[發(fā)明專利]一種離子化合物溶液的制備方法及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410828690.X
• 申請(qǐng)日: 2014-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN104761554A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯厚芳;梁斌;張惠忠;劉穎穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;四川大學(xué)
• 主分類號(hào): C07D487/04
• 分類號(hào): C07D487/04;D21C5/00;C08H7/00
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉烽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物質(zhì)組分分離的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種離子化合物溶液及其制備方法，以及其在生物質(zhì)溶解、降解方面的應(yīng)用。

背景技術(shù)

生物質(zhì)，狹義上主要是指農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過程中除糧食、果實(shí)以外的秸稈、樹木等木質(zhì)纖維素、農(nóng)林廢棄物等，是可再生的碳資源，可轉(zhuǎn)化成常規(guī)的液態(tài)燃料以及其它化工原料或者產(chǎn)品，其利用技術(shù)和化石燃料的利用方式具有很大的兼容性。生物質(zhì)原料主要含有纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等，三者由共價(jià)鍵、氫鍵等結(jié)合成復(fù)雜的高聚物結(jié)構(gòu)，使其很難溶解、降解，增加了生物質(zhì)作為最豐富的天然原料的開發(fā)和利用的難度。

研究人員一直努力尋找和開發(fā)能使生物質(zhì)溶解的合適的溶劑體系，特別是近年來，該方面取得了較大的進(jìn)展。為了實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)溶解的綠色無污染化，環(huán)胺氧化物溶劑體系和離子液體體系成為現(xiàn)在研究的重點(diǎn)。特別是對(duì)離子液體溶解生物質(zhì)的研究，近幾年有了快速的發(fā)展。

離子液體是近年來綠色化學(xué)新興研究領(lǐng)域之一，以其特有的優(yōu)良溶解性、強(qiáng)極性、不揮發(fā)性等性能而備受生物化學(xué)工作者的青睞，被認(rèn)為是替代常用揮發(fā)性有機(jī)溶劑的新型綠色溶劑，在化學(xué)合成、電化學(xué)、萃取分離、材料制備等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用日益受到關(guān)注。

通常用于生物質(zhì)溶解的離子液體主要是咪唑型的鹵鹽離子液體，當(dāng)陰離子為氯離子時(shí)溶解效果最好。2002年，Swatloski等首次發(fā)現(xiàn)在100℃條件下1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽最多可溶解質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的纖維素，為纖維素資源的綠色應(yīng)用提供了良好的發(fā)展平臺(tái)(Dissolution?of?Cellose?with?Ionic?Liquids.Journal?of?the?American?Chemical?Society,2002.124(18):p.4974-4975)。Liu等報(bào)道了[BMIM]Cl處理過的麥稈纖維素的酶水解，實(shí)現(xiàn)了麥稈中纖維素的聚合度和結(jié)晶度的降低(Enzymatic?hydrolysis?of?cellulose?materials?treated?with?ionic?liquid?BMIM?Cl.Chinese?Science?Bulletin,2006.51(20):p.2432-2436)。Tan等利用離子液體[EMIM][ABS]萃取甘蔗渣中的木質(zhì)素，在170℃～190℃下萃取率可達(dá)93％(Extraction?of?lignin?from?lignocellulose?at?atmospheric?pressure?using?alkylbenzenesulfonate?ionic?liquid.Green?Chemistry,2009.11(3):p.339-345)。

然而，這些傳統(tǒng)的離子液體在溶解生物質(zhì)的過程中也存在著明顯的問題，例如離子液體合成過程復(fù)雜，價(jià)格昂貴，而且由于其自身的高粘度，在溶解生物質(zhì)之后，產(chǎn)物分離和離子液體的回收、循環(huán)再利用變得較為困難。

發(fā)明內(nèi)容

某些有機(jī)堿與醇類或水的混合物可以通過吸收或解吸酸性氣體來實(shí)現(xiàn)有機(jī)堿在分子態(tài)和離子態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，這種獨(dú)特的性質(zhì)使其在萃取分離方面有著很好的應(yīng)用前景。吸收酸性氣體合成離子化合物過程簡單，合成之后不用提純，將其配成相應(yīng)溶液實(shí)現(xiàn)粘度可調(diào)和極性可調(diào)，這些性質(zhì)相比于傳統(tǒng)的離子液體有較大的優(yōu)勢(shì)。若其也能在生物質(zhì)溶解方面有不俗的表現(xiàn)，則這種離子化合物溶液在生物質(zhì)溶解、降解方面有很好的前途。

因此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有離子液體技術(shù)溶解生物質(zhì)成本高、工藝復(fù)雜、溶液難以回收利用、環(huán)境污染等不足，提供一種離子化合物溶液及其制備方法，并用于生物質(zhì)、尤其是木質(zhì)纖維素的溶解、降解，可進(jìn)一步廣泛用于紙漿制備，纖維素純化，纖維素、半纖維素和木質(zhì)素進(jìn)一步制化學(xué)品等領(lǐng)域。

本發(fā)明以脒類化合物、如1,8-二氮雜二環(huán)[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)、醇和/或H₂O，以及酸性氣體為原料，合成了例如DBU/ROH/酸性氣體和/或DBU/H₂O/酸性氣體體系的離子化合物溶液。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種離子化合物溶液的制備方法，包括：將如式I所示的脒類化合物與醇和/或水混合，通入酸性氣體，得到所述離子化合物溶液；