一种镍金催化超临界乙醇解聚木质素制备愈创木酚的方法与流程

文档序号:14028709研发日期:2017年阅读:309来源:国知局
技术简介:
本发明针对传统制备愈创木酚方法成本高、污染大的问题,提出采用镍金双金属催化剂在超临界乙醇体系中高效解聚木质素的新工艺。通过优化催化剂结构和反应条件,实现了木质素在240℃下快速转化为高纯度愈创木酚,显著提升产物收率并降低环境负担。
关键词:木质素解聚,镍金催化剂

本发明涉及木质素热化学转化制备生物基化学品,具体地说,是一种镍金双金属催化超临界乙醇解聚木质素制备愈创木酚的方法。



背景技术:

从化石燃料消耗和二氧化碳排放控制的角度来看,寻找绿色资源替代传统化石资源变得越来越重要。木质纤维素中的木质素因其具有高度的芳香性被认为是生物质经济中获取芳烃的主要来源。然而,由于木质素结构的复杂性和多样性,将木质素高效解聚成单酚类化合物仍然是一个具有挑战性的问题。

木质素的解聚方法有很多,其中催化解聚越来越受到研究人员的关注。在木质素的解聚过程中引入催化剂,可以降低断裂木质素结构中的醚键以及碳碳键所需要的活化能,从而使木质素能够在较温和的反应条件下进行解聚。zhang等人以niag/sio2,在反应温度为130ºc,h2为1mpa,对β-o-4型模化物进行解聚发现底物的转化率达到72.7%,目标单体得率达到65.5%,并且发现niag双金属催化剂确实比ni催化剂在木质素氢解中效果更好。近年来,niau双金属催化剂被认为是一种能够有效解聚木质素获得酚类产物的催化剂。因此,使用双金属催化剂对木质素进行解聚是获得芳香类单体化合物的一种良好的选择。

愈创木酚又称邻甲氧基苯酚或邻羟基苯甲醚,自然界中存在于愈创树脂、松油和硬木干馏油中,是一种重要的精细化工中间体,广泛应用于医药、香料及染料的合成,尤其是合成香兰素。愈创木酚合成路线主要有2条:(1)有邻氨基苯甲醚经重氮化、水解制得;(2)由邻苯二酚与碘甲烷在naoh作用下制得。但由于该类方法原料成本高,环境污染严重等缺点,因此急需开发一种低成本、绿色环保、高收率的制备方法。

木质素在超临界乙醇体系中配合镍金双金属催化剂解聚,经检测解聚后的液相产物组成主要是2-甲氧基苯酚即愈创木酚。这为制备愈创木酚提供了另一种途径,拓宽其制备领域。



技术实现要素:

本发明的目的在于解聚可替代化石资源的木质素制备愈创木酚,以减少人类对化石资源的依赖和二氧化碳的排放;同时本发明提供了一种愈创木酚的制备方法。

为实现以上目的,本发明是通过以下技术方案来实现的:

步骤一:制备镍金双金属催化剂。设定反应温度在25℃,将nicl2•6h2o和haucl4•4h2o按照摩尔比7:3加入三口烧瓶中,然后按照pvp和双金属总量摩尔比20:1称量,并将pvp加入三口烧瓶再充分搅拌。接着按照nabh4和双金属总量摩尔比5:1称量并配成醇溶液,然后迅速加到三口烧瓶中,并剧烈搅拌,当加入nabh4后烧瓶内的混合物变成暗棕色/黑色开始计时,30s后停止搅拌,得到镍金双金属催化剂。

步骤二:木质素的解聚。将1g木质素样品、20ml无水乙醇以及镍金双金属催化剂加入高温高压反应釜中,设置反应温度为240℃,反应时间为1-8h。反应结束后将反应釜快速冷却至室温,将反应得到的混合物通过g5型的砂芯漏斗进行固液分离。固相产物采用异丙醇洗涤至无色,然后置于50oc恒温干燥箱烘干至恒重,称量并计算固相残焦得率。将用于固相产物洗涤后的溶液并入液相产物中再用异丙醇定容至100ml,取适量置于50℃恒温干燥箱烘干至恒重。

