左旋葡萄糖酮的制造方法技术

本申请描述了一种制造(‑)‑左旋葡萄糖酮的方法，所述方法包括：将木质素加热至超过150℃的温度并维持足以将一部分木质素转化成(‑)‑左旋葡萄糖酮的时间。

The manufacturing method of levoglucosone

The application describes a method of manufacturing () levoglucosenone. The method comprises the following steps: lignin is heated to a temperature higher than 150 DEG C and maintain enough to be a part of the lignin into () levoglucosenone time.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】左旋葡萄糖酮的制造方法
本专利技术涉及一种左旋葡萄糖酮的制造方法。具体而言，本专利技术涉及一种通过对木质纤维素材料进行热化学处理，使得其被转化成含有左旋葡萄糖酮的挥发性有机化合物、水和酸性水解木质素的混合物的方法。
技术介绍
在本说明书中，当提及或讨论了相关知识的文件、法规或条款，则这种提及或讨论不承认该相关知识的文件、法规或条款是在优先权日：(i)一般常识的一部分；或(ii)已知有关试图解决本说明书所涉及的任何问题。由于存在众多的市场和政治上相关的供需因素，因此世界范围内原油和石油价格通常相当波动，这些非常规来源的石油生产成本较高，在经济上是不确定的。此外，石油的开采及其运输、以及内燃机中石油衍生燃料的燃烧是产生CO2、CH4和NOx的主要来源。这些气体被归类为温室气体，即捕获大气中的热量的气体，它们导致了全球气候变化。为了缓解这些担忧，已经在由可再生能源生产燃料方面付出了巨大的努力。由此，术语可再生能源通常指木质纤维素材料，即，主要来自高等植物或其加工残留物(例如纸、纸浆、木质素废物)的生物质，其成分是纤维素、半纤维素和木质素。生物质转化成燃料通常在生物炼制厂中实施。英国的国家非食物作物中心(NNFCC)将生物炼制厂定义为涉及生物质材料的炼制以产生纯化的材料和分子的制造现场。这种转化可以通过使用生物工艺或热化学工艺或这两者的混合来实现。生物炼制厂产生的燃料或燃料添加剂涉及生物酒精，如生物乙醇和生物丁醇。第一代生物炼制厂从淀粉制品(如玉米粒)中得到这些产品，因为淀粉很容易分解成制备生物醇所需的糖。近年来，对使用食物燃料的担忧使得关注转移到使用非食物木质纤维素材料的第二代生物炼制厂。这些非食物木质纤维素材料含有较难加工并分解成可发酵糖的韧性纤维素纤维。由木质纤维素生物质来生产生物醇用于燃料应用的利润率低，因而带来了许多经济上的挑战。此外，第二代生物炼制厂产生大量废木质素，已知这些废木质素并不具有高的应用价值。废木质素被定义为在工业高温预处理之后残留的富含木质素的固体残余物，在存在或不存在无机酸时，使得密集填充的纤维素纤维解聚成更易于酶水解的多糖链束。该预处理通常在120℃至240℃的范围内的高温下进行。然后将反应混合物送至涉及纤维素分解酶和酵母细胞的同时进行的糖化和发酵(SSF)阶段，其中大部分多糖转化成生物醇和二氧化碳。或者，酶介导的糖化作用和所得单糖的酵母发酵可以作为分开的连续工艺步骤进行。在任一情况下，原始木质纤维素的木质素组分仍然是悬浮液中的固体颗粒，并且几乎总是被发现含有大量的抵抗酶和酵母作用的残余糖类。这种可以使用带压机或其他方式收集的固体材料被称为“废木质素”。存在多种类型的木质素，其中有：a)水解木质素，其包括在工业处理后残留的木质素残余物，使用无机酸，将纤维素纤维分解成更易消化的糖，然后进行酶处理将这些糖转化成生物醇；以及b)由硫酸盐或亚硫酸盐制浆工艺产生的木质素。这种废木质素的一部分可用于作为燃料燃烧以支持生物炼制工艺。目前，大量的研究工作正在致力于开发废木质素的有效解聚工艺以形成典型的芳香族产品。本专利技术涉及一种由废木质素生产高价值平台化学品的方法，“(1S,5R)”-6,8-二氧杂双环[3.2.1]辛-2-烯-4-酮，也称为(-)-左旋葡萄糖酮，本文简称为LGE。LGE是来自可持续资源中的少数分子之一，其市场价值能够与当前的不可再生能源竞争。LGE是一种多功能分子，其可用作合成众多药物的手性中间体。1LGE也可以被选择性异构化成5-羟甲基糠醛，2以下简写为5-HMF，它是有价值的燃料前体和药物前体。最近，一系列专利描述了LGE向1,6-己二醇和1,2,6-己三醇的转化。3其为1,6-己二胺、己内酯和己内酰胺合成中的关键中间体，1,6-己二胺、己内酯和己内酰胺用于制造代表数百万吨商品的聚酯、聚胺和聚氨酯。最近，还发现二氢LGE(二氢左旋葡萄糖糖酮)(CyreneTM)具有作为这样的偶极非质子溶剂的巨大潜力，该偶极非质子溶剂与N-甲基吡咯烷酮(通常称为NMP)和N,N-二甲基甲酰胺(通常称为DMF)的性质相似。4由生物质、多糖或生物质衍生物生产LGE的工艺很少，只有一种工艺以半商业规模运行。4最常见的是，通常将磷酸与偶极非质子溶剂(如环丁砜)组合使用，但不限于此。5此外，已经发现使用离子液体是有益的。6通常，所有这些方法都需要超过250℃的高反应温度。在CircaGroupLtd拥有专利权的方法中，在存在或不存在水的情况下，在高温下通过使用极性有机液体和无机酸从而由颗粒状木质纤维素材料获得LGE。7在该Circa专利中，术语“木质纤维素材料”和术语“木质纤维素材料”的各种形式是指具有含量高于30％w/w的纤维素和半纤维素的组合的材料。
