包含碱金属或碱土金属的某些有机来源材料用于实施有机化学反应的用途制造技术

技术编号:13375045 阅读:122 留言:0更新日期:2016-07-20 03:52
本发明专利技术涉及包含碱金属或碱土金属优选钙的有机来源材料如植物系以及海生或陆生动物的壳用于实施化学反应的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含碱金属或碱土金属优选钙的有机来源材料即生物来源材料用于实施化学反应的用途。
技术介绍
2011年6月3日公布的国际申请WO2011/064487以及申请WO2011/064462描述并要求保护Grison教授和Escarré博士的专利技术,涉及累积了至少一种金属的煅烧的植物或煅烧的植物部分用于制备组合物的用途,其中所述金属为M(II)的形式,尤其选自锌(Zn)、镍(Ni)或铜(Cu),所述组合物包含至少一种金属催化剂,其金属是来源于所述植物的上述M(II)形式的金属之一,所述组合物缺乏叶绿素,并且使得能够实施涉及所述催化剂的有机合成反应。申请WO2011/064487尤其描述了天蓝遏蓝菜(Thlaspicaerulescens),现在称作Noccaeacaerulescens以及金三叶草(Anthyllisvulneraria),以及大量其它重金属超累积性金属植物性(métallophytes)植物用于制备可在有机化学中使用的催化剂的用途。因而,在WO2011/064487中所述的专利技术涉及累积了至少一种金属的煅烧的植物或煅烧的植物部分的用途,所述金属为M(II)的形式,尤其选自锌(Zn)、镍(Ni)或铜(Cu),其中所述植物尤其选自十字花科(Brassicaceae),尤其是遏蓝菜属(Thlaspi)的种(Noccacea),尤其是T.goesingense,T.tatrense,圆叶遏蓝菜(T.rotundifolium),T.praecox,鼠耳芥属(Arabidopsis)的种,尤其是Arabidopsishallerii,以及庭荠属(Alyssum)的种,尤其是贝托庭芥(A.bertolonii),A.serpyllifolium,豆科(Fabaceae),山榄科(Sapotaceae),尤其是种Sebertiaacuminata,Planchonellaoxyedra,旋花科(Convolvulaceae),尤其是种Ipomeaalpina,Planchonellaoxyedra,茜草科(Rubiaceae),尤其是种Psychotriadouarrei,尤其是P.costivenia,P.clementis,P.vanhermanii,火把树科(Cunoniaceae),尤其是Geissois,玄参科(Scrophulariaceae),尤其是假马齿苋属(Bacopa)的种,尤其是Bacopamonnieri,藻类,尤其是红藻,尤其是红藻门(rhodophytes),更特别地是Rhodophytabostrychia,绿藻或褐藻。因此,植物废料被直接增值利用并转化为“绿色”催化剂或者非传统试剂。在要求2012年3月6日提交的法国专利申请FR2987759的优先权的国际专利申请WO2013/150197(这些申请还未公布)中,Grison教授及其团队出人意料地揭示出,属于景天(Sedum)属的某些其它植物以及不同植物柔毛委陵菜(Potentillagriffithi)具有不同的重金属超累积性的金属植物性的性能,这使得它们特别有益于用在有机化学的催化中。景天属的植物是多汁植物,属于景天科(crassulacées),由多于400种物种构成。它们具有在开放环境中在困难条件下在贫瘠干旱的土壤上生长的天然能力。它们的叶系是多肉的并且它们易于栽培。在这些当中,三类物种已经展现出了提取锌和镉的不寻常性能。伴矿景天(Sedumplumbizincicola)和皖景天(Sedumjinianum)尤其具有从中国东部和南部的被污染土壤中提取锌的显著性能。它们具有用于生物提取的真实潜能并且被称作“喜矿质的(plumbizincicolafor)”。但是,这些植物的提取物作为催化剂的应用以前从来未被描述过,并且其构成了法国专利申请FR2987759以及PCT申请N°WO2013/150197的主题。与法国专利申请N°FR2987759对应的PCT申请N°WO2013/150197还描述了由上面指出的累积性植物制备碱性催化剂。不同碱性催化剂由热处理生物质所产生的氧化物来制备。描述的方法共同地从金属氧化物开始,所述金属氧化物经由以下步骤使用金属累积性植物制备:干燥和热处理步骤,以获得主要由氧化物构成的粉末,这些氧化物在水合之后产生所希望的碱性催化剂,所述催化剂可被例如负载于碱性氧化铝或二氧化硅上。