一种环丙烷化多环萜类化合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于新能源技术领域，涉及的一种环丙烷化多环萜类化合物及其制备方法与应用。环丙烷化多环萜类化合物为分子内含有环丙烷基团并含有三个以上环且无不饱和双键的十五碳萜分子。本发明专利技术首次提出将环丙烷化多环萜类化合物作为高密度燃料使用的新用途；本发明专利技术所开发的环丙烷化多环萜类化合物的制备方法能够有效避免多环萜烯类化合物由于加氢饱和所导致的密度降低，获得多环萜烯环丙烷化产物具有较高密度，可作为高密度燃料使用。可作为高密度燃料使用。可作为高密度燃料使用。

【技术实现步骤摘要】
一种环丙烷化多环萜类化合物及其制备方法与应用
[0001]本申请为2020年05月27日提交的申请号为202010458242.0的同名中国专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术属于新能源
，涉及一种环丙烷化多环萜类化合物及其制备方法与应用，具体涉及一种环丙烷化多环萜烯类的化合物及其制备方法与作为高密度燃料的应用。

技术介绍

[0003]生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。
[0004]目前，生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源。生物质能是重要的可再生能源资源，具有资源种类多、分布广的特点，在当今能源日趋紧张的情况下，越来越引起人们的关注。
[0005]近年来，我国生物质能源行业发展迅速，主要利用方式有生物质成型燃料(例如，用于发电厂和工业锅炉的燃料)、生物质气体燃料(例如，沼气、生物质可燃气)、生物质发电和生物质液体燃料等，其中生物液体燃料包括生物乙醇、生物丁醇、生物柴油、生物甲醇、生物质裂解油等等。
[0006]随着化石能源价格的不断攀升，生物质能的利用价值越来越高，现有的生物质燃料远远不能满足人类对于生物质燃料的燃烧性能和数量的需求，人们一直在努力地寻找和研究新的生物质燃料。
[0007]高密度合成烃类燃料是一类高密度、高体积热值的烃类燃料，是液体推进剂的重要组成部分，是随着现代飞行器对速度和航程要求的不断提高而发展起来的。现有高密度燃料根据其使用场景和物理性质不同可分为两类：高密度笼烃类燃料和高能多环烃类燃料。根据其原料不同可分为以下三类：降冰片烯类燃料、环戊二烯类燃料和金刚烷类燃料；以JP
‑
10为代表的高能多环烃类燃料来源于煤、石油等化石原料，由于其常温下为液体，可直接作为航天飞行器燃料使用。高密度笼烃类燃料具有更高的能量密度，但由于其常温下多以固体状态存在，一般作为高能固体添加剂使用。
[0008]由于生物质燃料的可再生性，生物质高密度燃料的成为人们关注的焦点，原料来源广泛、制备工艺简单、密度高，且易于大规模生产的生物质高密度燃料及其生产技术是人们一直以来追求的目标。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的之一在于提供一种环丙烷化多环萜类化合物及其制备方法，该方法简单、且饱和处理后密度无明显降低，且可大大提高生产效率。
[0010]本专利技术的目的之二在于提供一种环丙烷化多环萜类化合物作为高密度燃料的应用，产物氧化稳定性大大提高，满足高密度燃料的标准。
[0011]本专利技术第一方面提供了一种环丙烷化多环萜类化合物在作为高密度燃料的应用，其中，所述环丙烷化多环萜类化合物为分子内含有环丙烷基团并含有三个以上环且无不饱和双键的十五碳萜分子；优选地，所述环丙烷化多环萜类化合物为分子结构分别如式(Ⅰ)、式(Ⅱ)、式(Ⅲ)或式(Ⅳ)所示的长叶烯环丙烷化合物、艾莫烯环丙烷化合物、马兜铃烯加氢饱和化合物或橄榄烯加氢饱和化合物，
[0012]本专利技术中，所述环丙烷化多环萜类化合物能够直接作为高密度燃料使用，或者与其他高能燃料复配后作为高密度燃料使用；优选地，所述其他高能燃料包括JP
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10；进一步优选地，所述高密度燃料的密度大于0.9g/cm3。
[0013]本专利技术第二方面提供了一种用作高密度燃料的环丙烷化多环萜类化合物，其由多环萜烯类化合物经加氢处理或者经环丙烷化处理后获得，并且所述环丙烷化多环萜类化合物中的双键的饱和度在99％以上，所述高密度燃料的密度大于0.9g/cm3。
[0014]所述多环萜烯类化合物为分子中含有三个以上环的十五碳萜烯；更优选所述多环萜烯类化合物为长叶烯、艾莫烯、马兜铃烯或橄榄烯；相应优选地，所述环丙烷化多环萜类化合物为分子内含有环丙烷基团并含有三个以上环且无不饱和双键的十五碳萜分子，更优选所述环丙烷化多环萜类化合物为分子结构分别如式(Ⅰ)、式(Ⅱ)、式(Ⅲ)或式(Ⅳ)所示的长叶烯环丙烷化合物、艾莫烯环丙烷化合物、马兜铃烯加氢饱和化合物或橄榄烯加氢饱和化合物。
