[发明专利]一种纤维素生物质生产羧酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机酸酯的制备，尤其涉及一种使用纤维素生物质为原料制备羧酸酯的方法和生产工艺。

背景技术

羧酸酯是非常重要的化工原材料、医药中间体、香料等，亦可以用作液体燃料如生物柴油、汽油。当前所说的生物柴油泛指脂肪酸和小分子醇生成的羧酸酯，由于甲醇最便宜，常见的生物柴油是脂肪酸的甲醇酯。从动植物油脂制备的羧酸甲酯，由于它们不含芳香硫及芳香氮化合物，燃烧不会产生氧化硫、氧化氮等主要的环境污染物，被认为是最理想的柴油替代产品。

当前，市场上出售的羧酸酯产品，基本上都是以石油、煤炭、或者粮食及食用的动植物油脂为原材料，经过一系列反应制备得到。特别是当前用量很大的生物柴油，全部使用动植物油脂为原材料，而动植物油脂是传统的、习惯上的人类的食品，动植物油脂的产量对应于人口来说是非常少的。2009年6月联合国的统计资料显示，当前有超过10亿人口处于饥饿状态，与人争食被认为是反人类罪。

纤维素生物质是地球上产量最大的有机碳源，每年再生，但是，它们现在大多数都作为废弃物被浪费掉了，如果能够开发出以它们为原材料制备化工原材料、医药中间体、香料、等的制备方法和生产工艺，例如羧酸酯，不仅能够大幅减少粮食的使用，解决相当一部分人口的饥饿问题，同时，纤维素生物质的变废为宝，羧酸酯包括生物柴油的生产成本也会有所下降。

因此，纤维素生物质精炼制备化工原材料、医药中间体、香料等技术和生产工艺，例如纤维素生物质制备羧酸酯，对人类的可持续发展极其重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用纤维素生物质为原材料，不使用石油、煤炭、或者粮食、及食用动植物油脂为原材料，制备羧酸酯包括生物柴油的方法和生产工艺。

在本发明中，提供了一种羧酸酯的制备方法，所述的方法包括步骤：

(a)将纤维素生物质中的有机聚合物转化为水溶性有机物；

(b)分离得到含芳环的水溶性有机物；和

(c)将含芳环的水溶性有机物进行氢化酯化，得到羧酸酯。

在另一优选例中，步骤(a)中使用催化剂，所述的催化剂是单环及稠环如式1A、1B、2A、或2B所示的物质或它们的共振结构物质、金属化合物、或其混合；

其中：R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆是含有1-18个碳的直链烷烃基、支链烷烃基、烯烃基、或芳环基；所述直链烷烃基、支链烷烃基、或烯烃基上可以全部是氢、也可以是氢被卤素、氧、硫、和/或氮取代。

在另一优选例中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆是羟基(OH)、羧基(COOH)、氨基(NH₂)、硫醇基(SH)、硝基、磺酸基(SO₃H)、和/或卤素原子。

在另一优选例中，羟基(OH)、羧基(COOH)、氨基(NH₂)、硫醇基(SH)、硝基、或磺酸基(SO₃H)上的氢，可以被饱和或不饱和的碳取代。

在另一优选例中，对于R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆这些基团，邻位的两者可以表示为另一个稠环，例如R₁和R₂构成另一个芳环、如六元环(包括R₁和R₂链接着环上的两个碳，如结构式1A’和1B’所示，如此表征的稠环上，还可以再连有稠环及其它官能团)，以此类推，R₃和R₄构成另一个芳环、R₄和R₅构成另一个芳环、R₅和R₆构成另一个芳环、等。在式2A和2B中，R₃和R₄被视为邻位、，R₁和R₆也被视为邻位，可构成另一个芳环。

在另一优选例中，所述的如式1A、1B、2A、或2B所示的物质是生物提取物。

在另一优选例中，所述的金属化合物是金属的有机酸盐、无机酸盐、具备水溶性的氢氧化物、氢化物、氧化物、过氧化物。

在另一优选例中，所述的金属选自碱金属、碱土金属、或过渡金属。