一種生物質基環狀縮醛類燃料添加劑的合成方法技術

本發明專利技術公開了一種生物質基環狀縮醛類燃料添加劑的合成方法，以生物質衍生的醛類平臺化合物或酮類平臺化合物和生物質衍生的多元醇為原料，加入非極性溶劑中，在加熱的條件下進行縮醛反應，得到所述生物質基環狀縮醛類燃料添加劑。和現有技術相比，本發明專利技術的有益效果在于：本發明專利技術無需采用任何催化劑，避開了因使用均相酸或異相酸所存在的問題；本發明專利技術催化體系條件溫和，節約成本，滿足工業化生產的要求，適于廣泛推廣應用。適于廣泛推廣應用。

【技術實現步驟摘要】
一種生物質基環狀縮醛類燃料添加劑的合成方法


[0001]本專利技術屬于生物質能源領域，涉及生物質衍生的平臺小分子增值轉化為燃料的研究。具體地說，是提供一種生物質基環狀縮醛類燃料添加劑的合成方法。

技術介紹

[0002]生物質資源是地球上儲量巨大、分布最廣泛且唯一可持續的有機碳資源。將生物質資源轉化為燃料能有效緩解人類對不可再生的化石資源的依賴。生物質轉化為液體燃料的過程是通過兩步實現的。即首先將生物質轉化為醛或酮類平臺化合物（如，糠醛、5
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羥甲基糠醛、5
?
甲基糠醛和香草醛），然后通過一系列化學反應將醛或酮類平臺化合物轉化為需要的液體燃料。多元醇也是重要的生物質衍生物，例如，乙二醇和1,2
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丙二醇可由纖維素轉化得到，甘油是生物質中植物油合成生物柴油所產生的副產物。因此，生物質衍生物（包括醛或酮類平臺化合物和多元醇）的增值轉化是生物質綜合利用的研究熱點之一。
[0003]特別地，若將醛或酮類平臺化合物的高值轉化和多元醇的增值利用相結合，則對提高生物質的整體利用效率具有重要的現實價值。例如，醛或酮類平臺化合物和多元醇經縮醛反應，可制備得到環狀縮醛產物，該產物不僅是合成表面活性劑、香料、醫藥、消毒水的原料而且還是非常重要的燃料添加劑，它們添加到汽油/柴油中后，不僅能提高汽油/柴油的氧化穩定性和閃點，而且還能提高汽油/柴油的黏度和低溫性能。
[0004]目前，多種均相酸或異相酸催化劑應用于醛或酮類平臺化合物和多元醇的縮醛反應，并取得可喜的成果。但是均相酸所存在腐蝕性問題和異相酸所存在制備過程繁瑣、成本過高和活性位點易流失等問題限制了其應用發展。然而，尚未有文獻報道生物質衍生的醛或酮類平臺化合物和生物質衍生的多元醇在無催化劑體系中經縮醛反應合成環狀縮醛類燃料添加劑。

