[发明专利]一种利用纤维素制备羟基丁酮的方法

说明书

本发明提供一种利用纤维素制备羟基丁酮的方法。包括：将纤维素置于水中，在氢气气氛和催化剂的作用下，反应，得到1‑羟基‑2‑丁酮和3‑羟基‑2‑丁酮。所述催化剂由组分A和组分B组成；组分A为钨基化合物(主要活性组分)，组分B通过将8、9、10族过渡金属铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂中的一种或几种作为第二金属组分负载于一种或多种多孔材料上制备得到。催化剂能够在200‑260℃，反应体系初始压力为20atm－80atm的水热条件下实现纤维素高效、高选择性、高收率催化转化为1‑羟基‑2‑丁酮。与现有的1,2‑丁二醇为反应原料的1‑羟基‑2‑丁酮的工业合成路线相比较，本发明所提供的反应具有原料为可再生资源、反应过程绿色环境友好、产物附加经济价值高。

技术领域

本发明属于有机合成领域，具体涉及一种利用纤维素制备羟基丁酮的方法。

背景技术

生物质作为一种广泛存在的可再生碳资源，被认为可以替代化石资源制备液体燃料和化学品。在生物质中，纤维素是主要组分，其有效转化是生物质利用的关键。纤维素是葡萄糖通过糖苷键聚合而成的高分子，将其解聚为小分子量的平台分子，再将它们转化为其它重要的化学品是纤维素转化的一条可行途径。

多元醇被视为纤维素转化的一类重要平台分子，目前从纤维素出发合成多元醇的方法比较有限。已有的方法主要集中在山梨醇和甘露醇等六碳多元醇的生产上，采用酸水解纤维素再耦合Ru/C等加氢催化剂。从纤维素出发也可获得二碳和三碳(C₂-C₃)等低碳数的多元醇。比如采用碳化钨(W₂C)和镍(Ni)为催化剂，纤维素直接转化得到了乙二醇；采用WO₃和Ru/C催化剂，得到了丙二醇。但类似的纤维素直接转化为四碳(C₄)化合物的方法欠缺，较高产率获得1-羟基-2-丁酮和3-羟基-2-丁酮还未见报道。

1-羟基-2-丁酮可用于合成抗结核药乙胺丁醇等，是一类非常重要的有机中间体。3-羟基-2-丁酮(乙偶姻)作为一种具有令人愉快的香味物质，广泛应用于食品行业中。同时，作为美国能源部优先开发的平台化合物，3-羟基-2-丁酮也广泛应用于制药、化工等领域。

发明内容

本发明提供一种制备羟基丁酮的方法，即，以纤维素为原料一锅反应生产1-羟基-2-丁酮和3-羟基-2-丁酮的新方法。

本发明所提供的制备1-羟基-2-丁酮和3-羟基-2-丁酮的方法，包括如下步骤：

将纤维素置于水中，在氢气气氛和催化剂的作用下，反应，得到1-羟基-2-丁酮和3-羟基-2-丁酮。

上述方法中，所述催化剂由组分A和组分B组成；

所述组分A为钨基化合物(主要活性组分)，

所述钨基化合物具体可为WO₃；所述WO₃可为块状WO₃或粉状WO₃；

所述组分B通过将8、9、10族过渡金属中的一种或几种作为第二金属组分负载于一种多孔材料载体或几种多孔材料构成的复合载体上制备得到，

其中，所述8、9、10族过渡金属可选自：铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂等，

所述多孔材料可选自：氧化钛、氧化铝、氧化硅、氧化锆、氧化铌、氧化锡、活性炭等；

第二金属组分在多孔材料上的负载量(质量百分比含量)可为0.5％-4％；