[发明专利]一种在均相体系中无机盐复合催化木糖制备糠醛的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种木糖制备方法，特别是涉及木糖催化制备糠醛的方法，具体涉及一种在均相体系中无机盐复合催化木糖制备糠醛的方法；属于生物质再利用领域。

背景技术

能源是人类生存和发展的前提和基础。随着石油和煤炭的储量的减少，开发生物质能的迫切性越来越高。其中糠醛又名呋喃甲醛，是一种重要的杂环类有机化合物，可以进一步转化为塑料或柴油燃料，是一种重要的化工平台化合物。糠醛可以通过加氢、氧化脱氢、酯化、卤化、聚合、水解以及其它化学反应，用于合成许多有机化合物和新型高分子材料。

目前生物质催化生产糠醛过程根据催化体系分为均相催化体系和异相催化体系。其中异相催化体系受到国际人士的广泛关注。主要因为异相催化体系使用的固体催化剂，可以回收重复利用等优点。这些反应一般需要在高温、高压条件下进行，对设备要求以及能耗较高。而均相催化体系，工业一般使用无机酸水解生物质材料，但是由于无机酸对设备腐蚀严重，制备过程中废液量较大，无疑增加了生产成本。另外离子液体均相催化体系的研究目前备受广泛关注，该绿色催化体系具有选择性好、催化效率高、可循环利用等特点，但离子液体价格较高，不适宜工业大规模生产。因此寻求一种均相的高效催化体系和反应途径，对糠醛的工业生产具有较深的现实意义。

目前无机盐应用于木糖水解制备糠醛的参考文献甚少，另外，还未有关水和二甲基亚砜（DMSO）混合催化体系应用于木糖制备糠醛的报道。本发明首次将复合无机盐应用于DMSO/水体系中催化木糖制备糠醛。

发明内容

本发明的目的在于针对上述生物质生产糠醛过程中存在的技术不足，提供一种在高效均相体系中无机盐复合催化木糖制备糠醛的方法。本发明以复合无机盐在DMSO/水均相体系一步高效地将木糖直接转化成糠醛。

为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种在均相体系中无机盐复合催化木糖制备糠醛的方法，包括如下步骤：

（1）将木糖和复合无机盐加入均相反应体系中，在110～160℃反应10～600min；复合无机盐由无机盐A和无机盐B按照无机盐A占无机盐总量的摩尔分数为0.1～1.0组成；所述无机盐A为SnCl₄、AlCl₃或CrCl₃，无机盐B为LiCl、KCl或NaCl；复合无机盐与木糖的摩尔比为0.2～1.0：1；均相反应体系为水和二甲基亚砜的混合溶液，水和二甲基亚砜体积比为0.5～1.5：1；所述木糖与均相反应体系的固液比为1g:（5～30ml）；

（2）将步骤（1）中的反应溶液自然冷却，经有机溶剂萃取、洗涤、蒸馏，得到糠醛。

为进一步实现本发明目的，所述的有机溶剂优选为乙酸乙酯或二氯甲烷。

所述的有机溶剂萃取、洗涤是将反应溶液用二氯甲烷多次萃取，同时加入水多次洗涤，以去除有机相中的DMSO；萃取得到的有机相再用饱和食盐水洗涤。

所述的蒸馏是在常压下，控制温度为39～41℃，将二氯甲烷从有机相中的蒸出，剩余的为糠醛。

所述的110～160℃反应10～600min是在耐压的反应玻璃瓶中进行。

本发明所述的糠醛得率为0.1%～70%，木糖转化率为50%～99%。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

（1）本发明采用水和二甲基亚砜混合体系作为均相催化体系，该体系具有环保、催化效率高、能够循环利用等特点。

（2）本发明采用两种无机盐作为复合催化剂，其协同催化效率较单独催化效率高。

（3）本发明的制备方法具有反应条件温和，能耗低、选择性高等特点，反应过程中没有酸的添加，避免了设备腐蚀，具有环境友好性，降低糠醛的生产成本。

附图说明

图1为实施例1制备的糠醛的质谱图。

图2为糠醛的标准质谱图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但是本发明的实施方式不局限于此。

实施例1

（1）将1g木糖溶解于水和二甲基亚砜混合体系，其中水和DMSO的体积分别为15mL，然后加入SnCl₄/LiCl复合盐，复合盐与木糖的摩尔比为0.5：1，其中SnCl₄和LiCl的质量分别为0.93g和0.03g，SnCl₄占无机盐总量的摩尔分数为0.8。在130℃下反应360min。