Grison教授的团队因而揭示出,累积过渡金属如锌的植物可被转化为碱性催化剂。这种性能借助于Sedumplumbinzicola揭示。结果已经通过能够通过绿色途径获取1,4-二酮的斯梯特(Stetter)类型的异构化和醛醇化反应而结合到PCT申请N°WO2013/150197中。这开启了二氢茉莉酮酸甲酯的合成,更一般地概括了戊烯酮、龙脑烯醛及其衍生物的合成。在下文中,术语“催化剂”和“试剂”可互换地使用。换言之,优选以盐或氢氧化物形式使用的根据本专利技术的碱金属或碱土金属尤其是钙可被用作试剂或者用作催化剂。除非另有说明,在实施本专利技术时使用的催化剂或试剂是碱性催化剂。
技术实现思路
Grison教授的团队现在已经研究了由以下材料得到的碱性催化剂或试剂的活性,所述材料是有机来源材料,即生物来源材料,尤其是不累积过渡金属的植物,即常见植物,富含钙盐尤其富含草酸钙的植物,以及钙质(calcifiantes)或非钙质藻类(但富含钙),以及由以下物质获得的试剂:海产壳,例如牡蛎、贻贝、扇贝、履螺(crépidules)的壳以及其它的非海产软体动物如蜗牛的骨骼、甲壳(carapaces)或壳(coquilles),所有这些壳均富含碳酸钙。这些植物的实例在下表中示出。本专利技术的目标因而在于包含碱金属或碱土金属优选钙的有机来源材料作为催化剂的用途,用于实施涉及所述碱性催化剂的有机合成反应。本专利技术的目标因而还在于包含碱金属或碱土金属优选钙并且几乎不含过渡金属、类金属和过渡后金属的有机来源材料作为催化剂的用途,用于实施涉及所述催化剂的有机合成反应。过渡后(posttransition)金属也被称作“贱”金属,其构成元素周期表的p区的金属元素。这个区包括以下的金属:铝、镓、铟、锡、铊、铅、铋、钋、鈇(Flérovium)。所采用的术语催化剂也可以在试剂的意义上被采用。考虑到在本发明中实施的反应的性质,两个术语可以无区别地使用。碱性催化优选是指本文档来自技高网
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【技术保护点】
包含碱金属或碱土金属优选钙并且几乎不含过渡金属、类金属和过渡后金属的有机来源材料作为催化剂的用途,用于实施涉及所述催化剂的有机合成反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.12 FR 13/58799;2014.08.01 FR 14/575501.包含碱金属或碱土金属优选钙并且几乎不含过渡金属、类金属和
过渡后金属的有机来源材料作为催化剂的用途,用于实施涉及所述催化剂
的有机合成反应。
2.根据权利要求1的用途,其特征在于有机来源材料来自于植物系
或植物系的一部分、优选植物或植物的一部分、藻类或藻类的一部分,其
以优选大于50000ppm重量的量包含一定比率的碱金属或碱土金属优选
钙(Ca),并且几乎不含过渡金属、类金属和过渡后金属,优选包含小
于20000ppm的选自锌(Zn)、镍(Ni)、锰(Mn)、铅(Pb),镉(Cd),
铜(Cu)、钯(Pd)的金属,并且所述材料任选地经历热处理,用于实
施涉及所述催化剂的有机合成反应。
3.根据权利要求1的用途,其特征在于有机来源材料是海产壳或非
海产软体动物的壳,所述壳以优选大于80%、更优选大于90%重量的量
包含显著比率的碱金属或碱土金属优选钙(Ca),优选呈现碳酸钙的形
式,所述壳任选地经历研磨和/或热处理,用于实施涉及所述碱性催化剂
的有机合成反应。
4.根据权利要求1或2的用途,所述用途为以下物质作为碱性催化
剂的用途:以优选大于50000ppm重量的量包含显著比率的碱金属或碱
土金属优选钙(Ca)并且包含小于10000ppm的选自锌(Zn)、镍(Ni)、
锰(Mn)、铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、钯(Pd)的金属的植物
或植物的一部分、藻类或藻类的一部分的提取物,或者以优选大于80%、
更优选大于90%重量的量包含显著比率的碱金属或碱土金属优选钙(Ca)
优选呈现碳酸钙的形式的海产壳或非海产软体动物的壳,这是在干燥和/
或研磨和/或热处理和/或化学处理之后,所述催化剂呈现氧化钙、钙盐优
选碳酸盐、草酸盐或者碱金属或碱土金属优选钙(Ca)的氢氧化物的形

\t式,用于实施涉及所述碱性催化剂的有机合成反应。
5.根据权利要求1、2或4的用途,所述用途为以下物质作为碱性催
化剂的用途:以优选大于50000ppm重量的量包含显著比率的钙(Ca)
