专利名称:一种蔗渣木聚糖磷酸酯的合成方法
技术领域:
本发明涉及一种湿法制备蔗渣木聚糖磷酸酯的方法。
背景技术:
广西是我国最大的蔗糖产地,2010种植甘蔗约1600万亩。2009/10榨季共计榨蔗 5545万吨,产糖710. 2万吨。按1吨糖产生1. 2吨除髓蔗渣(含质量分数为50%的水)计 算,2009/10榨季共产生的蔗渣达到852. 2万吨,由此产生的蔗渣是广西的一大特色资源。 目前国内对甘蔗渣一般仅进行了初步加工与利用,大部分产品经济价值还不是很高。除了 制浆造纸、发电、制造人造板、堆肥等常规产品外,蔗渣还是生物活性物质——木聚糖的重 要来源。木聚糖是自然界中一种丰富的再生资源,是最常见的一类半纤维素,它具有独特的 生物活性和生理功能。但是,单纯从甘蔗渣中提取木聚糖,不仅成本较高,而且蔗渣木聚糖 本身性能的缺陷大大限制了它的应用。而通过对蔗渣木聚糖进行化学修饰改性合成相应的 衍生物,可大大提高其附加价值,拓宽应用领域。尤其是将蔗渣木聚糖通过羟基的酯化来合 成蔗渣木聚糖磷酸酯,可以改变木聚糖的功能特性与生物活性,这将大大提高其所产生的 经济价值,拓宽木聚糖在医药、纺织、精细化工等方面的应用。将木聚糖这一特色的资源优 势转化为产业发展的优势,实现可再生资源的合理开发和应用。
发明内容
本发明的目的是为了改变蔗渣木聚糖的功能特性与生物活性,扩大应用范围,提 供一种湿法制备蔗渣木聚糖磷酸酯的方法。具体步骤为(1)向反应器中加入蔗渣木聚糖和溶剂,按木聚糖质量(g)和溶剂体积(mL)比为 1 4 2 5之间投料;用lmol/L盐酸调节体系的pH = 4 6,搅拌活化1 2h,其中 溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、甲醇和吡啶中的一种;(2)调节水浴温度45 70°C,向反应体系中滴加用去离子水溶解了的酯化剂磷酸 二氢钠/磷酸氢二钠和催化剂硬脂酸聚氧化乙烯醚,其中质量比为蔗渣木聚糖催化剂 酯化剂=1 0. 1 0. 35 0. 2 0. 5,同时用lmol/L盐酸稳定体系pH为4 6,酯化反 应6 8h,所述酯化剂磷酸二氢钠和磷酸氢二钠的质量比为1. 5 2 1 ;(3)将步骤(2)所得反应液冷却,调节体系pH约为7,离心或过滤收集沉淀物即为 蔗渣木聚糖磷酸酯的粗产品;(4)用体积百分含量为75% -85%的乙醇水溶液洗涤2 3次,再用丙酮充分洗 涤、脱水,60°C真空干燥12小时,得到蔗渣木聚糖磷酸酯。(5)用磷钼蓝法测定产物取代度,具体方法是将木聚糖磷酸酯洗涤数次(滤液中 的磷酸根浓度小于10mg/kg),再将木聚糖磷酸酯用浓硫酸、浓硝酸湿法消化分解,使其转化 为磷酸。然后在强酸性条件下磷酸与钼酸铵反应生成磷钼酸铵,再被抗坏血酸还原成蓝色 的钼蓝,其蓝色的深浅与样品中含磷量成正比。在波长825nm上用分光光度计测定吸光度,
3从标准曲线可查出样品的磷含量HI1 (μ g)。并用如下公式计算磷总含量和取代度 Wp= moxVl 6χ100 mi χ Vo χ IO6
_1] DS= 100-3.332xW; 132式中Wp-样品磷总含量,^5Hi1-样品的质量,g ;DS_取代度用于测定的样品 液量取体积,mL ;V「样品液的定量体积,mL 从标准曲线上确定的样品液的磷质量,μ g。本发明工艺简单、条件易于控制、产物均勻。在试剂种类、投料方式、反应条件、后 处理等方面实现高效率、高品质、低消耗、低成本、安全无毒。
图1为原蔗渣木聚糖⑴和本发明制备的蔗渣木聚糖磷酸酯(2) IR图。图2为原蔗渣木聚糖SEM形貌图。图3为本发明制备的蔗渣木聚糖磷酸酯SEM形貌图。图4为原蔗渣木聚糖XRD图。图5为本发明制备的蔗渣木聚糖磷酸酯XRD图。
