一种1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的提取方法

摘要

本发明公开一种1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的提取方法。步骤为：烟草生物质粉碎后进行热解，收集热解后生物质热解油气的冷凝液；冷凝液静置后中层为1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯母液；母液碱化后加入高分配系数的有机溶剂萃取；萃取液蒸发除去有机溶剂，剩下为粗提物一；在20-80℃温度下，用低极性的有机溶剂将1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯从粗提物一中溶出；将溶出物中的溶剂蒸除后，得粗提物二；将粗提物二进行减压蒸馏，在4.0-6.5kPa下收集160-170℃馏分，得1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯纯品。本发明通过热解，副产生物质炭、木焦油，达到综合烟草生物质综合利用的目的。

权利要求

1.一种1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的提取方法，其特征在于步骤为：

第一步，母液的制备：烟草生物质粉碎后，置于热解釜中进行热解，热解温度为

450℃-550℃，热解产生的生物质热解油气通过冷凝管直接冷凝，收集冷凝液；冷凝液静置后分为三层，中层为水相液体混合物即1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯母液；

第二步，母液的碱化与萃取：1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯母液中加入碱性药品或试剂碱化至pH10以上；碱化后的母液加入高分配系数的有机溶剂萃取；蒸除萃取液中的有机溶剂，剩下的浓缩液即为粗提物一；

第三步，产品溶出：在20-80℃温度下，用低极性的有机溶剂将1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯从粗提物一中溶出；将该1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯溶出物中的溶剂蒸除后，得粗提物二，所述低极性的有机溶剂是指以含5个至8个碳原子但不包括芳香烃的烷烃中的单种溶剂或两种以上的混合溶剂为有效成分的溶剂；

第四步，减压蒸馏：将粗提物二进行减压蒸馏，在4.0-6.5kPa下收集160-170℃馏分，得1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯纯品。

2.如权利要求1所述的一种1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的提取方法，其特征在于：第一步中，待冷凝管无热解烟气产生后，停止热解。

3.如权利要求1所述的一种1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的提取方法，其特征在于：第一步中，上层及下层黑色为油相液体混合物即副产品木焦油。

4.如权利要求1所述的一种1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的提取方法，其特征在于：第一步中，热解后剩余的固体为副产物生物质炭，不可冷凝的尾气用于燃烧供热或发电。

5.如权利要求1所述的一种1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的提取方法，其特征在于：第二步中，碱性药品是指以含Ca、K、Na、Ba元素的碱、碱性氧化物或强碱弱酸盐中的一种或两种以上的混合物为有效成分的药品。

6.如权利要求1所述的一种1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的提取方法，其特征在于：第二步中，试剂是指以含Ca、K、Na、Ba元素的碱、碱性氧化物或强碱弱酸盐中的一种或两种以上的混合物为有效成分的溶液、胶体或浊液。

7.如权利要求1所述的一种1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的提取方法，其特征在于：第二步中，高分配系数的有机溶剂，是指25℃下，分配完全后，1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯在该有机溶剂与水中浓度比大于等于4的有机溶剂，该有机溶剂是指以氯仿、二氯甲烷、三氯乙烯、苯、四氯化碳、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙醚单种溶剂、其中两种以上的混合溶剂为有效成分的试剂。

说明书

一种1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的提取方法

技术领域

[0001] 本发明公开一种1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的提取方法。

背景技术

[0002] 现有技术中，1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯又称烟碱，从烟草生物质提取1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的方法有以下几种。

[0003] 方法一：如中国专利申请200810233718.X，以稀酸浸泡废次烟叶，获取母液，将提取液碱化后，通过有机溶剂萃取或水蒸汽蒸馏的方法，将1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯从母液中提取出来。产品是1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯或硫酸1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯。这种方法中，液体混合物的1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯浓度低，导致生产单位1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的污水多、水耗和能耗高，剩余大量的提取后废渣，造成固体废弃物污染。

[0004] 方法二：如中国专利申请90107608.2和200310109922.8，是用烧碱与烟末混合后干馏，制备1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯母液。这种方法的缺点是使用烧碱，增加了对干馏釜的腐蚀，并且，所得的炭因为含有大量的烧碱而难以直接利用，造成二次污染。 发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的提取方法，通过慢速热解，副产生物质炭、木焦油、生物燃气，达到烟草生物质综合利用的目的。

