一种由纤维素生产还原糖的方法
【专利摘要】本发明涉及一种由纤维素生产还原糖的方法，所述方法的特征在于在去离子水中，催化剂1-(3-磺酸基)丙基-3-烷基咪唑磷钨酸盐(下文称(CnIMPS)3PW12O40，n＝1，2，3，4，5，6，7，8，10，12，14，16)促进纤维素水解，得到还原糖。所使用的催化剂是一种可循环使用的可相变催化剂。
【专利说明】一种由纤维素生产还原糖的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物质资源利用的生产【技术领域】，涉及到一种由纤维素的制备还原糖 的方法。 技术背景
[0002] 纤维素是由葡萄糖单元通过e-i，4-糖苷键连接而成的线型天然聚多糖大分子 化合物，分子中相邻的氧原子和羟基产生强烈的氢键作用，使纤维素长链分子形成一种具 有高度结晶区的超分子稳定结构，导致纤维素很难水解。
[0003] 利用生物质纤维素生产燃料乙醇是目前各国科学家竞相研宄的热点课题之一，而 生物质纤维素乙醇转化技术的关键是如何将纤维素水解为可发酵还原糖。目前对纤维素水 解工艺的研宄主要集中在酸水解和酶水解两种途径。纤维素酶常被用来选择性地将纤维素 水解为葡萄糖，但现阶段来看，酶催化法也存在一定缺陷，如反应速率低、高成本、产品难以 分离纯化等，酶水解工艺要达到技术和经济上的可行性还有很长的路要走。酸水解是通过 无机或有机酸水解纤维素，使之转变为可发酵性还原糖。Scholler方法是第一个酸催化纤 维素水解的工业化技术，在高温高压下稀硫酸催化木材废料水解为单糖，但是液体硫酸具 有高度腐蚀性，而且需要中和处理废酸。此外，亚临界水和超临界水也被用来水解纤维素， 但是由于反应条件剧烈，为了避免副产物的产生，反应只能停留极短的时间（几秒），很难 严格控制时间和建立回收热量的商业性反应系统。
[0004] 为了解决液体酸的种种弊端，Rinaldi R[ChemSusChem，2010,3(2) :266-276.]， Hegner J[Tetrahedron Letters，2010,51 (17) :2356-2358.]以及 Kim S J[Bioresource Technology，2010,101 (21) :8273-8279.]等多位研宄学者将磺酸基大孔树脂应用于纤维 素的水解反应中，然而，由于树脂与纤维素可及度差，常常需要使用离子液体（如[BMIM] Cl)来溶解纤维素。目前离子液体价格仍然较高，而且与还原糖难以分离，限制了该方法的 工业化应用。
[0005] 因此，亟待发展一种制备简单、结构稳定、催化效率高的固体酸催化剂，应用至纤 维素的水解反应之中，以期可以方便地回收催化剂，并且提高还原糖的产率。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种简单、经济、高效的方法由纤维素生产还原糖。
[0007] 发明要点：
[0008] 在高压反应釜中，将纤维素和催化剂（CJMPS)3PW12O 4ci以摩尔比1 : 0.001?I : 1 混合，加入去离子水，固液比为1 : 5?1 : 100 (g/mL)，140?250°C下剧烈搅拌0. 1?24 小时；自然降温至25°C，用恒重的干燥中速滤纸过滤，并用162mL的去离子水分3次洗涤滤 纸；将滤液定容至500mL，DNS法测定还原糖的含量；然后，以浓盐酸调节剩余滤液的pH值 至I. 0?3. 0,催化剂以固体形式析出，过滤，干燥，适合循环使用；减压除去滤液中的水分， 即得还原糖粗品。
[0009] 所述的催化剂（CnIMPS)3PW12O4tl化学结构为
[0010]
【权利要求】
1. 一种由纤维素生产还原糖的方法，包括以下步骤： a.将纤维素和催化剂（CJMPS)3PW1204Q(n= 1，2,3,4,5,6,7,8，10，12，14，16)以摩尔 比1 : 0.001?1 : 1加入高压釜中，加入去离子水，固液比为1 : 5?1 : 100(g/mL)， 140?250°C下剧烈搅拌0. 1?24小时；b.自然降温至25°C，用恒重的干燥中速滤纸过滤， 并用162mL的去离子水分3次洗绦滤纸；c.将滤液定容至500mL，采用二硝基水杨酸法（下 文称DNS法）测定还原糖含量；d.以浓盐酸调节pH值至1. 0?3. 0,催化剂以固体形式析 出，过滤，干燥，适合循环使用。
2. 根据权利要求1所述的由纤维素生产还原糖的方法，其特征在于：所述步骤a中的 催化剂（CJMPS) 3PW1204Q具有如下特征，咪唑环上的烷基取代基为碳原子数是1，2, 3,4, 5,6， 7,8,10,12,14,16 的直链烷烃。
3. 根据权利要求1所述的由纤维素生产还原糖的方法，其特征在于：所述步骤a中纤 维素和[MMPS]3PW1204Q的摩尔比为1 : 0.001?1 : 1。
4. 根据权利要求1所述的由纤维素生产还原糖的方法，其特征在于：所述步骤a中催 化剂[MIMPS] 3PW1204(l在反应过程中可以溶解于水中，反应结束后通过调节pH值又可以从水 溶液中析出来，得以循环利用。
5. 根据权利要求1所述的由纤维素生产还原糖的方法，其特征在于：所述步骤a中纤 维素和所用溶剂的固液比为1 : 5?1 : 100(g/mL)。
6. 根据权利要求1所述的由纤维素生产还原糖的方法，其特征在于：所述步骤a中的反 应温度为140?250 °C。
7. 根据权利要求1所述的由纤维素生产还原糖的方法，其特征在于：所述步骤a中的 搅拌时间为〇. 1?24小时。
【文档编号】C13K13/00GK104450983SQ201410834802
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月24日 优先权日:2014年12月24日
【发明者】李炜, 高伟, 夏咏梅, 方云 申请人:江南大学