[发明专利]一种木质素降解的方法

说明书

本发明公开了一种木质素降解的方法，该方法以水为溶剂，在惰性气体保护下，将木质素在双铑催化剂或三联吡啶三氯化铑催化剂和碱的作用下100～120℃反应10～60小时，即可完成木质素的降解。与现有方法相比，本发明不需要额外的氢源，以水作为溶剂，反应条件较为温和，操作简单，绿色环保，减少了环境污染，反应产率高，工业化生产成本低。

技术领域

本发明属于生物质转化技术领域，具体涉及一种木质素降解的方法。

背景技术

随着社会的快速发展，环境污染和资源枯竭是人类面临的两大难题。过去几十年人类过分依赖化石燃料，而化石燃料又是不可再生的，因此开发新型的、可持续的能源显得尤为重要。生物质是可再生的有机物，它具有低污染、分布广泛等优点，是化石燃料的理想替代品。生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，人们对纤维素和半纤维素的转化利用研究的比较深入，近年来木质素的研究成为热点。催化降解是较理想的木质素转化途径，已报道的降解木质素的催化剂有Ru(J.Am.Chem.Soc.2010,132,12554-12555)、Ir(Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,10160-10163)、V(Angew.Chem.Int.Ed.2010,49,3791-3794)、Ti(Organometallics.2012,31,7625-7628)、Re(RSC Adv.,2015,5,84967-84973)、Ni/C(Energy Environ.Sci.,2013,6,994-1007)、Pd/C(ChemCatChem.2014,6,179-184)、Pt(Green Chem.,2013,15,3049-3056)等金属催化剂。以下具体介绍几种关于木质素降解的方法：

(1)均相催化木质素降解

2010年，Robert G.Bergman和Jonathan A.Ellman报道了RuH₂(CO)(PPh₃)₃催化降解木质素的体系(J.Am.Chem.Soc.2010,132,12554-12555)(式1-1)。该体系以钌的配合物RuH₂(CO)(PPh₃)₃为催化剂，Ph-xantphos作为配体，甲苯为溶剂，135℃条件下反应4h，实现了木质素模型化合物的催化降解，得到酮和酚类化合物。该体系还可以催化降解与木质素类似的聚合物(式1-2)，分离收率达到99％。只是反应条件不同，催化剂的用量增加五倍，溶剂换成了1,4-二氧六环，温度升高到175℃。

(2)非均相催化木质素降解

2014年，Joseph S.M.Samec课题组也报道了一例Pd/C催化降解木质素β-O-4模型化合物的体系(ChemCatChem.2014,6,179-184)(式1-3)。该体系以MTBE和水的混合液为溶剂，甲酸铵作为氢源，空气氛围80℃条件下就可以高效催化断裂碳氧键，得到酮和酚类化合物。断键产物的类型随着甲酸铵用量的变化而变化，当甲酸铵的用量为1eq时，反应1h得到对苯乙酮和愈创木酚；当甲酸铵2.5eq时，反应2h得到苯乙酮氢化产物1-苯基乙醇和愈创木酚；而当甲酸铵的用量是1eq，甲酸的用量为1eq时，反应3h则得到苯乙烷和愈创木酚。该体系可以降解合成的类似木质素的聚合物，也可以降解真实木质素。

(3)光催化木质素降解