[發(fā)明專利]一種由生物質(zhì)衍生物制備環(huán)烷烴的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910320665.3
• 申請日: 2019-04-20
• 公開（公告）號: CN111826193A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王艷芹;景亞軒;董琳;岳申之;劉曉暉;郭勇
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: C10G2/00
• 分類號: C10G2/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于催化化學(xué)領(lǐng)域，涉及一種由生物質(zhì)衍生物制備環(huán)烷烴的新方法。本發(fā)明以可再生的生物質(zhì)為原料，通過2?甲基呋喃和生物質(zhì)基羰基化合物的烷基化反應(yīng)制備生物質(zhì)基含呋喃環(huán)的化合物，然后一鍋水解開呋喃環(huán)、自身羥醛縮合閉環(huán)制備環(huán)烷烴的含氧化合物，最后通過脫氧加氫把所得的含氧化合物轉(zhuǎn)化為C₁₁?C₁₆的環(huán)烷烴。相較于鏈烷烴，該環(huán)烷烴具有密度高和熱值高的優(yōu)點，符合高品質(zhì)運輸燃料（如航空煤油，柴油，坦克油等）的規(guī)格，可用于生物質(zhì)衍生物制備環(huán)烷烴的工業(yè)生產(chǎn)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源化工、催化化學(xué)和有機化學(xué)領(lǐng)域，特別涉及從生物質(zhì)衍生物制備環(huán)烷烴的技術(shù)。

背景技術(shù)

本發(fā)明的目的在于提供一種由生物質(zhì)衍生物制備環(huán)烷烴的方法。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：一種由生物質(zhì)衍生物制備環(huán)烷烴的方法，包括生物質(zhì)基烷基化產(chǎn)物的合成，烷基化產(chǎn)物一鍋水解、再關(guān)環(huán)制備環(huán)狀含氧化合物，以及所得含氧化合物的脫氧加氫三個步驟得到C11-C16的環(huán)烷烴（見圖1、圖2、圖3）。本發(fā)明的重點就是利用烷基化產(chǎn)物的特性，在一個催化劑上實現(xiàn)了水解開環(huán)和隨后的自身羥醛縮合成環(huán)，制備了環(huán)烷烴的前驅(qū)體，見圖4。

其中，A為甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊醛、糠醛、5-羥甲基糠醛、5-甲基糠醛、苯甲醛、當(dāng)歸內(nèi)酯、丙酮、羥基丙酮、丁酮、二戊酮、三戊酮、環(huán)戊酮、環(huán)己酮等羰基化合物中的任意一種。R₃、R₄的結(jié)構(gòu)分別取決于R₁、R₂的結(jié)構(gòu)。

一般地，由生物質(zhì)衍生物制備液態(tài)烷烴可通過兩步實現(xiàn)。首先，對生物質(zhì)衍生的低碳數(shù)化合物進(jìn)行碳鏈增長，得到高碳數(shù)的含氧前驅(qū)體，然后對所得的含氧前驅(qū)體進(jìn)行脫氧加氫，得到高碳數(shù)的烷烴。通常所得烷烴的結(jié)構(gòu)和含碳數(shù)與含氧化合物結(jié)構(gòu)和含碳數(shù)保持一致。因此，想要得到目標(biāo)鏈狀（如支鏈，環(huán)狀）和碳數(shù)的烷烴，需要在碳鏈增長過程做出努力。目前生物質(zhì)衍生的烷烴主要是鏈狀烷烴，不能滿足高密度運輸燃料的要求。環(huán)烷烴的制備大多需要依靠環(huán)狀平臺化合物，如環(huán)戊酮，環(huán)己酮，異氟爾酮等。但是環(huán)狀平臺化合物成本較高，制備工藝不成熟，經(jīng)濟(jì)性較低。除此之外，木質(zhì)素由于其本身含有六元環(huán)，可通過解聚，完全脫氧加氫等步驟制備環(huán)烷烴，但是所得的環(huán)烷烴碳數(shù)較少，無法滿足高碳數(shù)燃料的需求，而且木質(zhì)素本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前還處于實驗室研究階段。

為解決現(xiàn)有的由生物質(zhì)衍生物為原料制備運輸燃料組分技術(shù)中環(huán)烷烴制備路徑缺乏的問題。本發(fā)明以可再生的生物質(zhì)衍生物為原料，通過生物質(zhì)基烷基化產(chǎn)物的合成，鏈?zhǔn)酵榛a(chǎn)物一鍋成環(huán)制備環(huán)狀含氧化合物，以及所得含氧化合物的脫氧加氫三個步驟得到C₁₁-C₁₆的環(huán)烷烴，該路徑可用于生物質(zhì)衍生物制備高品質(zhì)運輸燃料組分的工業(yè)生產(chǎn)中。該環(huán)烷烴合成方法中的主要原料均來自分布廣泛、廉價易得的生物質(zhì)資源，具有綠色環(huán)保，可再生性和碳中性等優(yōu)點。在國家大力倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展的大環(huán)境下，減少對石油等不可再生資源的依賴，開發(fā)可再生生物質(zhì)資源尤為重要。這不僅可以緩解氣候變化和資源匱乏等問題，而且對我國經(jīng)濟(jì)實現(xiàn)快速發(fā)展具有重要意義。

目前已報道的技術(shù)中（ACS Catal. 2018, 8, 148?187，Green Chem., 2015, 17,3644–3652），從2-甲基呋喃出發(fā)得到的多數(shù)是支鏈烷烴，僅有的環(huán)烷烴的例子也必須依靠環(huán)己酮或者環(huán)戊酮為底物，具有局限性，本工藝突破了這個瓶頸，底物不局限于環(huán)式底物，許多鏈?zhǔn)降聂驶衔镆部蓪崿F(xiàn)環(huán)烷烴的制備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種由生物質(zhì)衍生物制備環(huán)烷烴的方法。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：一種由生物質(zhì)衍生物制備環(huán)烷烴的方法，包括生物質(zhì)基烷基化產(chǎn)物的合成，烷基化產(chǎn)物一鍋水解、再關(guān)環(huán)制備環(huán)狀含氧化合物，以及所得含氧化合物的脫氧加氫三個步驟得到C11-C16的環(huán)烷烴（見圖1、圖2、圖3）。本發(fā)明的重點就是利用烷基化產(chǎn)物的特性，在一個催化劑上實現(xiàn)了水解開環(huán)和隨后的自身羥醛縮合成環(huán)，制備了環(huán)烷烴的前驅(qū)體，見圖4。