[發明專利]一種利用纖維素制備羥基丁酮的方法

有效

• 申請號: 201911255720.1
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN110922310B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 劉海超;陳超
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C07C45/00
• 分類號: C07C45/00;C07C49/17;B01J23/652;B01J23/888
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 吳愛琴

本發明提供一種利用纖維素制備羥基丁酮的方法。包括：將纖維素置于水中，在氫氣氣氛和催化劑的作用下，反應，得到1?羥基?2?丁酮和3?羥基?2?丁酮。所述催化劑由組分A和組分B組成；組分A為鎢基化合物(主要活性組分)，組分B通過將8、9、10族過渡金屬鐵、鈷、鎳、釕、銠、鈀、銥、鉑中的一種或幾種作為第二金屬組分負載于一種或多種多孔材料上制備得到。催化劑能夠在200?260℃，反應體系初始壓力為20atm－80atm的水熱條件下實現纖維素高效、高選擇性、高收率催化轉化為1?羥基?2?丁酮。與現有的1,2?丁二醇為反應原料的1?羥基?2?丁酮的工業合成路線相比較，本發明所提供的反應具有原料為可再生資源、反應過程綠色環境友好、產物附加經濟價值高。

技術領域

本發明屬于有機合成領域，具體涉及一種利用纖維素制備羥基丁酮的方法。

背景技術

生物質作為一種廣泛存在的可再生碳資源，被認為可以替代化石資源制備液體燃料和化學品。在生物質中，纖維素是主要組分，其有效轉化是生物質利用的關鍵。纖維素是葡萄糖通過糖苷鍵聚合而成的高分子，將其解聚為小分子量的平臺分子，再將它們轉化為其它重要的化學品是纖維素轉化的一條可行途徑。

多元醇被視為纖維素轉化的一類重要平臺分子，目前從纖維素出發合成多元醇的方法比較有限。已有的方法主要集中在山梨醇和甘露醇等六碳多元醇的生產上，采用酸水解纖維素再耦合Ru/C等加氫催化劑。從纖維素出發也可獲得二碳和三碳(C₂-C₃)等低碳數的多元醇。比如采用碳化鎢(W₂C)和鎳(Ni)為催化劑，纖維素直接轉化得到了乙二醇；采用WO₃和Ru/C催化劑，得到了丙二醇。但類似的纖維素直接轉化為四碳(C₄)化合物的方法欠缺，較高產率獲得1-羥基-2-丁酮和3-羥基-2-丁酮還未見報道。

1-羥基-2-丁酮可用于合成抗結核藥乙胺丁醇等，是一類非常重要的有機中間體。3-羥基-2-丁酮(乙偶姻)作為一種具有令人愉快的香味物質，廣泛應用于食品行業中。同時，作為美國能源部優先開發的平臺化合物，3-羥基-2-丁酮也廣泛應用于制藥、化工等領域。

發明內容

本發明提供一種制備羥基丁酮的方法，即，以纖維素為原料一鍋反應生產1-羥基-2-丁酮和3-羥基-2-丁酮的新方法。

本發明所提供的制備1-羥基-2-丁酮和3-羥基-2-丁酮的方法，包括如下步驟：

將纖維素置于水中，在氫氣氣氛和催化劑的作用下，反應，得到1-羥基-2-丁酮和3-羥基-2-丁酮。

上述方法中，所述催化劑由組分A和組分B組成；

所述組分A為鎢基化合物(主要活性組分)，

所述鎢基化合物具體可為WO₃；所述WO₃可為塊狀WO₃或粉狀WO₃；

所述組分B通過將8、9、10族過渡金屬中的一種或幾種作為第二金屬組分負載于一種多孔材料載體或幾種多孔材料構成的復合載體上制備得到，

其中，所述8、9、10族過渡金屬可選自：鐵、鈷、鎳、釕、銠、鈀、銥、鉑等，

所述多孔材料可選自：氧化鈦、氧化鋁、氧化硅、氧化鋯、氧化鈮、氧化錫、活性炭等；

第二金屬組分在多孔材料上的負載量(質量百分比含量)可為0.5％-4％；