CN104231117B - 一种离子液体促进下制备羧甲基菊粉的方法 - Google Patents

Abstract

一种离子液体促进下制备羧甲基菊粉的方法，属于化工技术领域。由菊粉、氯乙酸、氢氧化钠、离子液体为原料组成；按照先取菊粉、离子液体和1/2氢氧化钠，放入盛有菊粉的乙醇或异丙醇的反应容器中；在室温下搅拌后，将剩余的氢氧化钠加入，制得碱化菊粉；将氯乙酸溶于适量的乙醇或异丙醇中，将得到的氯乙酸醇溶液，以滴加的方式加入碱化菊粉中，然后再在室温下反应；将反应物静置，抽滤，制得滤饼；将滤饼用95％乙醇洗涤后，干燥，得到浅黄色产品即为羧甲基菊粉。本发明不仅有效地避免了菊粉的糊化，而且使整个反应过程在室温下就能很好地进行。有效促进了碱化及醚化反应，明显减少了反应用时，而且所得产品羧甲基菊粉取代度高，外观优良。

Description

一种离子液体促进下制备羧甲基菊粉的方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种离子液体促进下制备羧甲基菊粉的方法。

背景技术

菊粉又名菊糖，是由D－呋喃果糖经β(l-2)糖苷键连接而成的多聚直链果糖，末端常含有一个葡萄糖基(结构见图1)。菊粉是自然界天然存在的可溶性膳食纤维，几乎所有的植物中都可以发现菊粉的存在，***于2009年批准其为新资源食品。菊粉的主要来源是芦笋、菊芋、菊苣等农作物的提取物。近些年，国内外对菊粉及其衍生物的研究正在兴起，以菊粉为基本原料的绿色化学品取得了一定的进展。

羧甲基菊粉是由菊粉分子上的伯醇或仲醇基团被羧甲基取代而成,在保持菊粉的可生物降解、可再生、无毒等特性基础上增加了新的功能。羧甲基菊粉广泛应用于各种领域,如用做阻垢剂及金属离子螯合剂,在制糖工业中抑制碳酸钙结晶,在印染过程中做洗除污染物的添加剂等。

目前已报道的制备羧甲基菊粉的方法主要有水媒法和干法。水媒法即在水介质中进行反应,反应能耗大,后处理过程中使用溶剂量大,废水排放多,对环境有一定的影响；干法反应受热不够均匀,试剂小分子难以渗透到菊粉分子当中,产物的平均取代度不高，而且这两种方法都需要较长的反应时间。美国专利US7214521B2提供了一种以酒精做反应溶剂，制备羧甲基菊粉的方法。在该方法中，菊粉的糊化是其主要缺陷，由于糊化，菊粉的羧甲基化受到影响。中国专利CN1914230A提供了一种制备羧酸烷基菊粉的方法，将菊粉添加在卤代羧酸盐的水溶液中，形成浆液，控制反应温度在20～70℃之间，反应时间60～120min，得到羧甲基菊粉，但该方法生产的羧甲基菊粉的取代度和收率不够理想。中国专利CN101602817A也提供了一种制备羧甲基菊粉的方法，该方法以异丙醇为溶剂，将菊粉与异丙醇充分搅拌，充分溶胀，加入氢氧化钠，搅拌形成碱化活性中心；再分次加入溶解好的氯乙酸的异丙醇溶液，控制反应温度得到目标产品。虽然该方法在产品取代度及反应时间优于专利CN101602817A，但整个生产过程需要加热，产品取代度及反应时间并不是很满意，而且菊粉的糊化现象仍有存在。最近，有研究将微波、超声等方法用于菊粉的羧甲基化，虽然反应时间有所缩短，产品的取代度有所提高，但微波、超声法合成工艺无法扩大生产。

离子液体，由有机阳离子和无机阴离子组成，是一类在室温或室温附近温度下呈液体状态的非分子离子溶剂。最近10年，离子液体因其热稳定性、化学稳定性、不可燃性、低蒸汽压以及对有机、无机化合物的优异溶解特性，成为一类极具应用前景的绿色溶剂。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中存在的不足，提供一种离子液体促进下制备羧甲基菊粉的方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种离子液体促进下制备羧甲基菊粉的方法，由重量份数比为，菊粉：氯乙酸：氢氧化钠：离子液体＝56：29：22：1的原料组成；按照以下步骤制得：

1)先按上述比例称取菊粉、离子液体和1/2的氢氧化钠，放入盛有菊粉重量的4～6倍乙醇或异丙醇的反应容器中；

2)在室温为20～30℃下搅拌10～15min后，将剩余的氢氧化钠加入，制得碱化菊粉备用；

3)将上述比例的氯乙酸溶于适量的乙醇或异丙醇中，将得到的氯乙酸醇溶液，以滴加的方式加入到步骤2)制得的碱化菊粉中，然后再在室温为20～30℃下反应1.5～2h；

4)将步骤3)制得的反应物静置5～10分钟，按常规方法抽滤，制得滤饼；

5)将滤饼用95％乙醇洗涤后，在35～40℃下干燥5～7h，得到浅黄色产品即为羧甲基菊粉。

所述的离子液体为N-丁基吡啶四氟硼酸盐。

与现有技术相比，本发明用离子液体和异丙醇或乙醇组成的混合体系，作为制备羧甲基菊粉的溶剂，不仅有效地避免了菊粉的糊化，而且使整个反应过程在室温下就能很好地进行。由于离子液体对反应物的增溶作用，使反应物分子有效接触，有效促进了碱化及醚化反应，明显减少了反应用时，而且所得产品羧甲基菊粉取代度高，外观优良。