技术实现思路
在本专利技术的第一方面中，提供了一种制造LGE的方法，包括：将木质素加热至超过150℃的温度并维持足以将一部分木质素转化成LGE的时间。木质素优选含有不超过40％w/w、更优选不超过30％w/w的多糖。适当的是，本专利技术的方法中所使用的温度低于220℃、优选低于180℃。适当的是，本专利技术的方法中所使用的温度在约150℃至约400℃范围内。更适当的是，该温度可以在约150℃至约220℃的范围内。甚至更适当的是，该温度可以在约160℃至约200℃的范围内。适当的是，木质素是废木质素的形式，其包括在工业预处理后残留的富含木质素的固体残余物。本文所述的木质素加热的进行时间可为足以将至少1％w/w的木质素转化成LGE的时间长度。更适当的是，至少3％w/w的木质素可以转化成LGE，最适当的是，至少5％w/w的木质素可以转化成LGE。可以使用任意常规的加热方法进行加热。然而，优选通过微波辐射加热。在通过微波辐射进行加热的情况下，考虑到废木质素在这些条件下除了会形成水之外，通常还可以形成挥发性物质的副产物，例如乙酸和糠醛，因此加热应该进行足够的时间以除去与木质素混合的挥发性物质。在除去挥发性物质之后，可以将木质素混合物的温度升高至目标温度，如约160℃至约200℃，直到木质素发生足够的反应以产生LGE，例如3％w/w的木质素转化或5％LGEw/w的木质素转化。取决于加热过程中的反应进程等因素，一旦达到目标温度，加热就可停止。反应完成后，可以将所得到的含有木质素的化合物和LGE的混合物冷却，并且可以除去LGE。可以通过溶剂萃取方法得到或除去LGE。可列举的溶剂包括非极性溶剂，例如乙酸乙酯、甲基乙基酮、丙酮、己烷、甲基异丁基酮和甲苯。合适的溶剂可包括丙酮或乙酸乙酯。或者，可以使用其他的从反应混合物中除去LGE的方法。例如，可以在减压下蒸发LGE，或者可以使用高温蒸汽来除去挥发性LGE。为了确保木质素(可以是废木质素的形式)的基本上均匀或均匀的反应，可以在加热的同时进行木质素的搅拌。搅拌可以通过常规手段进行，例如流化床、振动器、搅拌器和/或这些手段的任意组合。可以在空气存在或不存在的情况下，在大气压、超大气压或减压下进行反应。废木质素可以是水解的木质素、由其他多糖消耗过程产生的木质素和/或它们的混合物。通常可以通过如下方式制备废木质素：可选地在压力下，优选约120℃至约240℃的温度下加热处于pH小于1的混合物水溶液中的木质纤维素材料，并维持足以将大部分半纤维素材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造(‑)‑左旋葡萄糖酮的方法，所述方法包括：将木质素加热至超过150℃的温度并维持足以将一部分所述木质素转化成(‑)‑左旋葡萄糖酮的时间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.20 GB 1506701.0;2015.05.27 GB 1509131.71.一种制造(-)-左旋葡萄糖酮的方法，所述方法包括：将木质素加热至超过150℃的温度并维持足以将一部分所述木质素转化成(-)-左旋葡萄糖酮的时间。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述加热通过微波辐射来进行。3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中所述加热在低于220℃的温度下进行。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述加热在低于180℃的温度下进行。5.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中进行所述加热直至所述木质素达到约160℃至约200℃范围内的目标温度，并且在达到目标温度时停止加热。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过溶剂萃取工艺从经转化的木质素中获得所述(-)-左旋葡萄糖酮。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述木质素是废木质素。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述木质素是由木质纤维素材料的工业加工中得到的废木质素。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过加热处于pH小于1的混合物水溶液中的木质纤维素材料制备所述木质素。10.根据权利要求8或9所述的方法，其中通过在120℃至240℃的温度下加热木质纤维素材料制备所述木质素。11.根据权利要求8至10所述的方法，其中通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·汉利·克拉克，马里奥·德布勒因，维塔利·利沃维奇·布达林，
申请(专利权)人：约克大学，
类型：发明
国别省市：英国,GB