一种由生物质选择性制备噻吩类化合物的方法技术

本发明专利技术涉及一种由生物质选择性制备噻吩类化合物的方法，所述方法包括如下步骤：将生物质和酸性催化剂进料至反应器；在所述反应器中，在含反应性硫化合物气体的存在下，在加热条件下，使所述生物质进料在催化剂的催化下进行反应，产生包含一种或多种含硫芳香性化合物的反应体系流，收集液体，简单分离得到噻吩类化合物。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，所述方法包括如下步骤：将生物质和酸性催化剂进料至反应器；在所述反应器中，在含反应性硫化合物气体的存在下，在加热条件下，使所述生物质进料在催化剂的催化下进行反应，产生包含一种或多种含硫芳香性化合物的反应体系流，收集液体，简单分离得到噻吩类化合物。【专利说明】
本专利技术涉及到有机物制备领域，特别涉及。
技术介绍
生物质碳水化合物是自然界存在最多、分布最广的一类重要的有机化合物，主要由碳、氢、氧所组成，葡萄糖、蔗糖、淀粉和纤维素等都属于糖类化合物。随着全球范围内煤和石油资源的消耗和污染问题的日益严重，人们寻找一种可再生的、洁净能源的需求越来越迫切。相比于化石能源，生物质能源具有分布广、总量大、无污染、可再生的特点。此外，废弃蛋白、城市有机垃圾等废弃物大量流失，未得到有效利用，造成极大的资源浪费和环境污染。生物质资源是有机碳的唯一可持续来源，也是唯一可以转化为液体燃料的可再生资源。所以，生物质 越来越受到人们的关注。生物质热解尤其是快速热解可以得到高附加值的液体燃料和化学品，被认为是利用生物质的最有效的方式之一。选择性催化热解是在加入催化剂的条件下使生物质定向热解从而提高一种或者几种产物的产率。噻吩具有芳香性，与苯相似，噻吩在许多场合可代替苯，用作制取染料和塑料的原料，噻吩也可用作溶剂。其衍生物α-噻吩衍生物广泛应用于合成医药、农药、染料、化学试剂、高分子助剂等；带有噻吩环的抗生素比苯基同系物具有更好的疗效。一些消炎镇痛新药，如对羟麻黄碱、舒洛芬、噻布洛酸、噻洛芬酸、苯噻啶、舒芬太尼等10余种疗效显著的消炎镇痛药均为噻吩的衍生物。噻吩的衍生物还可以用于合成解痉挛药替喹溴胺、驱虫药噻乙吡啶、抗胆碱药环己甲醇、利尿药阿唑噻米、氯吡咯、抗胆胺药噻哌苯胺、噻苯二胺、美沙吡啉、噻吩二胺等数百种药物。噻吩衍生物与α-噻吩衍生物-样，主要用途也是药物合成，由于噻吩有特殊的活性，在新药开发中充当着重要角色。很多含有噻吩衍生物的新药均属于疗效显著、结构新颖的特效药，如抗生素最新药物配能系列，多种配能类新药均含有噻吩衍生物；再如羧酸苄酯噻吩青霉素、替卡西林、替卡西林钠、羧酸对硝基苄酯噻吩青霉素、肾上腺素药物等。当前噻吩的制备方法一般有:1)气相催化法，由丁烯、丁二烯、正丁醇、丁烯醛连续与二硫化碳或二氧化硫在碱促进的金属氧化物催化剂存在下于500°C反应，得到噻吩及其衍生物；2)由呋喃或甲基呋喃与二硫化碳在杂多酸催化下于400°C反应；3) 丁烷与硫气相混合，于600°C快速反应；4)在氧化铁存在下，乙炔通过加热至300°C的黄铁矿反应；5)工业上，噻吩用丁烷与硫作用制取，丁烷首先脱氢，然后再与硫关环，形成噻吩。本专利技术是一种通过对催化剂、反应条件的调控催化热解生物质选择性制备噻吩类化合物的方法。
技术实现思路