[0006] 为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

[0007] 一种1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的提取方法，其步骤为：

[0008] 第一步，母液的制备：烟草生物质粉碎后，置于热解釜中进行慢速热解，热解产生的生物质热解油气通过冷凝管直接冷凝，收集冷凝液；冷凝液静置后分为三层，中层为水相液体混合物即1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯母液；

[0009] 第二步，母液的碱化与萃取：1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯母液中加入碱性药品或试剂碱化至pH10以上；碱化后的母液加入高分配系数的有机溶剂萃取；蒸除萃取液中的有机溶剂，剩下的浓缩液即为粗提物一；

[0010] 第三步，产品溶出：在20-80℃温度下，用低极性的有机溶剂将1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯从粗提物一中溶出；将该1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯溶出物中的溶剂蒸除后，得粗提物二；

[0011] 第四步，减压蒸馏：将粗提物二进行减压蒸馏，在4.0-6.5kPa下收集160-170℃馏分，得1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯纯品。

[0012] 所述第一步中，生物质慢速热解温度为450℃-550℃。

[0013] 所述第一步中，待冷凝管无热解烟气产生后，停止热解。

[0014] 所述第一步中，上层及下层黑色为油相液体混合物即副产品木焦油。

[0015] 所述第一步中，热解后剩余的固体为副产物生物质炭，不可冷凝的尾气用于燃烧供热或发电。

[0016] 所述第二步中，碱性药品是指以含Ca、K、Na、Ba等元素的碱、碱性氧化物或强碱弱酸盐（如碳酸盐、醋酸盐等）中的一种、两种或两种以上的混合物为有效成分的药品。

[0017] 所述第二步中，试剂是指以含Ca、K、Na、Ba等元素的碱、碱性氧化物或强碱弱酸盐（如碳酸盐、醋酸盐等）中的一种、两种或两种以上的混合物为有效成分的溶液、胶体或浊液。

[0018] 所述第二步中，高烟碱分配系数的有机溶剂，是指25℃下，分配完全后，1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯在该有机溶剂与水中浓度比大于等于4的有机溶剂，该有机溶剂是指以氯仿、二氯甲烷、三氯乙烯、苯、四氯化碳、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙醚等单种溶剂、其中两种或两种以上的混合溶剂为有效成分的试剂。

[0019] 所述第三步中，低极性的有机溶剂是指以含5个至8个碳原子但不包括芳香烃的烷烃中的单种溶剂、两种或两种以上的混合溶剂为有效成分的溶剂，如正己烷、环己烷、石油醚等。

[0020] 采用上述方案后，本发明的优势在于：

[0021] 一、本发明实际上是一种烟草生物质的综合利用的方法，在提取1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的同时，将废弃烟草生物质转化为木焦油、生物碳、生物燃气等，实现烟草生物质全部资源化利用，不产生任何废弃物，这是本发明的总体优势；

[0022] 二、对比稀酸提取工艺，本发明操作简单方便，并可大幅提高粗提液中1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯浓度，并在整个生产环节没有废水的排放；

[0023] 三、通过高分配系数的有机溶剂萃取-低极性有机溶剂纯化，大大地减少了生产环节中有机溶剂的用量，同时，对1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯进行了初步的提纯和浓缩，通过减压蒸馏，避免1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的分解，获得1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯纯品。

附图说明

[0024] 图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

[0025] 如图1所示，本发明的具体方案是：

[0026] 一、1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯母液的制备：

[0027] 烟草生物质粉碎后，置于热解釜中进行生物质慢速热解，热解温度为450℃-550℃，热解产生的生物质热解油气通过冷凝管冷凝后，收集冷凝液。待冷凝管无热解烟气产生后，停止热解。冷凝液静置后分为三层：中层为水相混合物一（即1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯母液）；上层及下层为黑色油相液体，该油相为副产品木焦油。
热解后剩余的固体为生物质炭，不可冷凝的尾气用于燃烧供热或发电。本方法可实现烟草生物质的综合利用，并通过温度的控制，使1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯有效挥发并避免大量分解，同时，通过间接冷凝，提高冷凝液中1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯含量。

