颗粒的制备方法包括以下步骤：
S1、将镁源、铝源、钛源溶解于去离子水；将碳纤维超声分散于去离子水，碳纤维吸附铝离子、镁离子和钛离子在碳纤维表面；
S2、向S1所得的去离子水分散体系中持续通入氨气至沉淀完全，氢氧化镁、氢氧化铝和氢氧化钛生长于碳纤维表面，过滤沉淀；
S3、煅烧S2所得沉淀，得到碳纤维负载的MgO-Al2O3-TiO2；
MgO-Al2O3-TiO2中nMg：nAl：nTi为(1至3)：3：(1至3)。
5.如权利要求4所述的一种使用固体碱制备提纯玻色因的方法，其特征在于：碳纤维质量为MgO-Al2O3-TiO2质量的1％至3％。
6.如权利要求4所述的一种使用固体碱制备提纯玻色因的方法，其特征在于：S3中煅烧的工艺条件如下：煅烧温度500℃至700℃；煅烧时间1h至3h。
7.如权利要求5所述的一种使用固体碱制备提纯玻色因的方法，其特征在于：A5中加入的相转移催化剂为聚乙二醇、18-冠醚-6以及聚乙二醇二乙醚中的任意一种；
相转移催化剂用量是木糖质量的1％至5％。
8.如权利要求5所述的一种使用固体碱制备提纯玻色因的方法，其特征在于：A5中硼氢化钠的用量为：硼氢化钠与木糖的质量比为(0.05至0.08)：1。
9.如权利要求5所述的一种使用固体碱制备提纯玻色因的方法，其特征在于：A2中固体碱催化剂与木糖的质量比为(0.02-0.07)：1。
10.如权利要求5所述的一种使用固体碱制备提纯玻色因的方法，其特征在于：木糖-水溶液中木糖的质量分数为50％至80％；乙酰丙酮-甲醇溶液中乙酰丙酮的质量分数为60％至80％。
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