[发明专利]利用生物质糖水解加氢酯化合成4-羟基戊酸甲酯的方法

摘要

本发明公开了一种利用生物质糖水解加氢酯化合成4-羟基戊酸甲酯的方法。该方法包括糖酸水解、加氢还原和酯化反应三个步骤；酸水解是将生物质糖加入到固体酸与水或固体酸、水与不溶于水的有机溶剂的反应体系中，反应后得到甲酸和乙酰丙酸产物；反应产物冷却到后，过滤固体酸，通入氢气，在固体加氢催化剂下催化甲酸和乙酰丙酸发生同步加氢还原反应，生成产物甲醇和4-羟基戊酸；加氢反应产物冷却后过滤加氢催化剂，在酯化催化剂催化下甲醇和4-羟基戊酸发生酯化反应，生成4-羟基戊酸甲酯。本发明方法能实现生物质糖的清洁高值化转化生产4-羟基戊酸甲酯，产物得率高，不产生污染、工艺路线简短，有利于推动生物质能源技术的大规模工业化。

主权项

1、一种利用生物质糖水解加氢酯化合成4-羟基戊酸甲酯的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)生物质糖的酸水解反应：将葡萄糖加入到双相或者多相反应体系中，在搅拌速率为200～350r·min-1，温度为125～175℃条件下，葡萄糖的酸水解反应1～4h，得到甲酸和乙酰丙酸；所述双相反应体系由固体酸与水组成；所述多相体系由固体酸、水和不溶于水的有机溶剂组成，其中不溶于水的有机溶剂与水的体积比为1～20∶1；所述不溶于水的有机溶剂为甲基异丁基酮或丁醇；所述双相或者多相反应体系中的固体酸为SO42-/WxOy型固体酸、杂多酸固体酸、负载型金属氧化物型固体酸中的一种；葡萄糖加入量与双相或者多相反应体系中液相的重量体积比为1g∶5～20ml；按重量比计，固体酸加入量为反应物葡萄糖重量的1％～10％；所述液相为水或水与有机溶剂；(2)加氢还原反应：将步骤(1)反应产物经冷却至95℃～室温，过滤固体酸后，加入到含有固体加氢催化剂与氢气的反应体系中，在温度为95～155℃，氢压为1～2.5MPa和搅拌速率为250～400r·min-1条件下，反应1～3h催化加氢还原反应生成甲醇和4-羟基戊酸；所述固体加氢催化剂为Ru/C、Pt/C和Pd/C催化剂中的一种，固体加氢催化剂加入量为该步骤反应物甲酸与乙酰丙酸重量和的1％～12％；(3)酯化反应：步骤(2)所得产物甲醇和4-羟基戊酸经冷却至95℃～室温，过滤固体加氢催化剂，加入到酯化催化剂与氢气的反应体系中，在温度为125～210℃，氢压为1.5～3.5MPa和搅拌速率为250～350r·min-1条件下，进行催化酯化反应2～4h，生成生物燃料化合物4-羟基戊酸甲酯；所述酯化催化剂为Ru-Pd/γ-AI2O3、Ru/C和Pd/C催化剂中的一种，酯化催化剂加入量为该步骤反应物甲醇与4羟基戊酸重量和的2％～10％。