[發(fā)明專利]一種生物質(zhì)定向催化產(chǎn)香草乙酮和乙酸的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010175509.5
• 申請(qǐng)日: 2020-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN111302910B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余強(qiáng);宋振龍;陳小燕;張宇;王聞;孫永明;王忠銘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所
• 主分類號(hào): C07C45/00
• 分類號(hào): C07C45/00;C07C49/84;C07C51/00;C07C53/08
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 陳潔娣;莫瑤江

本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)定向催化產(chǎn)香草乙酮和乙酸的方法。該方法通過構(gòu)建醇類離子液體轉(zhuǎn)化體系，直接將多種形式存在的木質(zhì)素反應(yīng)底物轉(zhuǎn)化為香草乙酮和乙酸，反應(yīng)溫度低、時(shí)間短，目標(biāo)產(chǎn)物選擇性高；在實(shí)現(xiàn)將木質(zhì)素中芳香性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成香草乙酮的同時(shí)，還將其側(cè)鏈轉(zhuǎn)化為了大宗化學(xué)品乙酸，符合原子經(jīng)濟(jì)性的理念。相比目前工業(yè)上產(chǎn)香草乙酮的方法，本方法可持續(xù)性更好、應(yīng)用潛力更大。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物質(zhì)催化轉(zhuǎn)化領(lǐng)域，具體涉及一種生物質(zhì)定向催化產(chǎn)香草乙酮和乙酸的方法。

背景技術(shù)

香草乙酮作為構(gòu)成木質(zhì)素單體之一的愈創(chuàng)木基的衍生物，是一種重要的有機(jī)合成原料，可用于合成精神類藥物和多種新型抗瘧藥。同時(shí)它還是一種抗氧化劑，在醫(yī)學(xué)上還常用作強(qiáng)心劑和利尿藥。現(xiàn)在工業(yè)上通過對(duì)愈創(chuàng)木酚進(jìn)行一系列的丙基化反應(yīng)、傅-克酰基化反應(yīng)、選擇性脫丙基反應(yīng)得到香草乙酮與異香草乙酮的混合物，再將兩者進(jìn)行分離。這種方法過程復(fù)雜，且未能將其作為木質(zhì)素單體的衍生物的優(yōu)點(diǎn)利用起來。隨著全球木質(zhì)素產(chǎn)量的日益增加，發(fā)展一種可以由木質(zhì)素直接產(chǎn)香草乙酮的方法受到人們的廣泛關(guān)注。目前也有以木質(zhì)素為底物，催化醇解木質(zhì)素制備香草乙酮和乙酰丁香酮的報(bào)道(CN 107286006A)；氧化劑氧化木質(zhì)素制備乙酰丁香酮和香草乙酮的報(bào)道(CN 102295547 A)。

上述制備香草乙酮的方法主要存在如下缺點(diǎn)：(1)催化劑制備過程復(fù)雜，溫度較高，制備時(shí)間較長(zhǎng)；(2)反應(yīng)溫度高，過程需要用到微波加熱，反應(yīng)器成本較高；(3)生產(chǎn)過程產(chǎn)生了大量的酸、堿廢水；(4)底物純度要求高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種生物質(zhì)定向催化產(chǎn)香草乙酮和乙酸的方法，通過構(gòu)建醇類離子液體轉(zhuǎn)化體系，直接將木質(zhì)素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為香草乙酮和乙酸，反應(yīng)過程簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和，無廢水的產(chǎn)生，具有較高的轉(zhuǎn)化率和選擇性。在利用木質(zhì)素中芳香性結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還將其側(cè)鏈轉(zhuǎn)化成了大宗化學(xué)品乙酸，符合綠色化學(xué)高原子利用率的理念。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種生物質(zhì)定向催化產(chǎn)香草乙酮和乙酸的方法，該方法包括以下步驟：

將甲醇和氯化膽堿按照摩爾比1～8:1混合制得醇類離子液體，然后加入木質(zhì)素底物、銅鹽和1,10-菲羅啉，充入0.4～3Mpa的O₂，在60～100℃下反應(yīng)0.5～3h得到富含香草乙酮和乙酸的液體產(chǎn)物；所述木質(zhì)素底物中的木質(zhì)素在離子液體中的質(zhì)量百分濃度為1～10％，木質(zhì)素、銅鹽和1,10-菲羅啉的質(zhì)量比為1～8:1:1。

所述的木質(zhì)素底物選自堿提取木質(zhì)素、水熱預(yù)處理生物質(zhì)、未處理生物質(zhì)中的至少一種。

所述的生物質(zhì)為玉米芯。

所述的銅鹽選自醋酸銅、硫酸銅、氯化銅中的至少一種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1)反應(yīng)溫度低、時(shí)間短，反應(yīng)條件溫和，對(duì)設(shè)備要求較低；

2)催化劑制備簡(jiǎn)單，將銅鹽及1,10-菲啰啉加入反應(yīng)釜中在反應(yīng)過程中自動(dòng)絡(luò)合；

3)產(chǎn)物的產(chǎn)率高、選擇性高，有利于產(chǎn)物的回收；

4)可用于多種形式存在的木質(zhì)素反應(yīng)底物。

總之，本發(fā)明通過構(gòu)建醇類離子液體轉(zhuǎn)化體系，直接將木質(zhì)素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為香草乙酮和乙酸，反應(yīng)溫度低、時(shí)間短，目標(biāo)產(chǎn)物純度高；在實(shí)現(xiàn)將木質(zhì)素中芳香性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成香草乙酮的同時(shí)，還將其側(cè)鏈轉(zhuǎn)化為了大宗化學(xué)品乙酸，符合原子經(jīng)濟(jì)性的理念。相比目前工業(yè)上采用的方法，本方法可持續(xù)性更好，應(yīng)用潛力更大。

具體實(shí)施方式

根據(jù)下述實(shí)施例，可以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。實(shí)施例所描述的僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。

實(shí)施例1