专利摘要

本发明公开了一种葡萄糖脱水反应液中5-羟甲基糠醛含量的快速测定方法，包括以下步骤：（1）5-羟甲基糠醛、葡萄糖和离子液体标准溶液的配制；（2）5-羟甲基糠醛最大吸收波长的确定；（3）5-羟甲基糠醛标准曲线的建立；（4）葡萄糖脱水反应液的制备；（5）最大吸收波长处对葡萄糖脱水反应液中5-羟甲基糠醛进行吸光度检测并计算其含量。本发明方法所用仪器价格便宜，检测成本低廉，操作过程简单，检测时间较短，测定结果准确可靠，为5-羟甲基糠醛含量的测定提供了一种经济、快速、简单、可靠的方法。

权利要求

1.葡萄糖脱水反应液中5-羟甲基糠醛含量的快速测定方法，其特征在于该测定方法包括以下步骤：

（1）5-羟甲基糠醛、葡萄糖和离子液体标准溶液的配制；

（2）5-羟甲基糠醛最大吸收波长的确定；

（3）5-羟甲基糠醛标准曲线的建立；

（4）葡萄糖脱水反应液的制备；

（5）在最大吸收波长处对葡萄糖脱水反应液中的5-羟甲基糠醛进行吸光度检测并计算其含量。

2.根据权利要求1所述的葡萄糖脱水反应液中5-羟甲基糠醛含量的快速测定方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的5-羟甲基糠醛标准溶液的浓度为0.001~1 mg/mL；葡萄糖标准溶液的浓度为0.005~0.1 mg/mL；离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[BMIM]Cl），其标准溶液的浓度为0.05~0.2 mg/mL。

3.根据权利要求2所述的葡萄糖脱水反应液中5-羟甲基糠醛含量的快速测定方法，其特征在于：步骤（1）中，葡萄糖标准溶液的浓度为0.01 mg/mL，[BMIM]Cl标准溶液的浓度为0.1 mg/mL。

4.根据权利要求1所述的葡萄糖脱水反应液中5-羟甲基糠醛含量的快速测定方法，其特征在于：步骤（2）中，所述的5-羟甲基糠醛的最大吸收波长为260~300 nm。

5.根据权利要求4所述的葡萄糖脱水反应液中5-羟甲基糠醛含量的快速测定方法，其特征在于：步骤（2）中，所述的5-羟甲基糠醛的最大吸收波长为284 nm。

6.根据权利要求1所述的葡萄糖脱水反应液中5-羟甲基糠醛含量的快速测定方法，其特征在于：步骤（4）中，所述的葡萄糖脱水反应液的制备过程为：将一定量的葡萄糖和催化剂加入到[BMIM]Cl中，密封后将其置于油浴锅中加热反应一定时间；反应结束后在冰水浴中迅速降至室温，加入一定量的去离子水，混合均匀后离心，上层即为葡萄糖脱水反应液，稀释一定倍数后即可进行测定。

7.根据权利要求6所述的葡萄糖脱水反应液中5-羟甲基糠醛含量的快速测定方法，其特征在于：葡萄糖脱水反应液的制备过程中，所述的[BMIM]Cl的用量为0.5~2 g；所述的葡萄糖的用量为50~150 mg；所述的催化剂为AlCl₃·6H₂O、CrCl₂、CrCl₃·6H₂O、CCC-SO₃H、Hβ-zeolite (Si/Al=25)或SO₄²-/TiO₂-ZrO₂中的一种，其用量为13.4~90 mg；所述的反应温度为110~160 °C，所述的反应时间为15~60 min；所述的去离子水用量为2~8 mL，离心转速为5000~10000 rpm，离心时间为5~10 min；所述的稀释倍数为5~2000倍。

说明书

技术领域

    本发明属于生物质化学催化和化学成分定量分析领域，涉及一种测定方法，具体涉及一种葡萄糖脱水反应液中5-羟甲基糠醛含量的快速测定方法。

背景技术

    5-羟甲基糠醛（HMF）是一种非常重要的平台化合物，具有多种用途，它既可以制备各种高品质的生物燃料如5-乙氧基甲基糠醛、乙酰丙酸乙酯、γ-戊内酯、2,5-二甲基呋喃和长链烷烃等，也可以制备各种高附加值的化学品如乙酰丙酸、2,5-二羟甲基呋喃、2,5-呋喃二甲醛和2,5-呋喃二甲酸等。葡萄糖是自然界中分布最广泛且含量最丰富的六碳糖，也是制备HMF最常用和最理想的原料之一。但是，由于葡萄糖具有特殊稳定的吡喃型结构，所以它在水和有机溶剂中的转化率很低，进而使得HMF的得率也比较低。近年来，相对较为便宜的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[BMIM]Cl）由于具有优良的理化性质，因此，它作为反应溶剂在转化葡萄糖脱水制备HMF的过程中得到了越来越广泛的使用。目前，HMF在葡萄糖脱水反应液中的含量大多采用气相色谱法和高效液相色谱法进行测定，但是这两种方法的测定过程需要精密昂贵的仪器、良好的实验环境和训练有素的操作人员，而且它们的操作步骤比较繁琐，检测时间也比较长，费时费力。另外， [BMIM]Cl对于气相色谱仪和高效液相色谱仪本身还具有一定的损伤作用，因而这两种方法在实际操作过程中都具有一定的应用局限性。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种葡萄糖脱水反应液中5-羟甲基糠醛含量的快速测定方法，该测定方法所用仪器价格便宜，检测成本低廉，操作过程简单，检测时间较短，测定结果准确可靠。

