[发明专利]一种用于合成乙酰丙酸酯的催化剂及其应用

说明书

一种用于合成乙酰丙酸酯的催化剂及其应用，催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）称取钙基蒙脱土，加入蒸馏水、造纸黑液，加入酸，至混合液的pH为6~7，球磨3~5 h，干燥，得到木质素/蒙脱土复合物；（2）将木质素/蒙脱土复合物在200～600℃炭化1～6 h；（3）将蒙脱土基木质素炭材料和磺化剂混合，磺化，水洗，抽滤，干燥，即得。本发明的催化剂，原料来源广，成本低，为造纸黑液的综合利用开辟了一条新途径，降低合成乙酰丙酸酯催化剂的成本，同时能实现废弃资源的充分利用，所得到的乙酰丙酸酯类化合物可广泛的应用于食品添加剂、香精香料、化学反应中间体以及汽油、柴油添加剂等行业，经济效益将极为可观。

技术领域

本发明属于催化合成领域，涉及一种用于合成乙酰丙酸酯的催化剂及其应用。

背景技术

乙酰丙酸酯类化合物是一种同时含羰基和酯基的多官能团化合物，能够发生还原、水解、缩合等反应，从而可衍生出多种化学品。它不仅应用于香料、溶剂、油品添加剂和增塑剂等，也是合成医药及各种化工产品的重要原料。

从生物质资源出发合成乙酰丙酸酯类化合物被认为是该领域最有前景的方法之一。该方法也是先要将生物质转化为乙酰丙酸，然后在催化剂作用下与醇发生酯化反应，进而生成乙酰丙酸酯。所以如何获得高产率乙酰丙酸酯，其关键主要还是集中在催化剂上。在早期的研究中，主要采用无机酸催化乙酰丙酸发生酯化反应得到乙酰丙酸酯，并能获得较高的产率。但反应过程存在诸如催化剂不可回收、产物难分离、环境污染重等问题。近年来，利用固体酸作为催化剂已经取得了一定的进展。目前国内外报道的固体酸催化剂主要有负载十二磷钨酸的蒙脱土、负载 TiO₂/SO₄^2-的分子筛、强酸性树脂等。[Dharne S., BokadeV. V. Esterification of levulinic acid to n-butyl levulinate overheteropolyacid supportedon acid-treated clay. J. Nat. Gas Chem., 2011, 20:18-24.何柱生，赵立芳。分子筛负载TiO₂/SO₄^2-催化合成乙酰丙酸乙酯的研究. 化学研究与应用，2001，13(5) : 540-542.王树清，高崇，李亚芹。强酸性阳离子交换树脂催化合成乙酰丙酸丁酯.上海化工，2005，30(4) : 14-16.] 它们的原料成本和制造费用都相当高，成为影响该领域催化技术进步的因素之一。

造纸黑液，为纸工业的碱法(烧碱法和硫酸盐法)制浆工艺产生的废水，其中含有大量的木质素，呈黑褐色，故称作黑液。黑液中含有大量的悬浮性固体、有机污染物和有毒物质，直接排放到水体中会造成严重的污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种用于合成乙酰丙酸酯的催化剂及其应用，所述催化剂用于合成乙酰丙酸酯类化合物，催化效果好，产物选择性高，生产成本低。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种用于合成乙酰丙酸酯的催化剂，其制备方法，包括以下步骤：

（1）称取钙基蒙脱土500 g，加入 1000-2500 mL 蒸馏水，再加入造纸黑液，造纸黑液中的木质素和钙基蒙脱土的质量比为1～2:1，搅拌下加入物质的量浓度小于2 mol/L的酸(加入酸，是用来中和造纸黑液里面的NaOH，酸的浓度太高容易造成木质素炭化)，至混合液的pH为 6~7，球磨 3 ~5 h，干燥，得到木质素/蒙脱土复合物；

（2）将步骤（1）所得木质素/蒙脱土复合物在200～600℃炭化1～6 h，得蒙脱土基木质素炭材料；