本发明是在超临界乙醇条件下,采用镍金(ni7au3)双金属催化剂催化解聚木质素,高效获得愈创木酚。减少使用化石资源生产生物基单酚化学品,控制因使用化石资源而产生二氧化碳的排放,降低生产愈创木酚的制备成本。

具体实施方式

以下提供本发明一种镍金双金属催化超临界乙醇解聚木质素制备愈创木酚方法的具体实施方式,共提供3个实施例,但本发明不限于所提供的实施例。

实施例1

首先,将1g木质素样品、20ml无水乙醇以及30ml镍金(ni7au3)双金属催化剂加入高温高压反应釜中。其次,设定反应温度为240℃,反应时间为1h。反应结束后,将反应釜快速冷却至室温。然后,使用g5的砂芯漏斗进行固液分离,固相产物采用色谱级异丙醇洗涤至无色,将固相产物置于50℃恒温干燥箱烘干至恒重,称量并计算固相残焦得率。最后,将用于固相产物洗涤后的溶液并入液相产物中并用异丙醇定容至100ml,取50ml倒入培养皿中,置于50oc恒温干燥箱烘干至恒重。

实施例2

首先,将1g木质素样品、20ml无水乙醇以及30ml镍金(ni7au3)双金属催化剂加入高温高压反应釜中。其次,设定反应温度为240℃,反应时间为4h。反应结束后,将反应釜快速冷却至室温。接着,使用g5的砂芯漏斗进行固液分离,固相产物采用色谱级异丙醇洗涤至无色,将固相产物置于50℃恒温干燥箱烘干至恒重,称量并计算固相残焦得率。最后,将用于固相产物洗涤后的溶液并入液相产物中并用异丙醇定容至100ml,取50ml倒入培养皿中,置于50oc恒温干燥箱烘干至恒重。

实施例3

首先,将1g木质素样品、20ml无水乙醇以及30ml镍金(ni7au3)双金属催化剂加入高温高压反应釜中。其次,设定反应温度为240℃,反应时间为8h。反应结束后,将反应釜快速冷却至室温。接着,使用g5的砂芯漏斗进行固液分离,固相产物采用色谱级异丙醇洗涤至无色,将固相产物置于50℃恒温干燥箱烘干至恒重,称量并计算固相残焦得率。最后,将用于固相产物洗涤后的溶液并入液相产物中并用异丙醇定容至100ml,取50ml倒入培养皿中,置于50oc恒温干燥箱烘干至恒重。

由检测可知,在镍金双金属催化剂配合超临界乙醇的体系中,反应温度为240oc,反应时间为8h时,解聚木质素获得的液相产物中愈创木酚的相对含量达64.25%,而当反应时间缩短至4h和1h时,愈创木酚的相对含量分别提高至84.72%和94.94%,这说明本发明能够在较短的反应时间内获得高相对含量的愈创木酚化学品,同时提供了一种愈创木酚的制备方法。



技术特征:

技术总结
本发明涉及一种镍金(Ni7Au3)双金属催化超临界乙醇解聚木质素制备愈创木酚的方法。本发明以碱木质素为原料,将碱木质素样品、镍金(Ni7Au3)双金属催化剂以及无水乙醇加入高温高压反应釜中反应;然后通过砂芯漏斗对混合物进行固液分离。本发明解聚碱木质素制备愈创木酚的优势在于通过镍金(Ni7Au3)双金属配合超临界乙醇体系,获得愈创木酚的相对含量达到64.25%以上。

技术研发人员:郭大亮;邹成;郭云朴;马海珠;王林芳
受保护的技术使用者:浙江理工大学
技术研发日:2017.10.20
技术公布日:2018.03.27
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