本发明的技术解决方案是该方法包括以下步骤：

（1）5-羟甲基糠醛、葡萄糖和离子液体标准溶液的配制；

（2）5-羟甲基糠醛最大吸收波长的确定；

（3）5-羟甲基糠醛标准曲线的建立；

（4）葡萄糖脱水反应液的制备；

（5）在最大吸收波长处对葡萄糖脱水反应液中的5-羟甲基糠醛进行吸光度检测并计算其含量。

在步骤（1）中，所述的5-羟甲基糠醛标准溶液的浓度为0.001~1 mg/mL；葡萄糖标准溶液的浓度为0.005~0.1 mg/mL，优选浓度为0.01 mg/mL；离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[BMIM]Cl），其标准溶液的浓度为0.05~0.2 mg/mL，优选浓度为0.1 mg/mL。

在步骤（2）中，所述的5-羟甲基糠醛的最大吸收波长为260~300 nm，优选为284 nm。

在步骤（4）中，所述的葡萄糖脱水反应液的制备过程为：将一定量的葡萄糖和催化剂加入到[BMIM]Cl中，密封后将其置于油浴锅中加热反应一定时间；反应结束后在冰水浴中迅速降至室温，加入一定量的去离子水，混合均匀后离心，上层即为葡萄糖脱水反应液，稀释一定倍数后即可进行测定。

在葡萄糖脱水反应液的制备过程中，所述的[BMIM]Cl的用量为0.5~2 g；所述的葡萄糖的用量为50~150 mg；所述的催化剂为AlCl₃·6H₂O、CrCl₂、CrCl₃·6H₂O、CCC-SO₃H、Hβ-zeolite (Si/Al=25)或SO₄²-/TiO₂-ZrO₂中的一种，其用量为13.4~90 mg；所述的反应温度为110~160 °C，反应时间为15~60 min；所述的去离子水用量为2~8 mL，离心转速为5000~10000 rpm，离心时间为5~10 min；所述的稀释倍数为5~2000倍。

本发明具有以下优点：

1）所用仪器价格便宜，检测成本较低；

2）操作过程简单，易于掌握；

3）检测时间较短，检测通量大；

4）测定结果准确可靠，可与气相和高效液相色谱法相比拟。

附图说明

图1不同浓度HMF的紫外吸收光谱图。

图2 葡萄糖和[BMIM]Cl的紫外吸收光谱图。

图3 HMF的标准曲线。

具体实施方式

    下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1：依以下步骤测定葡萄糖脱水反应液中5-羟甲基糠醛含量

（a）准确配制0.010 mg/mL的HMF标准溶液，并将其分别稀释至0.001、0.002、0.004、0.006和0.008 mg/mL，在紫外分光光度计上分别进行全波段光谱扫描，扫描结果如图1所示；从图1中可以看出，在不同浓度下，HMF的最大紫外吸收峰均在284 nm处，因此，确定284 nm为HMF的最大吸收波长；

（b）分别配制0.01 mg/mL的葡萄糖标准溶液和0.1 mg/mL的[BMIM]Cl标准溶液，在紫外分光光度计上分别进行全波段光谱扫描，扫描结果如图2所示；从图2中可以看出，葡萄糖在200~400 nm的波长范围内没有紫外吸收，而[BMIM]Cl的紫外吸收峰在211 nm处，葡萄糖和[BMIM]Cl的存在对HMF含量的测定没有影响，因此，利用紫外分光光度计来测定HMF的含量是可行的；

（c）以HMF的浓度为横坐标，以不同浓度下HMF的吸光度为纵坐标，绘制HMF的标准曲线，如图3所示；从图3中可以看出，HMF标准曲线的方程为y=131.45x+0.0013，R²=0.9998；

（d）将100 mg葡萄糖和13.4 mg AlCl₃·6H₂O加入到1 g [BMIM]Cl中，密封后将其置于油浴锅中在110 °C下加热60 min；反应结束后在冰水浴中迅速降至室温，加入4 mL去离子水，混合均匀；5000 rpm离心10 min，上层即为葡萄糖脱水反应液；

