一種由生物質選擇性制備噻吩類化合物的方法技術

本發明專利技術涉及一種由生物質選擇性制備噻吩類化合物的方法，所述方法包括如下步驟：將生物質和酸性催化劑進料至反應器；在所述反應器中，在含反應性硫化合物氣體的存在下，在加熱條件下，使所述生物質進料在催化劑的催化下進行反應，產生包含一種或多種含硫芳香性化合物的反應體系流，收集液體，簡單分離得到噻吩類化合物。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術涉及，所述方法包括如下步驟：將生物質和酸性催化劑進料至反應器；在所述反應器中，在含反應性硫化合物氣體的存在下，在加熱條件下，使所述生物質進料在催化劑的催化下進行反應，產生包含一種或多種含硫芳香性化合物的反應體系流，收集液體，簡單分離得到噻吩類化合物。【專利說明】
本專利技術涉及到有機物制備領域，特別涉及。
技術介紹
生物質碳水化合物是自然界存在最多、分布最廣的一類重要的有機化合物，主要由碳、氫、氧所組成，葡萄糖、蔗糖、淀粉和纖維素等都屬于糖類化合物。隨著全球范圍內煤和石油資源的消耗和污染問題的日益嚴重，人們尋找一種可再生的、潔凈能源的需求越來越迫切。相比于化石能源，生物質能源具有分布廣、總量大、無污染、可再生的特點。此外，廢棄蛋白、城市有機垃圾等廢棄物大量流失，未得到有效利用，造成極大的資源浪費和環境污染。生物質資源是有機碳的唯一可持續來源，也是唯一可以轉化為液體燃料的可再生資源。所以，生物質 越來越受到人們的關注。生物質熱解尤其是快速熱解可以得到高附加值的液體燃料和化學品，被認為是利用生物質的最有效的方式之一。選擇性催化熱解是在加入催化劑的條件下使生物質定向熱解從而提高一種或者幾種產物的產率。噻吩具有芳香性，與苯相似，噻吩在許多場合可代替苯，用作制取染料和塑料的原料，噻吩也可用作溶劑。其衍生物α-噻吩衍生物廣泛應用于合成醫藥、農藥、染料、化學試劑、高分子助劑等；帶有噻吩環的抗生素比苯基同系物具有更好的療效。一些消炎鎮痛新藥，如對羥麻黃堿、舒洛芬、噻布洛酸、噻洛芬酸、苯噻啶、舒芬太尼等10余種療效顯著的消炎鎮痛藥均為噻吩的衍生物。噻吩的衍生物還可以用于合成解痙攣藥替喹溴胺、驅蟲藥噻乙吡啶、抗膽堿藥環己甲醇、利尿藥阿唑噻米、氯吡咯、抗膽胺藥噻哌苯胺、噻苯二胺、美沙吡啉、噻吩二胺等數百種藥物。噻吩衍生物與α-噻吩衍生物-樣，主要用途也是藥物合成，由于噻吩有特殊的活性，在新藥開發中充當著重要角色。很多含有噻吩衍生物的新藥均屬于療效顯著、結構新穎的特效藥，如抗生素最新藥物配能系列，多種配能類新藥均含有噻吩衍生物；再如羧酸芐酯噻吩青霉素、替卡西林、替卡西林鈉、羧酸對硝基芐酯噻吩青霉素、腎上腺素藥物等。當前噻吩的制備方法一般有:1)氣相催化法，由丁烯、丁二烯、正丁醇、丁烯醛連續與二硫化碳或二氧化硫在堿促進的金屬氧化物催化劑存在下于500°C反應，得到噻吩及其衍生物；2)由呋喃或甲基呋喃與二硫化碳在雜多酸催化下于400°C反應；3) 丁烷與硫氣相混合，于600°C快速反應；4)在氧化鐵存在下，乙炔通過加熱至300°C的黃鐵礦反應；5)工業上，噻吩用丁烷與硫作用制取，丁烷首先脫氫，然后再與硫關環，形成噻吩。本專利技術是一種通過對催化劑、反應條件的調控催化熱解生物質選擇性制備噻吩類化合物的方法。
技術實現思路
本專利技術的一個實施方案提供了，所述方法包括如下步驟:將生物質和酸性催化劑進料至反應器；在所述反應器中，在含反應性硫化合物氣體的存在下，在加熱條件下，使所述生物質進料在催化劑的催化下進行反應，產生包含一種或多種含硫芳香性化合物的反應體系流，收集液體，檢測其中噻吩類化合物中的收率，80 %以上為噻吩類化合物，優選85%以上，再優選90%以上，最優選90%以上為噻吩類化合物。在本專利技術的一個實施方案中，含反應性硫化合物氣體為含有硫化氫、二硫化碳等的氣體。在本專利技術的一個實施方案中，噻吩類化合物包括噻吩、2-甲基噻吩、3-甲基噻吩、2，5- 二甲基噻吩，乙基噻吩等。