[發(fā)明專利]一種在均相體系中無機鹽復合催化木糖制備糠醛的方法

無效

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• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN104086517A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設計）人: 任俊莉;王文菊;孫潤倉;李慧玲;鄧奧杰;彭鋒
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C07D307/48
• 分類號: C07D307/48
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發(fā)明涉及一種木糖制備方法，特別是涉及木糖催化制備糠醛的方法，具體涉及一種在均相體系中無機鹽復合催化木糖制備糠醛的方法；屬于生物質(zhì)再利用領域。

背景技術

能源是人類生存和發(fā)展的前提和基礎。隨著石油和煤炭的儲量的減少，開發(fā)生物質(zhì)能的迫切性越來越高。其中糠醛又名呋喃甲醛，是一種重要的雜環(huán)類有機化合物，可以進一步轉化為塑料或柴油燃料，是一種重要的化工平臺化合物。糠醛可以通過加氫、氧化脫氫、酯化、鹵化、聚合、水解以及其它化學反應，用于合成許多有機化合物和新型高分子材料。

目前生物質(zhì)催化生產(chǎn)糠醛過程根據(jù)催化體系分為均相催化體系和異相催化體系。其中異相催化體系受到國際人士的廣泛關注。主要因為異相催化體系使用的固體催化劑，可以回收重復利用等優(yōu)點。這些反應一般需要在高溫、高壓條件下進行，對設備要求以及能耗較高。而均相催化體系，工業(yè)一般使用無機酸水解生物質(zhì)材料，但是由于無機酸對設備腐蝕嚴重，制備過程中廢液量較大，無疑增加了生產(chǎn)成本。另外離子液體均相催化體系的研究目前備受廣泛關注，該綠色催化體系具有選擇性好、催化效率高、可循環(huán)利用等特點，但離子液體價格較高，不適宜工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。因此尋求一種均相的高效催化體系和反應途徑，對糠醛的工業(yè)生產(chǎn)具有較深的現(xiàn)實意義。

目前無機鹽應用于木糖水解制備糠醛的參考文獻甚少，另外，還未有關水和二甲基亞砜（DMSO）混合催化體系應用于木糖制備糠醛的報道。本發(fā)明首次將復合無機鹽應用于DMSO/水體系中催化木糖制備糠醛。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述生物質(zhì)生產(chǎn)糠醛過程中存在的技術不足，提供一種在高效均相體系中無機鹽復合催化木糖制備糠醛的方法。本發(fā)明以復合無機鹽在DMSO/水均相體系一步高效地將木糖直接轉化成糠醛。

為達到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術方案：

一種在均相體系中無機鹽復合催化木糖制備糠醛的方法，包括如下步驟：

（1）將木糖和復合無機鹽加入均相反應體系中，在110～160℃反應10～600min；復合無機鹽由無機鹽A和無機鹽B按照無機鹽A占無機鹽總量的摩爾分數(shù)為0.1～1.0組成；所述無機鹽A為SnCl₄、AlCl₃或CrCl₃，無機鹽B為LiCl、KCl或NaCl；復合無機鹽與木糖的摩爾比為0.2～1.0：1；均相反應體系為水和二甲基亞砜的混合溶液，水和二甲基亞砜體積比為0.5～1.5：1；所述木糖與均相反應體系的固液比為1g:（5～30ml）；

（2）將步驟（1）中的反應溶液自然冷卻，經(jīng)有機溶劑萃取、洗滌、蒸餾，得到糠醛。

為進一步實現(xiàn)本發(fā)明目的，所述的有機溶劑優(yōu)選為乙酸乙酯或二氯甲烷。

所述的有機溶劑萃取、洗滌是將反應溶液用二氯甲烷多次萃取，同時加入水多次洗滌，以去除有機相中的DMSO；萃取得到的有機相再用飽和食鹽水洗滌。

所述的蒸餾是在常壓下，控制溫度為39～41℃，將二氯甲烷從有機相中的蒸出，剩余的為糠醛。

所述的110～160℃反應10～600min是在耐壓的反應玻璃瓶中進行。

本發(fā)明所述的糠醛得率為0.1%～70%，木糖轉化率為50%～99%。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：

（1）本發(fā)明采用水和二甲基亞砜混合體系作為均相催化體系，該體系具有環(huán)保、催化效率高、能夠循環(huán)利用等特點。

（2）本發(fā)明采用兩種無機鹽作為復合催化劑，其協(xié)同催化效率較單獨催化效率高。

（3）本發(fā)明的制備方法具有反應條件溫和，能耗低、選擇性高等特點，反應過程中沒有酸的添加，避免了設備腐蝕，具有環(huán)境友好性，降低糠醛的生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1為實施例1制備的糠醛的質(zhì)譜圖。

圖2為糠醛的標準質(zhì)譜圖。

具體實施方式

以下結合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但是本發(fā)明的實施方式不局限于此。

實施例1

（1）將1g木糖溶解于水和二甲基亞砜混合體系，其中水和DMSO的體積分別為15mL，然后加入SnCl₄/LiCl復合鹽，復合鹽與木糖的摩爾比為0.5：1，其中SnCl₄和LiCl的質(zhì)量分別為0.93g和0.03g，SnCl₄占無機鹽總量的摩爾分數(shù)為0.8。在130℃下反應360min。