山梨醇是一种来源于碳水化合物的平台化合物,作为甜味剂广泛存在于许多浆果和水果中。山梨醇可以通过氢解、聚合、脱水等反应制备得到一系列高附加值的生物基化学品或材料。其中,异山梨醇是山梨醇二次脱水环化的产物,它是一种重要的新型生物基化学品,可广泛应用于食品、化妆品和医药等领域。
当前,国内异山梨醇的生产工艺大多采用液体酸催化、减压蒸馏、有机溶剂萃取结晶等工艺,过程复杂、对反应设备的耐腐蚀性要求高,造成了资源浪费、环境污染等严重问题,导致异山梨醇的生产成本居高不下。
随着绿色化学的观念深入人心,环境友好的绿色高效反应体系是未来的 发展趋势。固体酸克服了液体酸的系列缺点,其表面既可以有Bronsted酸,也可以有Lewis酸,酸强度分布宽,具有易与液相反应体系分离、不腐蚀设备、后处理简单、对环境污染少、选择性高等特点,可在较高温度范围内使 用,扩大了热力学上可能进行的酸催化反应的应用范围。高收率制备异山梨 醇收率能够有效地减少副反应,简化分离纯化工艺,降低生产成本,因此,开发高效催化剂一直是研究热点。
聚合离子液体是一类新型可再生离子液体,它结合了离子液体与聚合物的 特性,热稳定性高、形态可调及耐腐蚀等,可用作催化剂或催化剂载体,是 极具吸引力的一类适于生物质资源化利用的催化材料。本项目针对异山梨醇 收率低、副反应严重的问题,开发了一种强酸活化的聚合离子液体催化体系,该催化剂对环境友好,不腐蚀生产设备,对山梨醇脱水生产异山梨醇的催化效率较高。其基本方法包括以下步骤:制备氨基化聚合离子液体,经离子交换法制备金属改性聚合离子液体后进行酸化活化处理,最终得到活化的聚合离子液体催化剂;最后,在高温、真空、无溶剂条件下催化熔融山梨醇脱水制备异山梨醇。本发明所提供的方法使用聚合离子液体作为催化剂,具有异 山梨醇收率高、选择性好、操作简便且污染小的优点,异山梨醇收率可达到 94%,纯度99%以上。
目前,异山梨醇项目已完成连续式完整工艺开发、及5公斤级小试放大, 正有序推进中试放大及工艺包设计。
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