技術實現思路

[0005]本專利技術的目的在于：提供一種生物質基環狀縮醛類燃料添加劑的合成方法，此法條件溫和，以克服已有技術中均相酸腐蝕性大、異相酸制備成本高、催化位點流失等缺陷。
[0006]為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為：以生物質衍生的醛類平臺化合物或酮類平臺化合物和生物質衍生的多元醇為原料，加入非極性溶劑中，在加熱的條件下進行縮醛反應，得到所述生物質基環狀縮醛類燃料添加劑。該技術方案在反應過程中無需添加催化劑，即在無催化劑體系中反應。反應結束后，還包括萃取實現產物與原料分離，從而得到所述生物質基環狀縮醛類燃料添加劑；優選萃取劑為用環己烷。
[0007]作為優選方案，所述的環狀縮醛類燃料添加劑的分子中含有1,3
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二氧六環或1,3
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二氧戊環結構。
[0008]作為優選方案，所述的生物質衍生的醛類平臺化合物或酮類平臺化合物包含糠醛、5
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羥甲基糠醛、5
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甲基糠醛、乙酰丙酸和香草醛中的一個或多個。
[0009]作為優選方案，所述的生物質衍生的多元醇包括乙二醇、1,2
?
丙二醇和甘油中的
一個或多個。
[0010]作為優選方案，所述生物質衍生的醛類平臺化合物或酮類平臺化合物與生物質衍生的多元醇的摩爾比例范圍是1:5~1:40，優選的比例范圍為1:5~1:25，更優選的比例范圍為1:10~1:15。
[0011]作為優選方案，所述非極性溶劑為正己烷、環己烷和/或甲苯。
[0012]作為優選方案，本專利技術的生物質衍生的醛類平臺化合物或酮類平臺化合物的摩爾數值與反應溶劑的體積數值的比例為1:1~1:10mol/L，優選比例為1:1~1:5mol/L。
[0013]作為優選方案，本專利技術反應過程是在耐壓瓶中進行；例如15mL ACE厚壁耐壓瓶。
[0014]作為優選方案，所述加熱條件采用油浴加熱，采取油浴加熱方式調控反應溫度，反應溫度范圍為40~200
°
C，優選為80~160
°
C。
[0015]作為優選方案，反應時間為2~20h，優選為4~16h。
[0016]作為優選方案，還包括攪拌步驟，所述攪拌步驟采用磁力攪拌，轉速為300~600r/min。
[0017]和現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：（1）本專利技術無需采用任何催化劑，避開了因使用均相酸或異相酸所存在的問題；（2）本專利技術催化體系條件溫和，節約成本，滿足工業化生產的要求，適于廣泛推廣應用。
實施方式
[0018]實施例1：糠醛與乙二醇在環己烷中反應合成環狀縮醛類燃料添加劑。
[0019]量取2mL的環己烷置于15mL ACE厚壁耐壓瓶中，稱取1mmol糠醛和15mmol乙二醇溶于環己烷中，然后將耐壓瓶浸沒在預先加熱的油浴鍋中，在160
°
C下反應2h，用流動的冷水冷卻耐壓瓶5min。取少量反應液過濾，送氣相色譜檢測。配制相應標準品的標準溶液，通過氣相檢測得到相應的標準曲線，代入待測樣品中相應峰面積計算得到糠醛轉化率為87%，環狀縮醛產物產率為84%。
實施例2：
[0020]糠醛與乙二醇在甲苯中反應合成環狀縮醛類燃料添加劑。
[0021]量取2mL的甲苯置于15mL ACE厚壁耐壓瓶中，稱取1mmol糠醛和15mmol乙二醇溶于甲苯中，然后將耐壓瓶浸沒在預先加熱的油浴鍋中，在160
°
C下反應2h，用流動的冷水冷卻耐壓瓶5min。取少量反應液過濾，送氣相色譜檢測。配制相應標準品的標準溶液，通過氣相檢測得到相應的標準曲線，代入待測樣品中相應峰面積計算得到糠醛轉化率為76%，環狀縮醛產物產率為76%。
實施例3：
[0022]糠醛與甘油在環己烷中反應合成環狀縮醛類燃料添加劑。
[0023]量取5mL的環己烷置于15mL ACE厚壁耐壓瓶中，稱取1mmol糠醛和10mmol甘油溶于環己烷中，然后將耐壓瓶浸沒在預先加熱的油浴鍋中，在180
°
C下反應6h，反應過程中采用
磁力攪拌，轉速為300r/min，用流動的冷水冷卻耐壓瓶5min。取少量反應液過濾，送氣相色譜檢測。配制相應標準品的標準溶液，通過氣相檢測得到相應的標準曲線，代入待測樣品中相應峰面積計算得到糠醛轉化率為69%，環狀縮醛產物產率為66%。
實施例4：
[0024]5?
羥甲基糠醛與甘油反應合成環狀縮醛類燃料添加劑.量取1mL的環己烷置于15mL ACE厚壁耐壓瓶中，稱取1mmol 5
?
羥甲基糠醛和25mmol甘油溶于環己烷中，然后將耐壓瓶浸沒在預先加熱的油浴鍋中，在180
?°
C下反應8h，反應過程中采用磁力攪拌，轉速為600r/min，用流動的冷水冷卻耐壓瓶5min。取少量反應液過濾，送氣相色譜檢測。配制相應標準品的標準溶液，通過氣相檢測得到相應的標準曲線，代入待測樣品中相應峰面積計算得到5
?
羥甲基糠醛轉化率為65%，環狀縮醛產物產率為61%。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種生物質基環狀縮醛類燃料添加劑的合成方法，其特征在于：以生物質衍生的醛類平臺化合物或酮類平臺化合物和生物質衍生的多元醇為原料，加入非極性溶劑中，在加熱的條件下進行縮醛反應，得到所述生物質基環狀縮醛類燃料添加劑。2.根據權利要求1所述的生物質基環狀縮醛類燃料添加劑的合成方法，其特征在于：所述環狀縮醛類燃料添加劑的分子中含有1,3
?
二氧六環或1,3
?
二氧戊環結構。3.根據權利要求1所述的生物質基環狀縮醛類燃料添加劑的合成方法，其特征在于：所述生物質衍生的醛類平臺化合物或酮類平臺化合物包含糠醛、5
?
羥甲基糠醛、5
?
甲基糠醛、乙酰丙酸和香草醛中的一個或多個。4.根據權利要求1所述的生物質基環狀縮醛類燃料添加劑...

【專利技術屬性】
技術研發人員：賀健，白麗，宋科，
申請(專利權)人：吉首大學，
類型：發明
國別省市：