在本專利技術的一個實施方案中，所述酸性催化劑包括固體酸、具有酸性的金屬鹽類、硫酸、硝酸、鹽酸等，或者這些酸與其他液體酸的混合物。在本專利技術的一個實施方案中，所述反應器中的反應溫度為200°C至800°C，優選300°C至 700°C，更優選 300°C至 650°C，最優選 300°C至 650°C。在本專利技術的一個實施方案中，所述酸性催化劑為硫酸與其他的液體酸的混合物。在本專利技術的一個實施方案中，所述其他液體酸優選為鹽酸、除氯化鉻外的路易斯酸、硼酸或有機酸等，所述有機酸優選為甲酸、乙酸、碳酸、草酸。在本專利技術的一個實施方案中，所述酸性催化劑為液體，所述生物質與所述酸性催化劑的比例為 Ig: 0.1ml-1g: 1L，優選 Ig: lml-lg: 1L，再優選 Ig: IOml-1g: 1L，更優選Ig: IOml-1g: 100ml，其中所述酸性催化劑的濃度為0.001M-18M，優選0.001M-3M，再優選0.01M-3M,更優選0.05M-3M。在本專利技術的一個實施方案中，所述酸性催化劑為負載在載體上的液體酸，所述載體和所述液體酸的溶液比例為Ig: 0.lml-lg: 1L，優選Ig: lml-lg: 1L，再優選Ig: IOml-1g: 1L，更優選 Ig: IOml-1g: 100ml，所述液體酸的濃度為 0.001M-18M，優選 0.01M-18M,再優選 0.01M-9M,更優選 0.05M-3M。在本專利技術的一個實施方案中，所述酸性催化劑為固體酸，所述固體酸選自由以下各項組成的組中的至少一項:硅鋁分子篩、介孔分子篩(SBA)、Si02-Al203、Al203、Zr02、Ti02、SiO2, ZnO、碳磺酸、雜多酸以及 SBA-S03H、Zr02/S042' Ti02/S042' Fe203/S042\ Sn02/S042'Zr02-Fe203-Cr203/S042' ZrO2-Fe2O3-MnO2/S042_> W03/Zr02> Mo03/Zr02 ；CuSO4> MnSO4> CuCl2、ZnCl2, FeCl3, TiCl3, AlCl3, FePO4等和其他具有酸性的金屬鹽類化合物以及它們的混合物。在本專利技術的一個實 施方案中，所述固體酸與生物質的質量比為1: 1-10: I。在本專利技術的一個實施方案中，硫化氫與氮氣的比例為1: 19~1: O。在本專利技術的一個實施方案中，所述生物質包括選自由以下各項組成的組中的至少一項:木糖醇、木糖、木聚糖、葡萄糖、纖維二糖、纖維素、淀粉、半纖維素、殼聚糖、甲殼素、蔗糖、果糖、木材、甘蔗渣、毛竹、玉米秸桿、廢棄紙張、油菜籽餅、小桐子餅、餅柏、酒糟、廢棄蛋白、微藻、塑料廢料、再生塑料、農業和城市固體廢物、食品廢物、動物廢物、碳水化合物、木質纖維材料等，以及它們的組合。本專利技術的主要優點如下:I)通過合適的反應方法，獲得高噻吩類產率，即，選擇性制備了噻吩類化合物；2)本專利技術原料可以是可再生資源，涵蓋所有生物質材料，之前產物原料來源于石油化工產品；3)本專利技術的生產工藝是綠色的生產工藝；4)本專利技術所用的酸催化劑常見易得，成本低廉；5)本專利技術用固體酸催化劑，可以回收并且重復利用，同時避免生物質前處理步驟，還減少了酸的腐蝕性和污染性；6)本線路由原料到生產工藝全過程是一個可再生、綠色、環保線路。【專利附圖】【附圖說明】本專利技術的上述和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1為噻吩類化合物的GC/MS譜圖【具體實施方式】在本專利技術的一個【具體實施方式】中，制備噻吩類化合物的方法包括以下步驟:I)將生物質和酸性催化劑進行接觸，所述酸性催化劑包括固體酸本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張穎，姚倩，徐祿江，
申請(專利權)人：中國科學技術大學，
類型：發明
國別省市：