[發明專利]從生物質一步法生產糠醛

在審

• 申請號: 201580035218.3
• 申請日: 2015-08-13
• 公開（公告）號: CN106660980A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: J·N·徹達;J·P·A·M·J·G·蘭格
• 申請（專利權）人: 國際殼牌研究有限公司
• 主分類號: C07D307/48
• 分類號: C07D307/48
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 陳文平,張波

相關申請的交叉引用

本申請要求2014年8月14日提交的U.S.臨時申請序列號62/037,200的優先權，通過引用將其全部內容并入本文。

發明領域

本文公開和教導的發明總體上涉及用于處理生物質的方法，且更具體涉及處理用于生產糠醛和類似有機中間體的生物質原料。

發明背景

相關技術的描述

由于在植物的細胞壁中存在糖，木素纖維素生物質被視作燃料和化學品的豐富的可再生來源。地球表面超過50％的有機碳包含在植物中。木素纖維素生物質由半纖維素、纖維素和較少部分的木質素和蛋白質組成。纖維素是主要由縮合聚合的葡萄糖組成的聚合物，而半纖維素是戊糖(主要是木糖)的前體。如果能從細胞壁和包含這些糖的聚合物中釋放這些糖，這些糖可以很容易地被轉化為燃料和有價值的組分。但是，植物細胞壁已經對產生組分糖的微生物、機械或化學分解進化出相當強的抗性。已經使用過克服這種抗性的許多方法，并且將所述聚合物分解成糖、糖化具有很長的歷史。常用的方法示意性概括在圖1中。

回溯到19世紀早期，最初的方法涉及使用濃的無機酸例如鹽酸、硝酸或硫酸進行完全的化學水解。已近進行了對這些方法的許多改進，從生物質原料獲得更高的糖收率。這些較高的酸濃度方法提供了較高的糖收率，但是由于經濟和環境原因，酸必須被回收。實施這種形式糖化的主要障礙在于酸回收相關的挑戰[M.Galbe and G.Zacchi,Appl.Microbiol.Biotechnol.Vol.59,pp.618-628(2002)]。在U.S.專利No.5820687中描述了近期的工作，其中使用離子樹脂分離來分離硫酸和糖或通過胺萃取方法分離鹽酸和糖并隨后熱再生酸。但是，這兩種方法在實施中都是繁瑣的且昂貴的。

也已經努力嘗試使用稀酸方法進行化學糖化，且一種這樣的實例是Scholler-Tornesch方法。但是，使用稀酸要求較高的溫度，并且由于單糖的熱降解、這通常導致所期望糖的低收率。過去已經嘗試了許多這種類型的方法且都不能滿足經濟要求。參見Lim Koon Ong,Conversion of lignocellulosic biomass to fuel ethanol--A brief review,The Planter,Vol.80,No.941,2004年8月和Cell Wall Saccharification,Ralf Moller,Outputs from the EPOBIO project,2006；CPL Press出版,Tall Gables,The Sydings,Speen,Newbury,Berks RG14 1RZ,UK。

酶學纖維素的糖化保持了在較溫和條件下得到較大糖收率的期望，因此被許多人認為是更有經濟吸引力的。原料生物質對酶水解的抗性需要進行預處理以提高纖維素對水解酶的敏感性。已經開發了許多預處理方法(例如，Mosier等[Bioresource Technology,Vol.96,pp.673-686(2005)]描述的)來改變生物質的結構和化學組成，以提高酶轉化。這樣的方法包括如描述在U.S.專利No.4461648中的用稀酸蒸汽爆炸進行處理,描述在WO 2007/009463A2中的不用添加化學試劑的水熱預處理、描述在Holtzapple,M.T.等[Applied Biochemistry and Biotechnology,28/29,pp.59-74]中的氨水冷凍爆炸法，以及描述在U.S.專利No.4409032中的有機溶劑萃取法。雖然存在這些方法，但這些預處理被認為是生物質向燃料轉化中最昂貴的方法[Ind.Eng.Chem.Res.,Vol.48(8),3713-3729,(2009)]。