[0015]本专利技术第三方面提供了如本专利技术第一方面所述的应用中的所述的环丙烷化多环萜类化合物或如本专利技术第二方面所述的用作高密度燃料的环丙烷化多环萜类化合物的制备方法，其包括对多环萜烯类化合物进行加氢处理或者环丙烷化处理获得环丙烷化多环萜类化合物。
[0016]根据本专利技术的一些实施方式，对多环萜烯类化合物进行环丙烷化处理包括：
[0017]步骤C，将多环萜烯类化合物原料液与催化剂和环丙烷化试剂混合后反应，反应结
束后冷却，获得含羰基环丙烷化多环萜类化合物的反应产物；
[0018]步骤D，以碱液对含羰基环丙烷化多环萜类化合物的反应产物进行洗涤后，分液并取上相进行脱羰基反应，获得环丙烷化多环萜类化合物；
[0019]其中，多环萜烯类化合物为分子中含有三个以上环且不含环丙烷基团的十五碳萜烯，优选为长叶烯或艾莫烯；所述环丙烷化多环萜类化合物为分子内含有环丙烷基团并含有三个以上环且无不饱和双键的十五碳萜分子，优选所述环丙烷化多环萜类化合物为分子结构分别如式(Ⅰ)或式(Ⅱ)所示的长叶烯环丙烷化合物、艾莫烯环丙烷化合物。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，所述多环萜烯类化合物原料液由多环萜烯类化合物与溶剂混合后形成，且所述多环萜烯类化合物原料液中所述多环萜烯类化合物与溶剂质量比为1：(150
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200)，优选为1:(165
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200)；进一步优选地，所述溶剂为含有甲醇的磷酸缓冲液，并且所述含有甲醇的磷酸缓冲液中甲醇的体积含量为5％，所述磷酸缓冲溶液的摩尔浓度为0.1mol/L，pH＝8.0。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，在步骤C中，所述环丙烷化试剂的用量为多环萜烯类化合物质量的30wt％
‑
50wt％；进一步优选地，所述环丙烷化试剂为重氮乙酸乙酯。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，在步骤C中，所述催化剂的用量为多环萜烯类化合物质量的0.5wt％
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2wt％，优选为1.5wt％
‑
2wt％；进一步优选地，所述催化剂为细胞色素P450酶。
[0023]在本专利技术的一些实施例中，在步骤C中，所述反应的温度为30
‑
40℃，更优选为35
‑
40℃；反应的时间为48
‑
60h。
[0024]在本专利技术的一些实施例中，在步骤D中，所述碱液由碱溶于水中制得；优选地，所述碱液的浓度为5wt％
‑
10wt％；所述碱液的用量为含羰基环丙烷化多环萜类化合物的反应产物体积的50v％
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150v％；进一步优选地，所述碱包括KOH和/或NaOH。
[0025]根据本专利技术的另一些实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有环丙烷化多环萜类化合物的高密度燃料，所述环丙烷化多环萜类化合物为分子结构分别如式(Ⅲ)或式(Ⅳ)所示的马兜铃烯加氢饱和化合物或橄榄烯加氢饱和化合物，2.根据权利要求2所述的高密度燃料，其特征在于，所述环丙烷化多环萜类化合物直接作为高密度燃料使用，或者与其他高能燃料复配后作为高密度燃料使用；所述其他高能燃料包括JP
‑
10；所述高密度燃料的密度大于0.9g/cm3，并且所述环丙烷化多环萜类化合物中的双键的饱和度在99％以上。3.构成如权利要求1或2所述的高密度燃料的环丙烷化多环萜类化合物的制备方法，其包括：对多环萜烯类化合物进行加氢处理获得环丙烷化多环萜类化合物；对多环萜烯类化合物进行加氢处理包括：将多环萜烯类化合物原料液与Pd/C催化剂混合，通入氢气进行加氢反应，反应结束后将产物冷却至室温，离心分离后，获得环丙烷化多环萜类化合物；其中，多环萜烯类化合物为马兜铃烯或橄榄烯；所述环丙烷化多环萜类化合物为分子结构分别如式(Ⅲ)或式(Ⅳ)所示的马兜铃烯加氢饱和化合物或橄榄烯加氢饱和化合物。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，多环萜烯类化合物与Pd/C催化剂的质量比为(8
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10):1；所述加氢反应的压力为1
‑
3Mpa，所述加...

【专利技术属性】
技术研发人员：方云明，吴翠翠，毕浩然，王萌，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：