具体实施例方式实施例1 (1)将无水乙醇和水按1 4的体积比混合均勻制得溶剂;(2)取IOg蔗渣木聚糖和30mL溶剂加入反应釜进行搅拌,用lmol/L盐酸慢慢滴加 调节体系的PH为4,在室温下活化1小时;(3)将硬脂酸聚氧化乙烯醚2g用去离子水溶解,配成浓度0. 2g/mL的溶液;(4)将磷酸二氢钠/磷酸氢二钠5g用去离子水溶解,配成浓度0. 2g/mL的溶液; 所述酯化剂磷酸二氢钠和磷酸氢二钠的质量比为2:1;(5)将体系的温度升高到50°C ;(6)将步骤(3)所得催化剂和步骤(4)所得酯化剂分别用恒压滴液漏斗慢慢滴加 到体系中,并且保持体系的PH为5,反应8个小时;(7)用0. 5mol/L氢氧化钠调节反应体系pH至7,趁热抽滤得粗产品;该粗产品用 体积百分含量为80%的乙醇水溶液反复洗涤2次后,直到用磷钼蓝法检测滤饼中的磷酸根 浓度小于10mg/kg,再用丙酮洗涤脱水,置入真空干燥箱中,于60°C下,干燥12小时后即得产物。(8)用磷钼蓝法测定产品的取代度为0. 068。实施例2 (1)取IOg蔗渣木聚糖和30mL DMF溶剂加入反应釜进行搅拌,用lmol/L盐酸慢慢 滴加调节体系的PH为4,在室温下活化2小时;(3)将硬脂酸聚氧化乙烯醚1. 5g用去离子水溶解,配成浓度0. 15g/mL的溶液;(4)将磷酸二氢钠/磷酸氢二钠4. 5g用去离子水溶解,配成浓度0. 2g/mL的溶液;所述酯化剂磷酸二氢钠和磷酸氢二钠的质量比为1.5 1 ;(5)将体系的温度升高到50°C ;(6)将将步骤(3)所得催化剂和步骤(4)所得酯化剂分别用恒压滴液漏斗慢慢滴 加到体系中,并且保持体系的PH为5,反应8个小时;(7)用0. 5mol/L氢氧化钠调节反应体系pH至7,趁热抽滤得粗产品;该粗产品用 体积百分含量为80%的乙醇水溶液反复洗涤3次后,直到用磷钼蓝法检测滤饼中的磷酸根 浓度小于10mg/kg,再用丙酮洗涤脱水,置入真空干燥箱中,于60°C下,干燥12小时后即得产物。(8)用磷钼蓝法测定产品的取代度为0. 079。
权利要求
一种蔗渣木聚糖磷酸酯的合成方法,其特征在于具体步骤为(1)向反应器中加入蔗渣木聚糖和溶剂,按木聚糖质量和溶剂体积比为1∶4~2∶5之间投料,质量单位为克,体积单位为毫升;用1mol/L盐酸调节体系的pH=4~6,搅拌活化1~2h,其中溶剂为N,N 二甲基甲酰胺、乙醇、甲醇和吡啶中的一种;(2)调节水浴温度45~70℃,向反应体系中滴加用去离子水溶解了的酯化剂磷酸二氢钠/磷酸氢二钠和催化剂硬脂酸聚氧化乙烯醚,其中质量比为蔗渣木聚糖∶催化剂∶酯化剂=1∶0.1~0.35∶0.2~0.5,同时用1mol/L盐酸稳定体系pH为4~6,酯化反应6~8h;所述酯化剂磷酸二氢钠和磷酸氢二钠的质量比为1.5~2∶1;(3)将步骤(2)所得反应液冷却,调节体系pH约为7,离心或过滤收集沉淀物即为蔗渣木聚糖磷酸酯的粗产品;(4)用体积百分含量为75%~85%的乙醇水溶液洗涤2~3次,再用丙酮充分洗涤、脱水,60℃真空干燥12小时,得到蔗渣木聚糖磷酸酯。
全文摘要
本发明公开了一种蔗渣木聚糖磷酸酯的合成方法。按照质量比蔗渣木聚糖∶催化剂∶酯化剂=1∶0.1~0.35∶0.2~0.5投料。先将蔗渣木聚糖和溶剂加入反应釜,调节反应pH在4-6,搅拌0.5-1h;催化剂和酯化剂用溶剂溶解后,滴加到反应釜中,于合适温度下反应6-8小时;用0.5mol/L氢氧化钠调节反应体系pH至中性,趁热抽滤得粗产品;该粗产品用体积百分含量为75-85%的乙醇水溶液洗涤多次,再用丙酮进一步洗涤脱水后,置入真空干燥箱中,于60℃下干燥12小时后随炉自然冷却得产品。本发明工艺简单、条件易于控制、产物均匀。在试剂种类、投料方式、反应条件、后处理等方面实现高效率、高品质、低消耗、低成本、安全无毒。
文档编号C08B37/14GK101962416SQ20101028573
公开日2011年2月2日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者李东旭, 李和平, 欧辉, 白国韡, 魏锦萍, 鲁勇 申请人:桂林理工大学