本专利技术的一个实施方案提供了，所述方法包括如下步骤:将生物质和酸性催化剂进料至反应器；在所述反应器中，在含反应性硫化合物气体的存在下，在加热条件下，使所述生物质进料在催化剂的催化下进行反应，产生包含一种或多种含硫芳香性化合物的反应体系流，收集液体，检测其中噻吩类化合物中的收率，80 %以上为噻吩类化合物，优选85%以上，再优选90%以上，最优选90%以上为噻吩类化合物。在本专利技术的一个实施方案中，含反应性硫化合物气体为含有硫化氢、二硫化碳等的气体。在本专利技术的一个实施方案中，噻吩类化合物包括噻吩、2-甲基噻吩、3-甲基噻吩、2，5- 二甲基噻吩，乙基噻吩等。在本专利技术的一个实施方案中，所述酸性催化剂包括固体酸、具有酸性的金属盐类、硫酸、硝酸、盐酸等，或者这些酸与其他液体酸的混合物。在本专利技术的一个实施方案中，所述反应器中的反应温度为200°C至800°C，优选300°C至 700°C，更优选 300°C至 650°C，最优选 300°C至 650°C。在本专利技术的一个实施方案中，所述酸性催化剂为硫酸与其他的液体酸的混合物。在本专利技术的一个实施方案中，所述其他液体酸优选为盐酸、除氯化铬外的路易斯酸、硼酸或有机酸等，所述有机酸优选为甲酸、乙酸、碳酸、草酸。在本专利技术的一个实施方案中，所述酸性催化剂为液体，所述生物质与所述酸性催化剂的比例为 Ig: 0.1ml-1g: 1L，优选 Ig: lml-lg: 1L，再优选 Ig: IOml-1g: 1L，更优选Ig: IOml-1g: 100ml，其中所述酸性催化剂的浓度为0.001M-18M，优选0.001M-3M，再优选0.01M-3M,更优选0.05M-3M。在本专利技术的一个实施方案中，所述酸性催化剂为负载在载体上的液体酸，所述载体和所述液体酸的溶液比例为Ig: 0.lml-lg: 1L，优选Ig: lml-lg: 1L，再优选Ig: IOml-1g: 1L，更优选 Ig: IOml-1g: 100ml，所述液体酸的浓度为 0.001M-18M，优选 0.01M-18M,再优选 0.01M-9M,更优选 0.05M-3M。在本专利技术的一个实施方案中，所述酸性催化剂为固体酸，所述固体酸选自由以下各项组成的组中的至少一项:硅铝分子筛、介孔分子筛(SBA)、Si02-Al203、Al203、Zr02、Ti02、SiO2, ZnO、碳磺酸、杂多酸以及 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属盐类化合物以及它们的混合物。在本专利技术的一个实 施方案中，所述固体酸与生物质的质量比为1: 1-10: I。在本专利技术的一个实施方案中，硫化氢与氮气的比例为1: 19~1: O。在本专利技术的一个实施方案中，所述生物质包括选自由以下各项组成的组中的至少一项:木糖醇、木糖、木聚糖、葡萄糖、纤维二糖、纤维素、淀粉、半纤维素、壳聚糖、甲壳素、蔗糖、果糖、木材、甘蔗渣、毛竹、玉米秸杆、废弃纸张、油菜籽饼、小桐子饼、饼柏、酒糟、废弃蛋白、微藻、塑料废料、再生塑料、农业和城市固体废物、食品废物、动物废物、碳水化合物、木质纤维材料等，以及它们的组合。本专利技术的主要优点如下:I)通过合适的反应方法，获得高噻吩类产率，即，选择性制备了噻吩类化合物；2)本专利技术原料可以是可再生资源，涵盖所有生物质材料，之前产物原料来源于石油化工产品；3)本专利技术的生产工艺是绿色的生产工艺；4)本专利技术所用的酸催化剂常见易得，成本低廉；5)本专利技术用固体酸催化剂，可以回收并且重复利用，同时避免生物质前处理步骤，还减少了酸的腐蚀性和污染性；6)本线路由原料到生产工艺全过程是一个可再生、绿色、环保线路。【专利附图】【附图说明】本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:图1为噻吩类化合物的GC/MS谱图【具体实施方式】在本专利技术的一个【具体实施方式】中，制备噻吩类化合物的方法包括以下步骤:I)将生物质和酸性催化剂进行接触，所述酸性催化剂包括固体酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张颖，姚倩，徐禄江，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：