[发明专利]一种利用甲壳素类生物质制备脱氧果糖嗪的方法

说明书

一种利用甲壳素类生物质制备脱氧果糖嗪的方法是将干燥的甲壳素类生物质原料、咪唑类离子液体溶液和添加剂在二甲基亚砜反应介质中混合均匀进行反应得到中间产物；中间产物中加入结晶溶剂，将产物全部溶解，热过滤，去除不溶杂质，滤液旋蒸浓缩，重结晶制备产物。本发明具有原料来源广泛，无污染，制备简单，产品纯度高的优点。

技术领域

本发明涉及一种利用甲壳素类生物质制备高附加值含氮杂环化合物脱氧果糖嗪的方法。

技术背景

以可再生的生物质资源为原料进行生物炼制获取燃料和化学品，可以减轻人类社会对石化资源的过度依赖，也能缓解当前日益严重的全球性环境问题。甲壳素及其部分或全部脱乙酰基衍生物壳聚糖是自然界中重要的海洋生物质资源，主要存在于水生甲壳类生物的骨骼和皮壳中，在真菌、藻类细胞壁中也有发现，每年生物合成的甲壳素约为100亿吨，是储量仅次于纤维素的第二大生物质资源，也是自然界中除蛋白质外数量最大的含氮天然有机物，更是自然界中唯一的碱性氨基多糖(Green Chem.,2014,16,2204-2212.绿色化学,2014,16,2204-2212)。将甲壳素类等含氮生物质转化成平台化合物，以及进一步将这些平台化合物转化成燃料或化学品符合绿色、可持续发展路线。依据生物质特性设计开发高效催化剂，筛选绿色溶剂体系，是生物炼制寻求突破的关键。目前，甲壳素类生物质资源在多个领域均有非常重要的用途：食品工业中，甲壳素及其水溶性衍生物壳聚糖可用作保鲜剂、澄清剂及抗氧化剂等；在医药领域中，由于甲壳素类生物质毒性小、具有很好的生物相容性和降解性，因此常被用作药物缓释剂。近期，甲壳素类生物质也被作为催化剂的载体(Chem.Common.,2010,46,5593-5595.化学通讯,2010,46,5593-5595.)以及制备磁性凝胶材料用于污水处理(Chem.Commun.,2012,48,7350–7352.化学通讯，2012,48,7350–7352)。含氮生物质虽储量巨大，对环境绿色友好，但目前以含氮生物质为原料生产的化学品的量还不足化学品年产量的2％(Nature.2015,524,155-157.自然，2015,524,155-157)。迫于资源危机和环境压力，探索生物质高效利用模式已成为各国化学化工领域研究的热点。若能通过适当途径高效利用这些过剩的甲壳素类生物质资源，必将对我国发展经济和提高人民物质生活水平产生积极意义。将储量最多的陆生生物质资源纤维素及其单体葡萄糖转化为生物基化学品，如5–羟甲基糠醛或乙酰丙酸等平台化合物，是当前生物质转化领域最活跃的研究方向之一。然而，将储量最多的海洋生物质资源甲壳素，壳聚糖及其相对应的单体乙酰胺基葡萄糖和氨基葡萄糖定向转化为高附加值生物基化学品，文献报道却较少，如吡嗪类含氮杂环化合物脱氧果糖嗪的制备。脱氧果糖嗪主要通过美拉德反应(MaillardReaction)制备，即还原糖(碳水化合物，如果糖、葡萄糖等)与氨基酸/蛋白质在常温或加热条件下发生的一系列复杂反应，生成物的主要成份为吡嗪类杂环化合物。此外，Kwasi等研究了葡萄糖和一系列铵盐的反应，制备脱氧果糖嗪及其异构体(Carbohydr.Res.,2002,337,2273-2277.碳水化合物研究,2002,337,2273-2277)。然而，上述反应步骤复杂，反应时间过长，收率不高，反应需要外加氮源且目标产物选择性差(Chem.Pharm.Bull.,1991,39,792-794.化学药物快报,1991,39,792-794)。发明专利“一种利用甲壳素类生物质资源制备含氮杂环化合物的方法”，其中不能选择性制备脱氧果糖嗪，同时生成大量果糖嗪，产物分离难度大，离子液体催化剂的用量大，并且结晶得到产品的步骤复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原料来源广泛，无污染，制备简单，产品纯度高的利用甲壳素类生物质制备脱氧果糖嗪的方法。