[发明专利]一种利用微反应装置连续催化木质素单体结构中醚键的断裂方法

说明书

本发明公开了一种利用微反应装置连续催化木质素单体结构中醚键的断裂方法，包括以下步骤：(1)溶液A由有机硅烷溶于第一有机溶剂配制得到；(2)溶液B由木质素单体溶于第二有机溶剂配制得到；(3)将溶液A和溶液B分别同时泵入微反应装置中的微混合器中进行混合，然后流入微反应装置中的微反应器中进行反应制备得到酚类和苄醇类化合物；其中，所述微反应器中填充催化剂。本发明所需的原料易得且稳定性较好，反应过程安全性高，利用金属铜类化合物作为催化剂，对木质素单体结构中的醚键进行催化断裂反应，能够高效的生成酚类和苄醇类化合物；微通道反应器因其良好的混合和传热性能，适用于此类裂解反应。

技术领域

本发明涉及一种醚键的断裂方法，特别涉及一种利用微反应装置连续催化木质素单体结构中醚键的断裂方法。

背景技术

木质素是来源于木质纤维素的一种重要的可再生生物质资源，可用于制备化学品和燃料。由于木质素本身结构的复杂性和稳定使其难以有效利用。目前大量的制浆和造纸工业的木质素没有得到有效利用，大部分用于燃烧供能，并且造成了一定程度的环境污染。为了保护环境、实现可持续发展，催化转化木质素制备高附加值化学品成为了研究的热点。木质素转化的研究众多，但是进展依然相对缓慢。目前主要的转化方法包括碱催化解聚、酸催化解聚、热化学转化、加氢处理解聚，氧化解聚等。由于加氢处理木质素可以获得低聚合木质素、酚类等有价值的化学品和制备烃类燃料，是目前研究的热点和最有效的方法之一。

木质素是甲氧基化苯丙烷单元的无定形聚合物，主要通过醚键连接，其中含量最多的是苯丙烷单元β位的醚键。β位的醚键稳定性相对较弱，因此通过催化断裂此处的醚键是木质素裂解的常用方法。早在19世纪40年代，镍基催化剂就已经应用于木质素的加氢、氢解反应。Wenkert等报导了镍化合物和格氏试剂高效催化氢解芳基碳氧键的研究结果。Lercher等报导的Ni/SiO₂催化剂，能在水相中催化断裂芳香基的碳氧键。与之前报导的均相催化体系不同，该催化剂可以在水相中使用，但是，在断裂碳氧键的同时发生了苯环的加氢，在产物中能检测到环己醇的存在。在催化剂中引入第二种金属可以有效的提升催化效果。大连物理化学研究所张涛教授等人发现Ni-W₂C负载在碳上制备的催化剂，不但可以催化纤维素转化到乙二醇，还可以催化木质素得到单酚类，产率可以达到46.5％。此外，镍与金属钛、金、钯、铑、钌等的共同催化木质素氢解效果逐渐被发现。上世纪八十年代，钼氧化物、钼硫化物、钼氮化物和钼碳化物已用于催化木质素及其模型物的加氢脱氧反应。在氧化钼催化的木质素模型物加氢脱氧的反应中，氧化钼优先断裂Ph-O-Me键中酚氧键。除了金属镍与金属钼之外，金属钯、铂、钌、铑、铱等均被发现拥有优异的催化性能。

尽管众多的催化方法被发现可以用来催化木质素中醚键的断裂，但这些方法都需要氢气的参与，在实际的生产中面临着诸多的问题。首先是安全问题，大量的氢气使用存在巨大的安全隐患。其次，反应的转化效率有待提升，并且在后续的分离过程上存在难点。

发明内容

发明目的：为解决现有技术中存在的使用氢气危险性大，催化剂对木质素结构裂解效果差、连续生产、分离效果差等问题，本发明提供了一种利用微反应装置连续催化木质素单体结构中醚键的断裂方法。

技术方案：本发明所述一种利用微反应装置连续催化木质素单体结构中醚键的断裂方法，包括以下步骤：

(1)溶液A由有机硅烷溶于第一有机溶剂配制得到；

(2)溶液B由木质素单体溶于第二有机溶剂配制得到；

(3)将步骤(1)所述溶液A和步骤(2)所述溶液B分别同时泵入微反应装置中的微混合器中进行混合，然后流入微反应装置中的微反应器中进行反应，制备出相应的酚类与苄醇类化合物；其中，所述微反应器中填充催化剂。