一种秸秆制备糠醛和5-羟甲基糠醛的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115785035A(43)申请公布日2023.03.14(21)申请号202310052804.5(22)申请日2023.02.03(71)申请人中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所地址100089北京市海淀区中关村街道中关村南大街12号(72)发明人罗娟赵立欣侯昕彤姚宗路于佳动(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569专利代理师王立普(51)Int.Cl.C07D307/50(2006.01)C07D307/46(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种秸秆制备糠醛和5-羟甲基糠醛的方法(57)摘要本发明提供了一种秸秆制备糠醛和5‑羟甲基糠醛的方法，属于农业废弃物处理技术领域。本发明使用路易斯酸型酸性深共熔溶剂作为水解‑缩合反应的液相环境，一方面，路易斯酸可以作为氢键受体提供氢键点位，与氢键供体紧密结合，混合形成三元深共熔溶剂（DES）整体，形成强大的氢键体系，促进秸秆水解糖化过程；另一方面，能够作为催化剂提供酸性吸水环境、促进脱水缩合过程，替代传统强酸性催化剂，防止腐蚀设备。本发明使用路易斯酸型中性深共熔溶剂作为酶解‑缩合反应的液相环境，路易斯酸型中性深共熔溶剂既是助溶剂又是催化剂，且路易斯酸型中性深共熔溶剂不影响纤维素酶的活性。CN115785035ACN115785035A权利要求书1/1页1.一种秸秆制备糠醛和5‑羟甲基糠醛的方法，其特征在于，包括以下步骤：将秸秆与路易斯酸型酸性深共熔溶剂混合，进行水解‑缩合反应，得到反应产物，所述反应产物中含有糠醛；将所述反应产物与水混合，进行固液分离，得到固相和液相；将所述液相与有机萃取剂混合，进行萃取，从所得萃取相中分离糠醛；将所述固相与路易斯酸型中性深共熔溶剂、纤维素酶混合，进行酶解‑缩合反应，得到5‑羟甲基糠醛；所述路易斯酸型酸性深共熔溶剂包括氢键受体、氢键供体和配位路易斯酸，所述氢键供体为有机酸；所述路易斯酸型中性深共熔溶剂包括氢键受体、氢键供体和配位路易斯酸，所述氢键供体为甘油和/或尿素。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路易斯酸型酸性深共熔溶剂的氢键受体为氯化胆碱、盐酸胍和硫氰酸铵中的一种或几种；所述配位路易斯酸为氯化铝、氯化铁、三氯化铁、氯化锌和氯化铜中的一种或几种；所述路易斯酸型酸性深共熔溶剂中氢键受体、氢键供体和配位路易斯酸的摩尔比为1:1~5:1~3。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路易斯酸型中性深共熔溶剂的氢键受体为氯化胆碱；所述配位路易斯酸为氯化铝、氯化铁、三氯化铁、氯化锌和氯化铜中的一种或几种；所述路易斯酸型中性深共熔溶剂中氢键受体、氢键供体和配位路易斯酸的摩尔比为1:10~15:1~3。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述秸秆与路易斯酸型酸性深共熔溶剂的质量比为1:5~10。5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述水解‑缩合反应的温度为90~150℃，时间为1~5h。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机萃取剂为乙酸乙酯、2,4‑二甲基硝基苯、邻苯二甲醚和磷酸三丁酯中的一种或几种。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固相与路易斯酸型中性深共熔溶剂的质量比为1:10~20；所述固相与纤维素酶的质量比为14~16:0.005~0.03。8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述酶解‑缩合反应的温度为60~70℃，时间为48~72h。9.根据权利要求1或7所述的方法，其特征在于，所述纤维素酶的酶活为35000~50000U/g。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、棉花秸秆、高粱秸秆、甘蔗渣和瓜秧尾菜中的一种或几种。2CN115785035A说明书1/6页一种秸秆制备糠醛和5‑羟甲基糠醛的方法技术领域[0001]本发明涉及农业废弃物处理技术领域，特别涉及一种秸秆制备糠醛和5‑羟甲基糠醛的方法。背景技术[0002]我国农业废弃物资源量巨大，其中秸秆每年产生量超过8亿吨。农业废弃物是具有典型纤维素、半纤维素和木质素结构的生物质，可以用来生产具有较高价值的平台化合物。糠醛和5‑羟甲基糠醛是应用广泛、具有市场竞争力的生物质基平台化合物，也是重要有机化工原料，目前只能通过生物质制取，其中农业废弃物是价格低廉、来源广泛的可制取糠醛的良好原料。[0003]目前糠醛的生产方式主要通过半纤维素水解成戊糖再经脱水环化制备得到，5‑羟甲基糠醛通过纤维素水解成葡萄糖再经脱水缩合制备，存在得率低、三废排放量大的难点，并且过程中使用的传统催化剂如硫酸也存在腐蚀设备的问题。发明内容[0004]有鉴于此，本发明目的在于提供一种秸秆制备糠醛和5‑羟甲基糠醛的方法。本发明