[发明专利]一种含双酮结构的木质素降解产物的制备方法

说明书

本发明提供了一种含双酮结构的木质素降解产物的制备方法，是以保留醚键结构的木质素为原料，以低共熔溶剂为反应溶剂，去离子水为反相溶剂，乙酸乙酯为萃取溶剂，在反应温度为80‑120℃的条件下处理1‑6小时直接降解木质素，获得含双酮结构的木质素降解产物。该产物可应用于医药、香精香料、化学合成等行业，具有更高的附加值和经济效益。本发明制备的低共熔溶剂具有价格便宜、无毒、可回收、生物相容性好、化学稳定性好、且制备过程简单等优点；该方法处理条件温和、提取工艺简单、反应易于控制，具有良好的发展前景及工业应用价值。

技术领域

本发明属于木质素资源增值转化利用技术领域，具体涉及一种即以酸性低共熔溶剂为溶剂溶解木质素，在该体系下直接降解木质素以制备双酮类化学品的含双酮结构的木质素降解产物的制备方法。

背景技术

随着化石资源的枯竭、能源需求的增加和环境污染的日益加剧，开发和利用可再生资源成为社会发展的必然趋势。木质素是构成生物质的三大组分之一，是最丰富的天然芳香族高分子聚合物。目前木质素是造纸工业、生物质炼制在分离出纤维素或半纤维素后产生的主要副产物。由于木质素本身结构和性质的复杂性，传统的工业过程通过燃烧木质素获取能量，这造成严重的资源浪费和环境污染等问题。近年来将木质素增值转化为以精细化工品为代表的高价值化合物成为研究热点。然而，当前木质素降解过程经常用到强酸、强碱或催化剂，反应时间长，反应要在高温高压等苛刻条件下进行。

有现有技术公开了以木质素为原料，碳基固体酸为催化剂、水为反应溶剂，在反应温度为160-240℃的条件下降解木质素以制备酚类化学品。又有现有技术公开了以1-丁基-3-甲基咪唑三氮唑盐为溶剂溶解木质素，在反应温度为140-200℃的条件下氧化降解木质素以制备香草醇。又有现有技术公开了将经过磺化处理的木质素溶于低共熔溶剂中形成均相体系，在三电极构成的电解槽，反应1-24小时条件下电催化氧化降解木质素以生产香草醛和愈创木酚。

然而上述现有技术至少存在以下缺点：反应时间较长，反应温度较高，反应溶剂会产生腐蚀设备和环境污染等问题。电化学降解木质素的成本较高，工艺复杂，增加了运营成本，限制了其工业化的发展。当前木质素降解产物主要是醇类、酚类和醛类等化学品，然而木质素降解为酮类化学品很少研究，尤其是双酮类化学品。

发明内容

鉴于目前木质素增值转化利用中出现的问题和缺陷，本发明的目的在于提供一种含双酮结构的木质素降解产物的制备方法，该制备方法具有成本低廉、条件温和、可循环利用及对环境友好的优点。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

依据本发明提出的一种含双酮结构的木质素降解产物的制备方法，包括以下步骤：

1)将氢键受体与氢键供体按照1:1至1:5的摩尔比混合，在50-100℃下加热，搅拌转速为100-300rpm，直至溶解得到均一透明溶液的低共熔溶剂体系；

2)以保留醚键结构的木质素为原料，以步骤1)中制备的低共熔溶剂为反应溶剂，将木质素和反应溶剂按1:10至1:20的固液质量比放入压力管中，反应温度为80-120℃，搅拌转速为300-500rpm，反应时间为1-6小时，得到木质素和低共熔溶剂的混合液；

3)等反应完成后，混合液冷却至室温，以去离子水为反相溶剂，离心收集析出不溶木质素，即为再生木质素；通过有机溶剂萃取上层清液中的可溶木质素，分离有机相和水相，在35-45℃下减压蒸馏除去有机溶剂，即得到含双酮结构的木质素降解产物。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现：

优选的，前述含双酮结构的木质素降解产物的制备方法，其中步骤2)中，所述保留醚键结构的木质素选自从杨木、桉木、松木和玉米芯中的至少一种分离的仍保留醚键结构的碱木质素、有机溶剂木质素。