一种高纯度3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃的分离纯化方法
阅读说明：本技术 一种高纯度3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃的分离纯化方法 (Separation and purification method of high-purity 3-acetamido-5-acetylfuran ) 是由 张阿磊 王成勇 吴超强 周宁 陈燕 陈可泉 曹飞 欧阳平凯 于 2021-01-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高纯度3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃的分离纯化方法。3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃(3A5AF)是一种重要的平台化合物,可用来制备众多高附加值化学品,有着广泛的应用前景。本发明分离纯化方法,包括萃取,脱色,结晶等工艺过程,其特征在于对萃取剂种类,结晶浓度、温度以及结晶时间进行了优化,从而生产出高纯度的3A5AF,并且操作工艺简单,生产成本低。另本发明工艺中所用溶剂均可回收再利用。(The invention discloses a separation and purification method of high-purity 3-acetamido-5-acetylfuran. 3-acetamido-5-acetylfuran (3A 5 AF) is an important platform compound, can be used for preparing a plurality of high value-added chemicals, and has wide application prospect. The separation and purification method comprises the processes of extraction, decoloration, crystallization and the like, and is characterized in that the types of the extracting agents, the crystallization concentration, the temperature and the crystallization time are optimized, so that the high-purity 3A5AF is produced, the operation process is simple, and the production cost is low. In addition, the solvent used in the process can be recycled.)
技术领域
本发明涉及有机化工产品的精制提纯，具体地说是指一种高纯度3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃（3A5AF）的分离纯化方法，属于化工提纯分离领域。
背景技术
随着全球石油、天然气等传统化石资源逐渐枯竭，人们正在努力寻求新的替代能源。生物质是一种数量巨大，价格低廉的天然可再生资源。然而，这些生物质资源因缺乏有效地炼制手段，多作为废弃物被丢弃，导致环境的污染和资源浪费。因此，若能转化不计其数的生物质制备燃料和高附加值化学品，将具有重要的环境意义和经济价值。
甲壳素是地球上除纤维素以外的第二丰富的生物质资源，全球产生的甲壳素每年大约可以达到100亿吨。同时，甲壳素分子中含有天然的氮元素，是生产含氮化学品的优良底物。因此，以甲壳素生物质为原料转化为高附加值的含氮化学品的研究将会成为未来化工原料和能源产业发展的重点。
3A5AF是一种重要的生物基材料单体，具有非常广泛的应用价值。它也是几种具有生物活性的大分子化合物如抗癌剂proximicin A、生物碱类hyrtioseragamine A和B以及pyrrolosine的重要组成部分。3A5AF可以发生许多反应生成下游重要化合物：胺类化合物可由3A5AF在还原反应条件下生成；酰胺则通过氨基转换反应制得；当3A5AF与格氏试剂反应时则会生成醇，所得醇脱水后可形成含有不饱和双键的咲喃类衍生物；此外，3A5AF通过Baeyer-Villiger氧化生成含有酯基侧链的呋喃衍生物；氨基呋喃类化合物则是通过水解产生；在异丙醇的作用下3A5AF选择性还原酮羰基为醇；还能通过许多反应生成其他含氮精细化学品。3A5AF有望成为新型含氮生物质基平台分子，在连接可再生生物质资源与精细化学品间起到纽带作用，在合成含氮化工产品领域起到重要意义