（e）将步骤（d）中的葡萄糖脱水反应液稀释2000倍，然后用紫外分光光度计重复测定其吸光度并根据标准曲线计算HMF含量的相对标准偏差（RSD）；从表1中可以看出，测定的HMF含量的相对标准偏差仅为1.04%，这说明用于测定葡萄糖反应液中HMF含量的紫外光谱法具有较高的精密度；

（f）取步骤（d）中的葡萄糖脱水反应液1 mL，加入0.5~4 mL 1mg/mL的HMF标准溶液，混匀后定容到10 mL并再稀释200倍，然后用紫外分光光度计测定其吸光度并根据标准曲线计算HMF含量的添加回收率；从表2中可以看出，测定的HMF含量的添加回收率为100.45~102.74%，平均为101.81%，接近100%，这说明用于检测葡萄糖反应液中HMF含量的紫外光谱法具有较高的准确度；

（g）将步骤（d）中葡萄糖脱水反应液分别稀释2000、10和5倍，然后用紫外分光光度计、气相色谱仪和高效液相色谱仪测定HMF的含量；从表3中可以看出，虽然紫外光谱法测得的HMF含量要比气相色谱法和高效液相色谱法测得的HMF含量略高一些，但是紫外光谱法与气相色谱法和高效液相色谱法测得的HMF含量的平均误差仅分别为2.53和1.96%，均在3%以内，这说明利用紫外光谱法测定HMF含量可与气相色谱法和高效液相色谱法相比拟。

表1 精密度实验

表2 添加回收率实验

表3 紫外光谱法、气相色谱法和高效液相色谱法比较

实施例2：步骤（a-c）同实施例1；然后，将100 mg葡萄糖和6.9 mg CrCl₂加入到1 g [BMIM]Cl中，密封后将其置于油浴锅中在120 °C下加热30 min；反应结束后在冰水浴中迅速降至室温，加入4 mL去离子水，混合均匀；10000 rpm离心5 min，上层即为葡萄糖脱水反应液；将上述葡萄糖脱水反应液稀释2000倍，用紫外分光光度计测定其吸光度，根据实施例1中的标准曲线计算得HMF含量为46.21 mg。

实施例3：步骤（a-c）同实施例1；然后，将100 mg葡萄糖和14.9 mg CrCl₃?6H₂O加入到1 g [BMIM]Cl中，密封后将其置于油浴锅中在120 °C下加热30 min；反应结束后在冰水浴中迅速降至室温，加入4 mL去离子水，混合均匀；5000 rpm离心10 min，上层即为葡萄糖脱水反应液；将上述葡萄糖脱水反应液稀释2000倍，用紫外分光光度计测定其吸光度，根据实施例1中的标准曲线计算得HMF含量为50.73 mg。

实施例4：步骤（a-c）同实施例1；然后，将50 mg葡萄糖和20 mg CCC-SO₃H加入到0.5 g [BMIM]Cl中，密封后将其置于油浴锅中在160 °C下加热15 min；反应结束后在冰水浴中迅速降至室温，加入2 mL去离子水，混合均匀；10000 rpm离心5 min，上层即为葡萄糖脱水反应液；将上述葡萄糖脱水反应液稀释2000倍，用紫外分光光度计测定其吸光度，根据实施例1中的标准曲线计算得HMF含量为16.46 mg。

实施例5：步骤（a-c）同实施例1；然后，将150 mg葡萄糖和90 mg Hβ-zeolite (Si/Al=25) 加入到1.5 g [BMIM]Cl中，密封后将其置于油浴锅中在150 °C下加热50 min；反应结束后在冰水浴中迅速降至室温，加入6 mL去离子水，混合均匀；5000 rpm离心10 min，上层为葡萄糖脱水反应液；将上述葡萄糖脱水反应液稀释2000倍，用紫外分光光度计测定其吸光度，根据实施例1中的标准曲线计算得HMF含量为53.32 mg。

实施例6：步骤（a-c）同实施例1；然后，将100 mg葡萄糖和50 mg SO₄²-/TiO₂-ZrO₂加入到2 g [BMIM]Cl中，密封后将其置于油浴锅中在140 °C下加热60 min；反应结束后在冰水浴中迅速降至室温，加入8 mL去离子水，混合均匀；10000 rpm离心5 min，上层为葡萄糖脱水反应液；将上述葡萄糖脱水反应液稀释2000倍，用紫外分光光度计测定其吸光度，根据实施例1中的标准曲线计算得HMF含量为33.95 mg。

    上述实施例并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述实施例。本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或者替换，也属于本发明的保护范围。

葡萄糖脱水反应液中5-羟甲基糠醛含量的快速测定方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。