[发明专利]一种由生物质选择性制备噻吩类化合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及到有机物制备领域，特别涉及一种由生物质选择性制备噻吩类化合物的方法。

背景技术

生物质碳水化合物是自然界存在最多、分布最广的一类重要的有机化合物，主要由碳、氢、氧所组成，葡萄糖、蔗糖、淀粉和纤维素等都属于糖类化合物。随着全球范围内煤和石油资源的消耗和污染问题的日益严重，人们寻找一种可再生的、洁净能源的需求越来越迫切。相比于化石能源，生物质能源具有分布广、总量大、无污染、可再生的特点。此外，废弃蛋白、城市有机垃圾等废弃物大量流失，未得到有效利用，造成极大的资源浪费和环境污染。生物质资源是有机碳的唯一可持续来源，也是唯一可以转化为液体燃料的可再生资源。所以，生物质越来越受到人们的关注。

生物质热解尤其是快速热解可以得到高附加值的液体燃料和化学品，被认为是利用生物质的最有效的方式之一。选择性催化热解是在加入催化剂的条件下使生物质定向热解从而提高一种或者几种产物的产率。

噻吩具有芳香性，与苯相似，噻吩在许多场合可代替苯，用作制取染料和塑料的原料，噻吩也可用作溶剂。其衍生物α-噻吩衍生物广泛应用于合成医药、农药、染料、化学试剂、高分子助剂等；带有噻吩环的抗生素比苯基同系物具有更好的疗效。一些消炎镇痛新药，如对羟麻黄碱、舒洛芬、噻布洛酸、噻洛芬酸、苯噻啶、舒芬太尼等10余种疗效显著的消炎镇痛药均为噻吩的衍生物。噻吩的衍生物还可以用于合成解痉挛药替喹溴胺、驱虫药噻乙吡啶、抗胆碱药环己甲醇、利尿药阿唑噻米、氯吡咯、抗胆胺药噻哌苯胺、噻苯二胺、美沙吡啉、噻吩二胺等数百种药物。β-噻吩衍生物与α-噻吩衍生物-样，主要用途也是药物合成，由于β-噻吩有特殊的活性，在新药开发中充当着重要角色。很多含有β-噻吩衍生物的新药均属于疗效显著、结构新颖的特效药，如抗生素最新药物配能系列，多种配能类新药均含有β-噻吩衍生物；再如羧酸苄酯噻吩青霉素、替卡西林、替卡西林钠、羧酸对硝基苄酯噻吩青霉素、肾上腺素药物等。当前噻吩的制备方法一般有：1)气相催化法，由丁烯、丁二烯、正丁醇、丁烯醛连续与二硫化碳或二氧化硫在碱促进的金属氧化物催化剂存在下于500℃反应，得到噻吩及其衍生物；2)由呋喃或甲基呋喃与二硫化碳在杂多酸催化下于400℃反应；3)丁烷与硫气相混合，于600℃快速反应；4)在氧化铁存在下，乙炔通过加热至300℃的黄铁矿反应；5)工业上，噻吩用丁烷与硫作用制取，丁烷首先脱氢，然后再与硫关环，形成噻吩。

本发明是一种通过对催化剂、反应条件的调控催化热解生物质选择性制备噻吩类化合物的方法。

发明内容

本发明的一个实施方案提供了一种由生物质选择性制备噻吩类化合物的方法，所述方法包括如下步骤：

将生物质和酸性催化剂进料至反应器；在所述反应器中，在含反应性硫化合物气体的存在下，在加热条件下，使所述生物质进料在催化剂的催化下进行反应，产生包含一种或多种含硫芳香性化合物的反应体系流，收集液体，检测其中噻吩类化合物中的收率，80％以上为噻吩类化合物，优选85％以上，再优选90％以上，最优选90％以上为噻吩类化合物。

在本发明的一个实施方案中，含反应性硫化合物气体为含有硫化氢、二硫化碳等的气体。

在本发明的一个实施方案中，噻吩类化合物包括噻吩、2-甲基噻吩、3-甲基噻吩、2,5-二甲基噻吩，乙基噻吩等。

在本发明的一个实施方案中，所述酸性催化剂包括固体酸、具有酸性的金属盐类、硫酸、硝酸、盐酸等，或者这些酸与其他液体酸的混合物。

在本发明的一个实施方案中，所述反应器中的反应温度为200℃至800℃，优选300℃至700℃，更优选300℃至650℃，最优选300℃至650℃。

在本发明的一个实施方案中，所述酸性催化剂为硫酸与其他的液体酸的混合物。

在本发明的一个实施方案中，所述其他液体酸优选为盐酸、除氯化铬外的路易斯酸、硼酸或有机酸等，所述有机酸优选为甲酸、乙酸、碳酸、草酸。

在本发明的一个实施方案中，所述酸性催化剂为液体，所述生物质与所述酸性催化剂的比例为1g∶0.1ml-1g∶1L，优选1g∶1ml-1g∶1L，再优选1g∶10ml-1g∶1L，更优选1g∶10ml-1g∶100ml，其中所述酸性催化剂的浓度为0.001M-18M，优选0.001M-3M，再优选0.01M-3M，更优选0.05M-3M。