[發明專利]一種木質素降解的方法

有效

• 申請號: 201710453849.8
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107253904B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 王超;劉宇軒;李昌志;肖建良;王愛琴;張濤;李君君;薛東;湯衛軍
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學;中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C07C41/26
• 分類號: C07C41/26;C07C43/23;C07C45/29;C07C45/65;C07C49/84;C07C49/78;C07C49/825;B01J31/22
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

本發明公開了一種木質素降解的方法，該方法以水為溶劑，在惰性氣體保護下，將木質素在雙銠催化劑或三聯吡啶三氯化銠催化劑和堿的作用下100～120℃反應10～60小時，即可完成木質素的降解。與現有方法相比，本發明不需要額外的氫源，以水作為溶劑，反應條件較為溫和，操作簡單，綠色環保，減少了環境污染，反應產率高，工業化生產成本低。

技術領域

本發明屬于生物質轉化技術領域，具體涉及一種木質素降解的方法。

背景技術

隨著社會的快速發展，環境污染和資源枯竭是人類面臨的兩大難題。過去幾十年人類過分依賴化石燃料，而化石燃料又是不可再生的，因此開發新型的、可持續的能源顯得尤為重要。生物質是可再生的有機物，它具有低污染、分布廣泛等優點，是化石燃料的理想替代品。生物質主要由纖維素、半纖維素和木質素組成，人們對纖維素和半纖維素的轉化利用研究的比較深入，近年來木質素的研究成為熱點。催化降解是較理想的木質素轉化途徑，已報道的降解木質素的催化劑有Ru(J.Am.Chem.Soc.2010,132,12554-12555)、Ir(Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,10160-10163)、V(Angew.Chem.Int.Ed.2010,49,3791-3794)、Ti(Organometallics.2012,31,7625-7628)、Re(RSC Adv.,2015,5,84967-84973)、Ni/C(Energy Environ.Sci.,2013,6,994-1007)、Pd/C(ChemCatChem.2014,6,179-184)、Pt(Green Chem.,2013,15,3049-3056)等金屬催化劑。以下具體介紹幾種關于木質素降解的方法：

(1)均相催化木質素降解

2010年，Robert G.Bergman和Jonathan A.Ellman報道了RuH₂(CO)(PPh₃)₃催化降解木質素的體系(J.Am.Chem.Soc.2010,132,12554-12555)(式1-1)。該體系以釕的配合物RuH₂(CO)(PPh₃)₃為催化劑，Ph-xantphos作為配體，甲苯為溶劑，135℃條件下反應4h，實現了木質素模型化合物的催化降解，得到酮和酚類化合物。該體系還可以催化降解與木質素類似的聚合物(式1-2)，分離收率達到99％。只是反應條件不同，催化劑的用量增加五倍，溶劑換成了1,4-二氧六環，溫度升高到175℃。

(2)非均相催化木質素降解

2014年，Joseph S.M.Samec課題組也報道了一例Pd/C催化降解木質素β-O-4模型化合物的體系(ChemCatChem.2014,6,179-184)(式1-3)。該體系以MTBE和水的混合液為溶劑，甲酸銨作為氫源，空氣氛圍80℃條件下就可以高效催化斷裂碳氧鍵，得到酮和酚類化合物。斷鍵產物的類型隨著甲酸銨用量的變化而變化，當甲酸銨的用量為1eq時，反應1h得到對苯乙酮和愈創木酚；當甲酸銨2.5eq時，反應2h得到苯乙酮氫化產物1-苯基乙醇和愈創木酚；而當甲酸銨的用量是1eq，甲酸的用量為1eq時，反應3h則得到苯乙烷和愈創木酚。該體系可以降解合成的類似木質素的聚合物，也可以降解真實木質素。

(3)光催化木質素降解