并且包含小于5000ppm的选自锌(Zn)、镍(Ni)、锰(Mn)、铅(Pb)、
镉(Cd)、铜(Cu)、钯(Pd)的金属的植物或植物的一部分、藻类或
藻类的一部分的提取物,或者以优选大于80%、更优选大于90%重量的
量包含显著比率的碱金属或碱土金属优选钙(Ca)优选呈现碳酸钙的形
式的海产壳或非海产软体动物的壳,这是在任选干燥和/或研磨和热处理
和/或化学处理之后,所述催化剂呈现氧化钙、钙盐或氢氧化钙的形式,
用于实施涉及所述碱性催化剂的有机合成反应,所述钙盐选自草酸盐,碳
酸盐,磷酸盐如植酸盐,简单羧酸盐如柠檬酸盐,或者糖苷羧酸盐如藻酸
盐类型的糖醛酸盐或聚半乳糖醛酸盐。
6.根据权利要求1、2、4或5的用途,所述用途为如下物质作为催
化剂的用途:通过干燥和/或研磨并且通过热处理和/或化学处理制备的以
优选大于50000ppm的量包含显著比率的钙(Ca)并且包含小于5000ppm
重量的选自锌(Zn)、镍(Ni)、锰(Mn)、铅(Pb)、镉(Cd)、
铜(Cu)、钯(Pd)的金属的植物或植物的一部分、藻类或藻类的一部
分的提取物,所述催化剂呈现盐如碳酸钙或草酸钙的形式,氧化钙或氢氧
化钙的形式,用于实施涉及所述碱性催化剂的有机合成反应。
7.根据权利要求1、3、4或5的用途,所述用途为如下物质作为催
化剂的用途:以优选大于80%、更优选大于90%重量的量包含显著比率
的碱金属或碱土金属优选钙(Ca)优选呈现碳酸钙形式的海产壳或非海
产软体动物的壳,这是在任选研磨和/或热处理和/或化学处理之后,所述
催化剂呈现氧化钙、钙盐或氢氧化钙的形式,所述钙盐选自草酸盐,碳酸
盐,简单羧酸盐如柠檬酸盐,或者糖苷羧酸盐如藻酸盐类型的糖醛酸盐或
聚半乳糖醛酸盐,用于实施涉及所述碱性催化剂的有机合成反应。
8.根据权利要求1-7之一的用途,其特征在于植物或植物的一部分
的提取物、海产壳或非海产软体动物的壳所经历的任选化学处理或者是通
过热处理获得的氧化物利用水的水合反应,或者是通过热处理获得的氧化
物或通过干燥和/或研磨获得的盐利用无机或有机酸优选盐酸的反应,然
后利用强碱进行处理,所述强碱优选pH大于12的氢氧化钠。
9.根据权利要求1、2、4、5、6和8之一的用途,其特征在于以优
选大于50000ppm重量的量包含显著比率的碱金属或碱土金属优选钙
(Ca)并且其呈现盐如钙的草酸盐或碳酸盐形式的植物是天然富含钙的
草酸盐或碳酸盐优选草酸钙并且包含小于5000ppm的选自锌(Zn)、镍
(Ni)、锰(Mn)、铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、钯(Pd)的金
属的常见植物,或者是选自钙质藻类或非钙质藻类优选钙质藻类的藻类。
10.根据权利要求1、2、4、5、6、8和9之一的用途,其特征在于
以优选大于50000ppm重量的量包含显著比率的呈现盐如草酸钙形式的
钙(Ca)的植物是选自以下的植物:
■常见植物并且尤其是富含草酸钙的植物,选自百合科(Liliacées)(例
如花叶万年青(dieffenbachia));天南星科(Aracées)(例如斑
叶疆南星(arumtacheté));石蒜科(Amaryllidacées)(例如水
仙(narcisses));藜科(Chénopodiacées)(例如白色藜属植物
(chénopodeblanc),滨藜(atriplex),奎奴亚藜(quinoa));
浮萍科(Lemnacées)(例如浮萍(lentillesd’eau));小檗科
(Berberidaceae)(例如十大功劳(mahonias));蓼科(polygonacées)
(例如大黄(rhubarbe),所有酸模(rumex)、蓼属植物(renouéees));
车前科(Plantaginacées)(例如阔叶车前草(grandplantain));
雨久花科(Pontederiacées)(例如梭鱼草(Pontederiacordata));
柳叶菜科(Onagracées)(例如水龙(Jussierampante));马齿苋
科(Portulacacées)(例如马齿苋(pourpiercommun));龙舌兰

\t科(Agavacées)(例如丝兰(Yucca));桑科(Moracées)(例
如衣罗可(Iroko))
■钙质藻类,选自
■绿藻,例如仙掌藻属(Halimeda)(霰石(aragonite));
钙扇藻(Udotea)
■褐藻,如扇藻属(Padina)
■红藻,如粉枝藻科(Liagoracées)
(Galaxaura/Dichotomaria);珊瑚藻科(Corallinacées):
