利用离子液体催化转化木质素制备酚酸类物质的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用离子液体催化转化木质素制备酚酸类物质的方法，属于生物化工领域。
【背景技术】
[0002]当今社会资源短缺问题日益严重，人们开始开发新资源。木质素主要位于纤维素纤维之间，起抗压作用。在木本植物中，木质素占25%，是世界上第二位最丰富的有机物(纤维素是第一位)。秸杆等富含纤维素、木质素等的废弃物是可再生资源，可作为生物药物，生物能源等生物基化学产品的原料，是解决资源危机的有效途径。由于木质素的分子结构中存在着芳香基、酚羟基、醇羟基、碳基共扼双键等活性基团，因此可以进行氧化、还原、水解、醇解、酸解甲氧基、梭基、光解、酞化、磺化、烧基化、肖化、硝化、缩聚或接枝共聚等许多化学反应。其丰富的碳骨架在分子结构上来说，具有转化成各种化合物可能性。
[0003]酚酸是酚类物质的一种，约占植物源食品中酚类化合物的1/3，多为苯甲酸和肉桂酸的经化衍生物，主要以游离和束缚的形式存在，束缚的酚酸通常以醋键、醚键与许多化合物连接在一起。木质素降解产生的酚酸类物质分为3种结构类型:愈创木基结构、紫丁香基结构、和对羟苯基结构。
[0004]离子液体作为一种室温或近室温条件下熔融的盐，近年来开始应用于纤维素材料的开发中，取得了初步研究进展，近年的研究表明离子液体具有较好的纤维素溶解和处理能力。它们与典型的有机溶剂不同，在离子液体里没有电中性的分子，与传统的有机溶剂相比，离子液体具备非挥发性、低熔点、高稳定性、不可燃性、良好的导电和导热性选择性溶解力等特点，被称为“绿色溶剂”。离子液体代替传统的有机溶剂，在改善环境方面具有诱人前景。近年来，新型绿色环保的离子液体研究越来越受到关注。破坏纤维素和木质素紧密结合的复杂结构，从而提高复杂纤维素材料的降解效率，可望大幅度降低生物能源的生产成本，达到高效转化利用木质素等废弃物以制备生物能源的目的。对消除环境污染和推动生物质能源工业化进程都有重要的意义。由于诸多的优点离子液体处理纤维素材料的研究成为目前的研究热点。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种利用离子液体催化转化木质素制备酚酸类物质的方法，在制备过程中不产生有害废弃物，过程绿色环保。
[0006]技术方案:为实现上述目的，本发明的利用离子液体催化转化木质素制备酚酸类物质的方法，包括以下步骤:
[0007](I)以木质素为原料，在50?100°C条件下将木质素烘干获得木质素粉末；
[0008](2)配制离子液体，使用离子液体对木质素粉末中的木质素进行混合加热搅拌处理，催化木质素，按质量计离子液体与木质素的比例为10?50:1，制得酚酸类物质；
[0009](3)使用大孔吸附树脂对酚酸类物质进行静置沉淀，然后吸附沉淀，使用体积百分比为30?60%乙醇溶液对大孔吸附树脂进行洗脱分离，进一步得到酚酸类物质。
[0010]作为优选，所述步骤(I)中木质素在球磨机中研磨，过200目筛并干燥。
[0011]所述步骤(2)中催化方式为油浴和微波综合处理，先在油浴中加热并磁力搅拌处理，然后再微波处理。
[0012]所述油浴加热温度为130?160°C，处理时间为5?20min ;所述微波处理加热温度为160?210°C，处理时间为I?8min，微波功率为300_1000w。
[0013]所述步骤⑵中离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐、1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-酰胺基-3-甲基咪唑乙酸盐、1-酰胺基-3-甲基咪唑氯盐、1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐、1-甲基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐、1-丁基-3-甲基咪唑氯盐或1-丁基-3-甲基吡啶氯盐的任意一种或几种的组合。
[0014]本发明中，大孔吸附树脂可以为D101、AB-8、NKA-9、XAD 4,XAD 7HP和XAD1600等，
都具有良好的吸附作用。离子液体将木质素进行片段化，在一定的油浴、微波条件下促使酚酸类物质官能团的生成。离子液体为反应提供一个绿色环保的液体环境，大孔树脂则具有廉价易得且可重复利用等特点。
[0015]有益效果:本发明与现有技术相比，具有以下优点:
[0016](I)建立了较为温和的木质素在溶剂中的处理体系，处理过程中的微波、油浴等条件较为温和，在该体系中可以将木质素转化酚酸类物质，有利于大规模应用，适于工业化生产；
[0017](2)该体系不产生有害废弃物，过程绿色环保；
[0018](3)反应过程中所使用木质素溶解功能离子液体作用于木质素，将其溶解并片段化；
[0019](4)在分离过程中所使用的大孔吸附树脂廉价易得且可重复利用。
【附图说明】
[0020]图1为实施例4获得的香草酸的MS图；
[0021 ] 图2为实施例4获得的香草酸HPLC图；
[0022]图3为实施例4获得的香草酸结构解析图。
【具体实施方式】
[0023]下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
[0024]实施例1
[0025](I)以木质素为原料，例如该木质素提取自玉米秸杆，将木质素在球磨机研磨，过200目筛并干燥，干燥条件为50?100°C，获得木质素粉末；
[0026](2)配制离子液体[EM頂][DEP]，使用离子液体对木质素粉末中的木质素进行混合加热搅拌处理，催化木质素成分，按质量计离子液体与木质素的比例为10:1，制得酚酸类物质样品；
[0027](3)使用大孔吸附树脂DlOl对酚酸类物质样品进行静置沉淀，然后吸附沉淀，使用体积百分比为40%乙醇溶液对大孔吸附树脂进行洗脱，洗脱液经过旋转蒸发，得到酚酸类物质的溶液。
[0028]实施例2
[0029](I)以玉米木质素为原料，将木质素在球磨机研磨，过200目筛并干燥，干燥条件为80 °C，获得木质素粉末；
[0030](2)配制离子液体[ΒΜΠ1] [Ac]，使该离子液体对木质素粉末中的木质素进行混合加热搅拌处理，催化木质素，按质量计离子液体与玉米木质素粉末按照30:1比例混合；
[0031](3)离子液体处理转化木质素:利用离子液体将混合物在油浴150°C条件下处理玉米木质素20min，并磁力搅拌均匀，然后在640W、180°C的条件下微波处理2min，制得酚酸