目前化学催化法制备3A5AF主要以甲壳素及其单体N-乙酰氨基葡萄糖（NAG）作为底物，文献“Direct conversion of chitin into a N-containing furan derivative[J]. Green Chemistry, 2014, 16(4):2204-2212.”中 CHEN等首次报道了直接以甲壳素为原料制备 3A5AF，以NMP为溶剂，硼酸和碱金属氯盐为催化剂，最佳反应条件下，甲壳素转化率达到50%，3A5AF产率高为7.5%。文献“Formation of a renewable amide, 3-acetamido-5-acetylfuran, via direct conversion of N-acetyl-D-glucosamine[J].RSC Advances, 2012, 2(11):4642-4644.”中DROVER 等发现1-丁基-3-甲基咪唑氯盐[BMIM]Cl中微波加热NAG制备3A5AF，以硼酸[B(OH)3]为助催化剂条件下微波加热至180℃反应3min，3A5AF产率高达60.0%。文献“A Simple One-Pot Dehydration Process toConvert N-acetyl-D-glucosamine into a Nitrogen-Containing Compound, 3-acetamido-5-acetylfuran[J]. ChemSusChem, 2012, 5(9):1767-1772.”中OMARI 等以N,N-二甲基乙酰胺为溶剂，以NaCl和B(OH)3为助催化剂条件下产率可达到58.0%。综合文献报道，反应液中生成的3A5AF主要通过柱层析法进行分离纯化。该方法操作工艺繁琐，过程中需要消耗大量的溶剂，在增加成本的同时也造成了环境压力。因此，如何简单快速从反应液中分离纯化3A5AF一直是限制其大规模生产的制约因素。
发明内容
根据工业生产和科学研究的需要，本发明目的在于提供了一种高纯度3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃（3A5AF）的制备及分离纯化方法， 该方法有效降低提取成本、简化生产工艺的方法，直接实现从反应结束后的混合液中获得高纯度的3A5AF的有效途径。
一种高纯度3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃的制备及分离纯化方法，包括以下步骤：
步骤1，向含有3A5AF的反应液中加入等体积的水得到混合物；
步骤2，向混合物中加入萃取剂，重复萃取3-10次；
步骤3，通过减压蒸馏回收萃取剂，所得固体用甲醇充分溶解形成溶液；
步骤4，向溶液中加入活性炭混合脱色后，通过抽滤将固体活性炭分离得滤液；
步骤5，滤液经旋转蒸发仪浓缩除去9/10体积甲醇后，缓慢加入水中静置后得晶体；
步骤6，采用离心法或静置沉降法对晶体进行分离，干燥即得高纯度的3A5AF晶体。
作为改进的是，步骤2中萃取剂为乙酸乙酯、二氯甲烷、正丁醇、乙酸丁酯的一种或两种的混合。
作为改进的是，步骤2中所述萃取剂的加入量与混合物体积比为0.5～0.6∶1。
作为改进的是，步骤5中减压蒸馏应除去9/10体积的甲醇。
作为改进的是，步骤5中静置的环境温度为0-20℃。
作为改进的是，步骤5中静置的时间为12-72h。
有益效果：
与现有技术柱层析法相比，本发明一种高纯度3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃（3A5AF）的分离纯化方法，极大地提高了分离的效率，节约了大量的溶剂同时大大简化了操作，减少了可能发生的污染，降低了成本。该方法操作简单，所有溶剂得到回收再利用，特别适用于高效快速分离提纯在液态时不容易分解的化合物。
附图说明
图1为含有3-乙酰氨基-5-乙酰基呋喃（3A5AF）反应液的液相检测结果；
图2为分离纯化后获得高纯度3A5AF晶体的液相检测结果；
图3为本发明流程图。
具体实施方案
下面通过实施例对本发明做进一步的描述，但不用于限制本发明的保护范围，实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。由于反应体系的不同，根据报道生产3A5AF的反应液主要分为两大类：一类是以有机溶剂（N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺）为溶剂反应得到含有3A5AF的反应液；另一类是以离子液体（[BMIM]Cl等）为溶剂制得含有3A5AF的反应液。本发明方法对这两类反应液中3A5AF的分离纯化均有适用性。对于第二类以离子液体为溶剂而得到的含有3A5AF反应液，由于离子液体价格昂贵且可重复使用，使用本发明方法分离纯化3A5AF过程中只需要收集萃取后的下层液体即可实现离子液体的回收，其它分离纯化步骤没有变化。
为了更好地说明本发明方法的可靠性，以下实施例所用的反应料液根据文献“ASimple One-Pot Dehydration Process to Convert N-acetyl-D-glucosamine into aNitrogen-Containing Compound, 3-acetamido-5-acetylfuran[J]. ChemSusChem,2012, 5(9):1767-1772.”制得。
实施例1
