催化还原断裂木质素模型化合物C-O键的研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:llccxx1982
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石化能源的日益匮乏和人类对能源需求日益增多之间的矛盾,使如何从生物质高效廉价得到生物油和化学品显得尤为重要。木质素是富含芳香基团的重要生物质资源,由木质素制取化学品和燃油具有重要意义。本论文通过设计催化体系,对由木质素模型化合物制取饱和烃和芳香化合物进行了研究,主要研究内容和创新性成果如下:  1.以苯酚及其衍生物为木质素模型化合物,针对其加氢脱氧制饱和烷烃,在Br(o)nsted酸离子液体IL-SO3H辅助下,设计制备了蒙脱石(MMT)矿物负载型金属纳米催化材料Ru/MMT@IL-SO3H。在180℃温度条件下,Ru/MMT@IL-SO3H催化剂三组分协同作用,对水相中苯酚及其衍生物加氢制饱和烷烃显示很高的催化活性和稳定性。研究表明,离子液体稳定地吸附在MMT载体上,一方面抑制Ru粒子长大,同时起到催化反应物脱水作用;而金属Ru起到催化加氢作用。酚类化合物经历加氢、脱水、再加氢过程,最终生成环己烷类化合物。  2.以芳香醚(包括二芳基醚和芳基烷基醚)为木质素模型化合物,进行了芳香C-O键断裂研究。发现在KOtBu存在下,NaH能够有效还原断裂芳香C-O键,获得芳烃和酚类化合物,目标产物收率可达99%。这种反应体系组成简单,无需添加有机配体,反应可在较温和条件进行。进行了初步的机理探讨,发现芳香C-O键断裂是经单电子转移的途径实现的。  3.以酚类物质为木质素模型化合物,进行了芳香C-O键断裂研究。发现以KOtBu为自由基引发剂,LiAlH4作为氢源,可高效还原断裂酚羟基,获得芳香烃,目标产物收率可达99%。该反应体系适用于各种芳基C-O键的断裂,分别以酚类、二芳基醚类、芳基烷基醚类为反应底物,均可还原得到相应的芳香烃,获得较高收率的目标产物。初步的机理研究表明,反应符合单电子转移机理。
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