一种以果糖制备5-氯甲基糠醛的工艺的制作方法

本发明涉及一种以果糖制备5-氯甲基糠醛的工艺。

背景技术：

5-氯甲基糠醛英文名称为5-chloromethylfuran，简称5-cmf。5-氯甲基糠醛分子量为144，分子式为c6h5o2cl。5-氯甲基糠醛是一种非常有潜力的平台化合物和化学中间品，分子中含有一个氯原子和一个醛基，化学反应活性良好，在医药合成，化学合成和工业生产中都有可观的应用前景，目前已经有工艺实现以5-cmf为原料制备重要的药物5-氨基乙酰丙酸和雷尼替丁等。因此，以自然界来源广泛的生物质基糖类为原料制备5-氯甲基糠醛，对新型平台化合物的研究开发有重要的促进作用，对推广可再生生物质循环利用也有一定的积极意义。目前关于以生物质为原料直接制备5-cmf的研究较少，而文献中所报道的碳水化合物脱水制备5-cmf的催化体系都以浓盐酸作为5-cmf反应的催化剂和反应溶剂，并且以二氯乙烷作为反应萃取剂。目前5-cmf的制备工艺仍然存在着许多不可避免的缺陷，比如过量的浓盐酸作为反应溶剂容易导致环境污染和设备腐蚀，作为反应萃取剂的二氯乙烷毒性较高，容易对人体健康和环境造成危害，而且产品分离困难，难以实现大规模生产。

低共熔溶剂(deepeutecticsolvents)简称des，是指由一定化学计量比的氢键受体(如季铵盐)和氢键给体(如酰胺、羧酸和多元醇等化合物)组合而成的两组分或三组分低共熔混合物，其凝固点显著低于各个组分纯物质的熔点。低共熔溶剂的物理化学性质与离子液体非常相似，因此也有人把它归为一类新型离子液体或离子液体类似物。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种以果糖制备5-氯甲基糠醛的工艺，解决了上述背景技术中的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种以果糖制备5-氯甲基糠醛的工艺，将果糖与氯化胆碱混合，然后在二者的混合物中加入盐酸，在70～110℃条件下搅拌反应60～180分钟，得到低共熔溶剂体系；再以去离子水溶解反应混合物，并以有机溶剂萃取反应混合物的水溶液，经过有机相分离得到目标产物5-氯甲基糠醛；

其中，所述果糖、氯化胆碱与盐酸的质量比为1:2～4:0.5～2。盐酸作为酸性催化剂和氯代原料，其质量分数为38％。氯化胆碱又称氯化2-羟乙基三甲铵，可以和果糖在一定温度下良好的形成低共熔溶剂，而且该物质绿色环保，价格低廉。

在本发明一较佳实施例中，所述有机溶剂包括乙酸乙酯、二氯甲烷、二氯乙烷。

在本发明一较佳实施例中，所述的有机溶剂的用量为每克果糖原料使用20～40ml有机溶剂。

在本发明一较佳实施例中，所述果糖、氯化胆碱与盐酸的质量比为1:4:1。

在本发明一较佳实施例中，所述5-氯甲基糠醛的最高收率为90.0％。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1.与传统过量浓盐酸催化糖类脱水制备5-cmf相比，本发明应用低投料量盐酸作为催化剂，盐酸相对整个反应体系的投料浓度较低，即在本应用所述的低共熔反应体系中，盐酸溶液的用量为体系的1/6，在果糖/氯化胆碱des体系中可以高效的制备5-cmf，更加绿色环保；

2.本发明大大降低了5-cmf生产过程中需要的盐酸用量，降低了反应设备的腐蚀风险，而且最高5-cmf产率可达90％；

3.相比于传统的盐酸/二氯乙烷反应体系，本发明采用氯化胆碱和果糖形成低共熔溶剂作为反应体系，随后溶解于去离子水并以有机溶剂萃取5-cmf产物，可以灵活选择有机萃取剂，避免了直接使用高毒性反应溶剂直接应用到反应制备中，为今后5-氯甲基糠醛及其下游产物研究提供了一种新颖的思路。

附图说明

图1为实施例1中5-cmf产物的gc-ms图谱。

具体实施方式

实施例1

将1g果糖，4g氯化胆碱，1g盐酸(质量分数为38％)置于圆底烧瓶中混合均匀，在油浴锅加热到80℃，反应120min，反应完成后待反应混合物冷却至室温，将反应混合物溶解于20ml去离子水中，并以40ml乙酸乙酯萃取反应产物，测得5-cmf产率为90.0％。(如图1所示)

实施例2

将1g果糖，2g氯化胆碱，0.5g盐酸(质量分数为38％)置于圆底烧瓶中混合均匀，在油浴锅加热到110℃，反应60min，反应完成后待反应混合物冷却至室温，将反应混合物溶解于20ml去离子水中，以30ml二氯乙烷萃取反应产物，测得5-cmf产率为35.3％。

实施例3

将1g果糖，4g氯化胆碱，2g盐酸(质量分数为38％)置于圆底烧瓶中混合均匀，在油浴锅加热到80℃，反应180min，反应完成后待反应混合物冷却至室温，将反应混合物溶解于20ml去离子水中，以30ml二氯甲烷萃取反应产物，测得5-cmf产率为46.4％。

实施例4

将1g果糖，3g氯化胆碱，1.5g盐酸(质量分数为38％)置于圆底烧瓶中混合均匀，在油浴锅加热到100℃，反应120min，反应完成后待反应混合物冷却至室温，将反应混合物溶解于10ml去离子水中，以20ml乙酸乙酯萃取反应产物，测得5-cmf产率为70.5％。

实施例5

将1g果糖，2g氯化胆碱，0.8g盐酸(质量分数为38％)置于圆底烧瓶中混合均匀，在油浴锅加热到70℃，反应80min，反应完成后待反应混合物冷却至室温，将反应混合物溶解于20ml去离子水中，以40ml二氯乙烷萃取反应产物，测得5-cmf产率为32.6％。

实施例6

将1g果糖，4g氯化胆碱，1g盐酸(质量分数为38％)置于圆底烧瓶中混合均匀，在油浴锅加热到100℃，反应160min，反应完成后待反应混合物冷却至室温，将反应混合物溶解于20ml去离子水中，以40ml二氯乙烷萃取反应产物，测得5-cmf产率为88.1％。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种以果糖制备5‑氯甲基糠醛的工艺。将果糖和氯化胆碱在一定温度下形成低共熔溶剂,以一定量的盐酸作为催化剂和氯代试剂，并在70～110℃下进行反应，反应结束后降至室温，并以去离子水溶解反应混合物，随后以有机溶剂萃取反应产物，经过有机相分离得到目标产物5‑氯甲基糠醛。本方法最高收率可达90％。该发明从生物质来源的果糖制备5‑氯甲基糠醛，具有工艺简单、条件较温和、产率高、催化剂价廉易得、无毒无害、对环境友好等特点，提供了一条制备生物质基高附加值产品的新途径。

技术研发人员：曾宪海;左淼;孙勇;唐兴;林鹿
受保护的技术使用者：厦门大学
技术研发日：2019.06.03
技术公布日：2019.10.08