200mL含有 10g/L 的3A5AF的反应料液，加入等体积的水，在广口瓶中充分搅拌混合；向其中加入100mL乙酸乙酯萃取；充分震荡后收集上层的乙酸乙酯相，此过程重复3-4次；将多次萃取收集的萃取液在50℃条件下通过旋转蒸发仪回收溶剂，得到初步提纯的固体；
固体与等质量的甲醇溶液混合溶解重新得到溶液，加入2g活性炭，混合脱色后通过抽滤装置将固液分离分离得到滤液；滤液在45℃条件下减压蒸馏除去9/10体积的甲醇，剩余的溶液缓慢滴入在室温下预先准备好的水中，全部加入后置于4℃环境下静置2h得到3A5AF晶体；
8000rpm条件下离心得到晶体；60℃烘箱中干燥12h最终得到0.86g 高纯度（99.5%）3A5AF晶体，提取率达到43%。
实施例2
200mL含有 10g/L 的3A5AF的反应料液，加入等体积的水，在广口瓶中充分搅拌混合；向其中加入100mL正丁醇萃取；充分震荡后收集上层的正丁醇相，此过程重复3-4次；将多次萃取收集的萃取液在50℃条件下通过旋转蒸发仪回收溶剂，得到初步提纯的固体；
固体与等质量的甲醇溶液混合溶解重新得到溶液，加入2g活性炭，混合脱色后通过抽滤装置将固液分离分离得到滤液；滤液在45℃条件下减压蒸馏除去9/10体积的甲醇，剩余的溶液缓慢滴入在室温下预先准备好的水中，全部加入后置于4℃环境下静置2h得到3A5AF晶体；
8000rpm条件下离心得到晶体；60℃烘箱中干燥12h最终得到0.63g 高纯度（99.5%）3A5AF晶体，提取率达到31.5%。
实施例3
200mL含有 10g/L 的3A5AF的反应料液，加入等体积的水，在广口瓶中充分搅拌混合；向其中加入100mL乙酸丁酯萃取；充分震荡后收集上层的乙酸丁酯相，此过程重复3-4次；将多次萃取收集的萃取液在50℃条件下通过旋转蒸发仪回收溶剂，得到初步提纯的固体；
固体与等质量的甲醇溶液混合溶解重新得到溶液，加入2g活性炭，混合脱色后通过抽滤装置将固液分离分离得到滤液；滤液在45℃条件下减压蒸馏除去9/10体积的甲醇，剩余的溶液缓慢滴入在室温下预先准备好的水中，全部加入后置于4℃环境下静置2h得到3A5AF晶体；
8000rpm条件下离心得到晶体；60℃烘箱中干燥12h最终得到0.58g 高纯度（99.5%）3A5AF晶体，提取率达到29%。
实施例4
200mL含有10g/L的3A5AF的反应料液，加入等体积的水，在广口瓶中充分搅拌混合；向其中加入100mL乙酸乙酯萃取；充分震荡后收集上层的乙酸乙酯相，此过程重复3-4次，将多次萃取收集的萃取液在50℃条件下通过旋转蒸发仪回收溶剂，得到初步提纯的固体；
固体与等质量的甲醇溶液混合溶解重新得到溶液，加入2g活性炭，混合脱色后通过抽滤装置将固液分离分离得到滤液；滤液在45℃条件下减压蒸馏除去9/10体积的甲醇，剩余的溶液缓慢滴入在室温下预先准备好的水中，全部加入后置于0℃环境下静置2h得到3A5AF晶体；
8000rpm条件下离心得到晶体，60℃烘箱中干燥12h最终得到0.77g 高纯度（99.5%）3A5AF晶体，提取率达到38.5%。
实施例5
200mL含有10g/L 的3A5AF的反应料液，加入等体积的水，在广口瓶中充分搅拌混合；向其中加入100mL乙酸乙酯萃取；充分震荡后收集上层的乙酸乙酯相，此过程重复3-4次；将多次萃取收集的萃取液在50℃条件下通过旋转蒸发仪回收溶剂，得到初步提纯的固体；
固体与等质量的甲醇溶液混合溶解重新得到溶液，加入2g活性炭，混合脱色后通过抽滤装置将固液分离分离得到滤液；滤液在45℃条件下减压蒸馏除去9/10体积的甲醇，剩余的溶液缓慢滴入在室温下预先准备好的水中，全部加入后置于室温环境下静置2h得到3A5AF晶体；
8000rpm条件下离心得到晶体；60℃烘箱中干燥12h最终得到0.24g 高纯度3A5AF（99.5%）晶体，提取率达到12%。
实施例6
200mL含有 10g/L 的3A5AF的反应料液，加入等体积的水，在广口瓶中充分搅拌混合；向其中加入100mL乙酸乙酯萃取；充分震荡后收集上层的乙酸乙酯相，此过程重复3-4次；将多次萃取收集的萃取液在50℃条件下通过旋转蒸发仪回收溶剂，得到初步提纯的固体；
固体与等质量的甲醇溶液混合溶解重新得到溶液，加入2g活性炭，混合脱色后通过抽滤装置将固液分离分离得到滤液；滤液在45℃条件下减压蒸馏除去9/10体积的甲醇，剩余的溶液缓慢滴入在室温下预先准备好的水中，全部加入后置于4℃环境下静置12h得到3A5AF晶体；
8000rpm条件下离心得到晶体；60℃烘箱中干燥12h最终得到0.96g 高纯度（99.5%）3A5AF晶体，提取率达到48%。
本专利从根据文献中报道制得含有10g/L 的3A5AF的反应料液出发，采取萃取，脱色，结晶等工艺过程分离纯化可用于化工生产的平台化学品3A5AF。以乙酸乙酯为萃取剂，最后置于4℃环境下静置12h从而生产出高纯度（99.5%）的3A5AF，干燥后计算出提取率可以达到48%。该方法操作工艺简单，生产成本低。另本发明工艺中所用溶剂均可回收再利用。
以上所述的
具体实施方式
，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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