[發明專利]一種低分子量木質素的制備方法及其在制備單酚類化合物中的應用

有效

• 申請號: 202011526551.3
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112480182B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 歐陽嘉;歐陽水平;鄭兆娟;喬慧;施金杰
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C07G1/00
• 分類號: C07G1/00;C07C41/01;C07C43/23
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 肖明芳

本發明公開了一種低分子量木質素的制備方法及其在制備單酚類化合物中的應用，包括如下步驟：(1)將木質素纖維原料置于氧化劑水溶液中，進行預處理反應，反應結束后，固液分離，收集液體；(2)用酸溶液調節步驟(1)所得液體的pH至3～1.5，靜置，離心，所得固體即為低分子量木質素；其中，低分子量木質素的重均分子量分子量不高于3800Da。本方法所獲得小分子量木質素在不需要催化劑的條件下可以在相對低能耗的低溫條件下經過快速熱解制備具有高選擇性的單酚產物。

技術領域

本發明屬于生物質資源熱轉換領域，具體涉及一種低分子量木質素的制備方法及其在制備單酚類化合物中的應用。

背景技術

隨著化石燃料的大量開采和日益增大的需求，開發新的可持續能源是全球發展的必然趨勢。生物質是一種可循環的自然資源，儲量豐富，被認為是最有潛力的化石燃料替代品。木質素是植物纖維資源的主要成分之一，其是一種天然芳香族無定型高分子，含量僅次于纖維素。木質素分子中存在的芳香基、甲氧基、共軛雙鍵等活性基團，是具有潛力的化工產品。

由于木質素具有結構復雜、化學惰性和轉化產物難以分離純化等一系列困難，限制了木質素的利用。目前大部分的生物質預處理后的木質素都是以直接排放或者焚燒的方式被處理，不僅造成浪費，而且會嚴重污染水體、土壤和空氣等。因此合理高效利用木質素資源，基于其自身富含芳香環的特點制備高附加值的芳香族化合物，不僅對保護環境具有重要意義，同時能為利用非化石燃料合成化學品提供新的思路。

目前木質素的轉化常規手段是通過熱化學方式將其轉變為酚類化學品，該方法一般在催化劑的存在下，具有酚類化學品得率高的優點。但是催化劑往往成本較高，而且由于熱解過程中木質素容易發生炭化，沉積在催化劑表面，使催化劑容易失活和回收困難。

因此需要提供一種有效的低能耗不需催化劑熱解木質素精制生產酚類產品的方法。

發明內容

發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種低分子量木質素的制備方法。

本發明還要解決的技術問題是提供上述低分子量木質素在制備單酚類化合物中的應用

為了解決上述第一個技術問題，本發明公開了一種低分子量木質素的制備方法，即通過氧化劑預處理植物纖維資源然后獲得低分子量木質素，經過提取和干燥的低分子量木質素；具體地，包括如下步驟：

(1)氧化預處理：將木質素纖維原料置于氧化劑水溶液中，進行預處理反應，反應結束后，固液分離，收集液體，即為富含低分子量木質素的溶液；

(2)低分子木質素提取：在攪拌的條件下，向步驟(1)所得液體中加入酸溶液，調節其pH至3～1.5，在此pH范圍內木質素發生沉淀析出，靜置，離心，所得固體即為低分子量木質素，并將其進行冷凍干燥或真空干燥處理。

其中，低分子量木質素的重均分子量不高于3800Da，優選為不高于3400Da，進一步優選為不高于1700Da，更進一步優選為不高于550Da，最優選為不高于400Da。

步驟(1)中，所述的木質素纖維原料包括草本、硬木和軟木，其含有15-38wt％的木質素。

其中，所述的草本包括但不限于玉米秸稈、麥稈、稻桿、甘蔗渣等；所述的硬木包括但不限于楊木、桉木及竹子等；所述的軟木包括但不限于杉木及落葉松等。

步驟(1)中，所述的氧化劑為酸性亞氯酸鈉、酸性次氯酸鈉、漆酶、過氧酸、雙氧水和高錳酸中的任意一種或幾種組合；其中，所述的酸性亞氯酸鈉和酸性次氯酸鈉是用酸將亞氯酸鈉和次氯酸鈉配置成酸性的。

步驟(1)中，所述的氧化劑水溶液中氧化劑的質量百分比為1％～15％，氧化劑水溶液的pH為3～12。

步驟(1)中，木質素纖維原料與氧化劑水溶液的固液比為1～15％g/mL。