[发明专利]通过两相反应体系调控产物选择性的木糖转化方法

说明书

本发明公开了一种通过两相反应体系调控木糖转化产物选择性的方法，所述方法中在水/油两相体系中，氢气气氛下，反应温度为120～250℃，氢气压力为1.0～10.0MPa，搅拌反应1.0～24h，在酸催化剂和加氢催化剂共同催化下木糖进行一锅转化，获得一系列反应产物。根据本发明的所述方法采用农林废弃物中的木糖为原料，原料来源广泛，可降低生产成本，反应路线短，另外根据本发明的方法无需改变催化剂，通过调节两相体系组成就能实现调控木糖一锅转化的反应产物，操作性好、可控性强。

技术领域

本发明涉及化学合成领域，具体而言，涉及一种一锅法转化木糖，特别是通过两相反应体系调控木糖转化产物选择性的方法。

背景技术

石油化工C5组分来源困难制约着C5化学品的发展，人们尝试以常见和易得的有机化学品为原料来制备C5化学品。比如，中国专利CN102180769A公开以正丁醛和多聚甲醛为原料制备1,2-戊二醇的路线。中国专利CN1594259和欧洲专利EP306876采用己二酸脱羧环化制备环戊酮。中国专利CN105624214A中以1-羟基-2-戊酮为底物生物法可制备1,2-戊二醇。但这些方法仍受到原料、环保、工艺路线等因素的限制。因此，以来源广泛、价格低廉的可再生生物质资源为原料制备C5化学品将具有重要的经济意义和应用前景。

农林废弃物(如玉米芯、甘蔗渣、棉籽壳)的水解能制备含五个碳原子的糠醛，糠醛的下游产品包括糠醇、四氢糠醇、环戊酮、1,2-戊二醇、1-羟基-2-戊酮和1,5-戊二醇，这些C5化学品具有广泛的应用前景。比如，1,5-戊二醇具有直碳链结构，可作为聚酯和聚氨酯的单糖。1,2-戊二醇是杀菌剂丙环唑的关键原料，还广泛用于化妆品领域。1-羟基-2-戊酮加氢能制备1,2-戊二醇。糠醛多半用于生产糠醇，而糠醇中有80％～90％用于生产呋喃树脂，少部分糠醇用于生产香料、香味剂、农药中间体。四氢糠醇主要用作溶剂和化学中间体，如农药溶剂、工业及家用清洁剂、脱漆剂等。环戊酮主要应用于医药、香料及橡胶合成等工业。因此以农林废弃物制备C5化学品吸引了越来越多的关注。

中国专利CN105622347A公开了采用Rh或Pd基催化剂，以水为溶剂，以木糖制备1,2-戊二醇的方法，1,2-戊二醇的最高收率为46％。中国专利CN103261184A中以液体酸为催化剂在水和油相混合体系中，以葡聚糖和木聚糖为原料制备糠醛，糠醛的收率为79％。以糠醛的加氢产物四氢糠醇氢解制备1,5-戊二醇，在Ir-NbOx/SiO₂催化剂上，1,5-戊二醇的收率为90％(中国专利CN103848719A)。文献(Green Chemistry,2014,16(8):3942-3950)报道了木糖在Pt/ZrO₂催化作用下一步合成糠醇的方法。然而现有的方法中，有些C5化学品经多步才能制得，并且每种化学品都需要在特定的催化剂和体系中才能生成，生产工艺复杂，工艺可调控性差。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供用于通过两相反应体系调控产物选择性的木糖转化方法。在该方法体系中无需改变催化剂，通过改变反应体系的组成，就能调控木糖一锅转化为糠醛、糠醇、四氢糠醇、环戊酮、1,2-戊二醇、1-羟基-2-戊酮、1,4-戊二醇和1,5-戊二醇等产物。

根据本发明的转化方法，该方法包括以下步骤：

在水/油两相体系中，氢气气氛下，反应温度为120～250℃，氢气压力为1.0～10.0MPa，搅拌反应1.0～24h，在酸催化剂和加氢催化剂共同催化下木糖进行一锅转化，获得一系列反应产物。

其中，所述水/油两相体系，包括水相和油相，所述水相为水；所述油相选自2-甲基四氢呋喃、2,5-二甲基四氢呋喃、正己烷中的至少一种。

优选地，所述水相可以进一步包括选自四氢呋喃、叔丁醇、异丙醇、γ-戊内酯中的至少一种的有机溶剂。所述有机溶剂与水的质量比为0.5:1至9:1，优选为1:1至9:1，更优选为1:1至5:1。