附图说明

图1是菊粉和离子液体的结构示意图；

图2是菊粉的红外光谱图；

图3是羧甲基菊粉的红外光谱图。

具体实施方式

实施例1：

本实施例一种离子液体促进下制备羧甲基菊粉的方法，取菊粉56g、氯乙酸29g、氢氧化钠22g、N-丁基吡啶四氟硼酸盐1g、按照以下步骤制得：

1)先按上述重量份的菊粉56g、N-丁基吡啶四氟硼酸盐1g和氢氧化钠11g，放入盛有284ml乙醇的圆底烧瓶中；

2)在室温为20℃下搅拌10min后，将剩余的氢氧化钠11g加入，制得碱化菊粉备用；

3)将氯乙酸29g溶于适量的乙醇中，将得到的氯乙酸醇溶液，以滴加的方式加入到步骤2)制得的碱化菊粉中，然后再在室温为20℃下反应1.5h；

4)将步骤3)制得的反应物静置5分钟，按常规方法抽滤，制得滤饼；

5)将滤饼用95％乙醇洗涤后，在35℃下干燥5h，得到浅黄色产品即为羧甲基菊粉。测得产品取代度为0.61。

实施例2

本实施例一种离子液体促进下制备羧甲基菊粉的方法，取菊粉112g、氯乙酸58g、氢氧化钠44g、N-丁基吡啶四氟硼酸盐2g、按照以下步骤制得：

1)先按上述重量份的菊粉112g、N-丁基吡啶四氟硼酸盐2g和氢氧化钠22g，放入盛有856ml异丙醇的圆底烧瓶中；

2)在室温为30℃下搅拌15min后，将剩余的氢氧化钠22g加入，制得碱化菊粉备用；

3)将上述比例的氯乙酸溶于适量的异丙醇中，将得到的氯乙酸醇溶液，以滴加的方式加入到步骤2)制得的碱化菊粉中，然后再在室温为30℃下反应2h；

4)将步骤3)制得的反应物静置10分钟，按常规方法抽滤，制得滤饼；

5)将滤饼用95％乙醇洗涤后，在40℃下干燥7h，得到浅黄色产品即为羧甲基菊粉。测得产品取代度为0.71

实施例3

本实施例一种离子液体羧甲基菊粉的制备方法，取菊粉84g、氯乙酸43.5g、氢氧化钠16.5g、N-丁基吡啶四氟硼酸盐1.5g、按照以下步骤制得：

1)先按上述重量份的菊粉84g、N-丁基吡啶四氟硼酸盐1.5g和氢氧化钠8.25g，放入盛有535ml异丙醇的圆底烧瓶中；

2)在室温为25℃下搅拌13min后，将剩余的氢氧化钠8.25g加入，制得碱化菊粉备用；

3)将上述比例的氯乙酸溶于适量的异丙醇中，将得到的氯乙酸醇溶液，以滴加的方式加入到步骤2)制得的碱化菊粉中，然后再在室温为25℃下反应2h；

4)将步骤3)制得的反应物静置8分钟，按常规方法抽滤，制得滤饼；

5)将滤饼用95％乙醇洗涤后，在40℃下干燥6h，得到浅黄色产品即为羧甲基菊粉。测得产品取代度为0.71

如图2、图3所示，是菊粉与羧甲基菊粉的红外光谱，与菊粉红外光谱相比，羧甲基菊粉在1603.7cm^-1和1422.4cm^-1处有羧酸盐—COO^-的特征吸收峰，同时在1030.9cm^-1有醚键C—O伸缩振动吸收峰，证明菊粉分子上已经接入了羧甲基基团，产品制备成功。

Claims (1)

1.一种离子液体促进下制备羧甲基菊粉的方法，其特征是：由重量份数比为，菊粉：氯乙酸：氢氧化钠：离子液体＝56：29：22：1的原料组成；按照以下步骤制得：

1)先按上述比例称取菊粉、离子液体和1/2的氢氧化钠，放入盛有菊粉重量的4～6倍乙醇或异丙醇的反应容器中；

2)在室温为20～30℃下搅拌10～15min后，将剩余的氢氧化钠加入，制得碱化菊粉备用；

3)将上述比例的氯乙酸溶于适量的乙醇或异丙醇中，将得到的氯乙酸醇溶液，以滴加的方式加入到步骤2)制得的碱化菊粉中，然后再在室温为20～30℃下反应1.5～2h；

4)将步骤3)制得的反应物静置5～10分钟，按常规方法抽滤，制得滤饼；

5)将滤饼用95％乙醇洗涤后，在35～40℃下干燥5～7h，得到浅黄色产品即为羧甲基菊粉；所述的离子液体为N-丁基吡啶四氟硼酸盐。