[发明专利]一种生物质基香草醛制备2-甲氧基-4-甲基苯酚的方法

说明书

本发明提供了一种生物质基香草醛制备2‑甲氧基‑4‑甲基苯酚的方法。该方法将香草醛、催化剂和溶剂加入在反应釜内，在反应釜内进行化学反应后，得到所要的2‑甲氧基‑4‑甲基苯酚，催化剂为氮掺杂中空碳球负载非贵金属Co催化剂，该催化剂的主体结构为中空碳球，该中空结构上作为载体，其上负载有金属粒子，由于其表面具有介孔结构，能够为香草醛的加氢脱氧反应提供独特的限域效应，不仅能够稳定金属纳米颗粒，提高催化剂的稳定性，同时能形成强烈的金属‑载体相互作用，有效改变金属表面的电子性质，进而可以增强香草醛、中间体香草醇在催化剂表面的吸附和活化，提高香草醛加氢脱氧制备2‑甲氧基‑4甲基苯酚的选择性。

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种生物质基香草醛制备2-甲氧基-4-甲基苯酚的方法。

背景技术

随着现代化社会的迅速发展，预计未来几十年对于能源的需求还将进一步增加。目前，对于能源的供给，还主要依赖于化石能源，但化石能源的过渡开采和利用，不仅会导致资源枯竭问题，也会带来一系列的环境问题，因此必须找到能够替代或减少化石能源利用的一种新型绿色能源来解决现代社会发展对于能源需求的这个问题。生物质作为一种天然的可再生资源，近年来受到了广泛的关注，因为它能有效地转化为各种化学品和燃料，可以有效地解决当前的能源和环境问题。生物质热解或液化得到的生物油能量密度高、储存方便，可作为液体燃料替代化石燃料为了提高生物油的质量，目前许多学者都将重点放在了生物油模型化合物的加氢脱氧(HDO)研究上，特别是对酚类化合物和木质素模型化合物的研究。其中香草醛具有生物油中代表性的官能团，包括酚羟基和甲氧基。香草醛经HDO处理后可转化为高附加值的2-甲氧基-4-甲基苯酚，是一种有潜力的液体生物燃料，是香料和药材的重要中间体。但由于香草醛分子中含有多种功能基团，所以对2-甲氧基-4-甲基苯酚选择性的控制仍具有一定挑战。香草醛加氢脱氧制备2-甲氧基-4-甲基苯酚的过程如下：(1)香草醛加氢生成香草醇；(2)香草醇脱氧生成目标产物2-甲氧基-4-甲基苯酚，具体反应路径如图1所示，为了实现香草醛高效转化为2-甲氧基-4-甲基苯酚，其中催化剂的制备与选择至关重要。

目前，香草醛加氢脱氧生成2-甲氧基-4-甲基苯酚，已经有Ru、Pd、Au、Pt和Rh等贵金属负载于活性炭或其它各类载体的催化剂用于此反应，但这些贵金属催化体系不仅具有苛刻的反应条件，比如高温、高压，而且催化剂的活性金属组分为贵金属，成本较高，不利于工业化生产。因此，迫切需要研发价格低廉和高效稳定的新型非贵金属纳米催化剂来实现香草醛向2-甲氧基-4-甲基苯酚的高选择性转化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种生物质基香草醛制备2-甲氧基-4-甲基苯酚的方法，以解决现有技术中催化剂的活性金属组分为贵金属，成本较高，不利于工业化生产的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种生物质基香草醛制备2-甲氧基-4-甲基苯酚的方法，包括以下步骤：

混合香草醛、催化剂和反应溶剂，通过氢气置换反应体系内的气氛，在90～180℃下反应，反应气氛为氢气，反应后生成2-甲氧基-4-甲基苯酚；

所述催化剂为掺杂有氮的中空碳球，所述中空碳球上负载有金属Co纳米颗粒。

本发明的进一步改进在于：

优选的，反应压力为1～5MPa。

优选的，反应时间为0.5～2.4h。

优选的，香草醛和催化剂的质量比为(3～15):1。

优选的，所述反应溶剂为二氧六环、四氢呋喃、甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、异丙醇、异丁醇、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺和水中的任意一种。