选择性解聚木质素制备对香豆酸甲酯的研究

作     者：吴远昊 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：关建郁

授予年度：2020年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：木质素 对香豆酸甲酯 金属盐 金属氧化物 选择性催化 

摘      要：现如今化石资源的消耗量巨大,其不可再生性注定会影响社会的可持续发展。相比之下,木质素的元素组成与之类似,同样含有芳香结构且具有存量丰富、可再生等优势。故木质素成为了化石资源最有希望的替代品之一,而木质素的解聚也成为了当今的研究热点。对香豆酸甲酯(MPC)可用于制备各类精细化学品或聚合物,其生产主要依靠石油化工。目前报道中通过解聚木质素制备对香豆酸甲酯所选用的离子液体或负载型催化剂都较为复杂,所以需要构建一个更为简单的、经济的反应体系来实现这一过程。鉴于此,本论文选用了一系列金属盐与金属氧化物作为催化剂选择性催化解聚木质素制备对香豆酸甲酯。主要内容如下:(1)选择了一系列金属盐催化解聚蔗渣木质素。结果表明在金属盐催化剂中CuCl对于解聚草本木质素制备MPC具有最佳的催化活性和产物选择性,在最优反应条件下MPC的收率为9.03 wt%,选择性为71.2%。(2)为了探究CuCl催化木质素的解聚路径,采用了GPC、FT-IR、H-NMR以及2D HSQC等表征手段,并结合模型化合物反应进行研究分析,结果发现:反应主要通过断裂木质素中p CA(p-coumaric acid)结构所连接的酯键得到MPC。由于该体系中酯键的断裂的远比醚键的断裂要容易的多,故实现了高选择性地催化解聚草本木质素制备MPC。(3)考虑到金属盐的回收难度大,进而构建了一种使用金属氧化物作为催化剂解聚草本木质素制备对香豆酸甲酯的反应体系。系统考察了不同金属氧化物、反应温度、反应时间以及溶剂种类等因素对制备MPC的影响,结果发现:金属氧化物中Zn O对于解聚草本木质素制备MPC具有最佳的催化活性,在最优反应条件下对香豆酸甲酯的收率为9.80 wt%,选择性为61.6%。