[0028] 二、1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的提取

[0029] 烟碱母液的碱化与萃取：烟碱母液中加入碱性药品或试剂碱化至pH10以上。碱化所用的药品是指以含Ca、K、Na、Ba等元素的碱、碱性氧化物、或强碱弱酸盐（如碳酸盐、醋酸盐等）中的一种、两种或两种以上的混合物为有效成分的碱性药品或试剂。所用的试剂是指以含Ca、K、Na、Ba等元素的碱、碱性氧化物、或强碱弱酸盐（如碳酸盐、醋酸盐等）中的一种、两种或两种以上的混合物为有效成分的溶液、胶体或浊液。碱化后的母液加入高分配系数的有机溶剂萃取。本方法所提及的高分配系数的有机溶剂，是指25℃下，分配完全后，1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯在该有机溶剂与水中浓度比大于等于4的有机溶剂），该有机溶剂是指以氯仿、二氯甲烷、三氯乙烯、苯、四氯化碳、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙醚等单种溶剂、其中两种或两种以上的混合溶剂为有效成分的试剂。萃取完成后，取有机相为萃取液，蒸除萃取液中的有机溶剂，剩下的浓缩液即为1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯粗提物一。使用高分配系数的有机溶剂，可以尽量减少提高目标产物的萃取率，减少有机溶剂用量。

[0030] 产品粗提：在一定的温度下，用低极性的有机溶剂将1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯从粗提物一中溶出。该低极性有机溶剂是指以含5个至8个碳原子的烷烃（但不包括芳香烃）中的单种溶剂、两种或两种以上的混合溶剂为有效成分的溶剂，如正己烷、环己烷、石油醚等。将该1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯溶出物中的溶剂蒸除后，得粗提物二。通过极性溶剂的溶出，可有效提纯1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯，避免杂质的引入。

[0031] 产品精练：将粗提物二进行减压蒸馏，在4.0-6.5kPa下收集160-170℃馏分，得1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯纯品。

[0032] 本发明与现有技术之间在功能和结构上的不同之处：

[0033] 一、与90107608.2之间的区别在于：a、本发明热加工温度范围不一样，本发明热加工（即热解）温度为450-550℃，而90107608.2为260-270℃。b、本发明热解过程中不加烧碱；90107608.2工艺加入烧碱c、本发明给出了从液体混合物一中提取1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的方法。d、原料不一样，本发明可适用于所有的烟草生物质原料。

[0034] 二、与200310109922.8之间的区别在于：a、本发明采取冷凝管间接冷凝的工艺，而不是通过另外加水吸收蒸汽中的成分。本发明的优点在于，直接冷凝所获得液体混合物一及液体混合物二中1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯浓度更高。b、本发明获得的冷凝液体经过分离得到水性的液体混合物一及油性的液体混合物二，且本发明中1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯从水性的液体混合物一中提取，而200310109922.8工艺得到的是油状液体，所有的后续操作都应建立在油性液体上，两种方法中所提的液体性状不一样。c、热加工温度不一样，本发明450-550℃，而200310109922.8工艺为900-1000℃。d、原料不一样；本发明适用于任何烟草生物质原料，包括烟杆烟茬，而200310109922.8工艺仅保护烟杆烟茬。

[0035] 三、与200810233718.X之间的却别在于：a、本发明得到的是生物质炭，1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯；而200810233718.X工艺得到的终产品是精制木炭，碳酸钾；b、本发明从得到的冷凝液分离得到水性的液体混合物一和油性液体混合物二，而200810233718.X工艺未进行分离处理；c本发明提出了全新的从烟碱母液里提取1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯的工艺。d、本发明中，冷凝后产生的可燃气（即不可冷凝的气体）回炉燃烧供热，不作净化储藏他用；而200810233718.X工艺需要碱洗，加压等；e、本发明热处理的温度控制与200810233718.X有差别，本发明不对热解温度进行分段控制，热处理温度范围为450-550℃，200810233718.X工艺进行分段温度控制：150℃以下，干燥温度段；400-450℃温度段；550-600℃碳化，气化。两者操作中温度工艺不同，而温度对于热处理工艺尤为重要。f、两者原料不同，本发明适用于任何烟草生物质原料。200810233718.X仅用于烟梗。

[0036] 四、与其他从废弃烟叶中提取1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯相关专利的不同在于：a、本发明针对的液体混合物一和其他提取如稀酸浸提、有机溶剂抽提等所获得的烟碱母液性质不同，提取的出发液体的成分及含量不同，所以，应该认定是针对不同含1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯混合液开发的提取工艺；b、本发明首次提出碱化—高分配系数的溶剂萃取—低极性溶剂溶出—减压蒸馏的全新组合方法，获取1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯纯品。c、原料不同；本发明适用于任何烟草生物质原料；而其他的工艺主要应用于烟叶中提取1-甲基-2-(3-吡啶基)四氢吡咯。