(叉节藻(Amphiroa),叉珊藻(Jania))(红藻石
(rhodolithes));石枝藻属(Lithothamnium);
■非钙质藻类,选自
■褐藻,如翅藻科(Alariacées)的家族的那些,尤其是裙
带菜(undariapinnatifida)(或者裙带菜(fougèredemer)),
翅藻(Alariaesculenta),边翅藻(Alariamarginata),
Undariadistans,掌状海带(Laminariadigita),糖海带
(Laminariasaccharina)
■红藻,如掌形藻目(Palmariales)的家族的那些,尤其是
掌形藻(almariapalmata),杉海苔科(gigartinacées)
的家族的那些,尤其是角叉菜(Chondruscrispus),红毛
菜纲(Bangiophycées)的家族的那些,
■绿藻,例如石莼科(ulvacées)的家族的那些,尤其是石
莼(Ulvalactuca)。
11.根据权利要求10的用途,其特征在于以优选大于50000ppm重
量的量包含显著比率的呈现盐如草酸钙或碳酸钙形式的钙(Ca)的植物
是选自以下的植物:
-藜科,优选白色藜属植物
-车前科,优选阔叶车前草
-马齿苋科,马齿苋
-钙质藻类,优选石枝藻属(Lithothamnium)。
12.根据权利要求10和11之一的用途,其特征在于以优选大于50000
ppm重量的量包含显著比率的呈现盐如草酸钙形式的钙(Ca)的植物是
选自以下的植物:白色藜属植物,阔叶车前草,马齿苋或者称作石枝藻属
的藻类。
13.根据权利要求1、3、4、7或8的用途,其特征在于有机来源材
料是海产壳如牡蛎、贻贝、扇贝、履螺的壳,其它的非海产软体动物如蜗
牛的壳,骨骼,甲壳,其以优选大于80%、更优选大于90%重量的量包
含显著比率的碱金属或碱土金属优选钙(Ca),优选呈现碳酸钙的形式,
用于实施涉及所述碱性催化剂的有机合成反应。
14.制备由至少一种碱金属或碱土金属优选钙(Ca)构成的催化剂
的方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
a)使生物质脱水,优选在环境温度下或者在烘箱中在大约70℃的
温度下脱水,所述生物质包含植物的叶、茎和/或根或者植物的提取物或
者藻类或藻类的一部分,其以大于50000ppm重量的量包含一定比率的
呈现盐如碳酸盐或草酸盐形式的碱金属或碱土金属优选钙(Ca),并且
几乎不含过渡金属、类金属和过渡后金属,优选包含小于20000ppm的
选自锌(Zn)、镍(Ni)、锰(Mn)、铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、
钯(Pd)的金属,和/或
b)研磨任选地在根据阶段a)的脱水之后获得的植物或植物的提取
物、藻类或藻类的一部分的干生物质,
或者
c)破碎动物来源的壳或壳碎片
和/或
d)在炉中优选在一个或多个步骤中优选在一个步骤中在大约
400℃-600℃、优选大约500℃的温度下热处理在阶段a)或b)中获得

\t的生物质数小时、优选大约7小时,以获得碱金属或碱土金属的盐、优选
碳酸钙,
或者
e)在炉中优选在一个或多个步骤中优选在一个步骤中在大约1000°
的温度下热处理在阶段a)或b)或c)中获得的物料数小时、优选大约7
小时,以获得碱金属或碱土金属的氧化物、优选氧化钙
并且,如果希望的话,在阶段d)和e)中分别获得的碱金属或碱土金属
优选钙(Ca)的盐或者氧化物经历:
f)或者,对于在阶段e)中获得的氧化物,经历水合,之后优选进行
倾析、蒸发和在大约80℃的温度下的干燥,
g)或者,对于在阶段d)中获得的盐优选碳酸钙,经历利用无机或
有机酸优选盐酸的处理,之后是利用强碱优选pH大于12的氢氧化钠的
处理,并且,如果希望的话
h)在阶段d)中获得的碱金属或碱土金属优选钙(Ca)的盐以及在
阶段f)或g)中获得的碱金属或碱土金属优选钙(Ca)的氢氧化物优选
通过共研磨与载体混合,以获得负载型催化剂,所述载体例如是氧化铝如
碱性氧化铝或者水滑石。
15.制备包含由至少一种碱金属或碱土金属优选钙(Ca)构成的金
属试剂的催化剂的方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
a)使生物...

【专利技术属性】
技术研发人员:C·格里森
申请(专利权)人:国家科研中心蒙彼利埃第二科学与技术大学
类型:发明
国别省市:法国;FR

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