[发明专利]一种基于凹土基催化剂催化纤维木质素的阿魏酸酯制备方法

说明书

本发明公开了一种基于凹土基催化剂催化纤维木质素的阿魏酸酯制备方法，以负载型凹土基催化剂SO₄^2‑/ZrO₂‑ATP催化纤维木质素原料在低分子醇中解聚并定向转化为高附加值的阿魏酸酯，包括以下步骤：合成负载型凹土基催化剂SO₄^2‑/ZrO₂‑ATP；由木质纤维中分离出木质素；SO₄^2‑/ZrO₂‑ATP催化木质素在低分子醇中解聚并定向转化为阿魏酸酯。本发明以储量丰富的凹凸棒土为载体制备负载型固体催化剂，催化纤维木质素解聚并制备高附加值的阿魏酸酯，既拓展了凹土资源应用领域，同时又实现了木质素资源的高值化利用。整个合成工艺简单，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于生物质化学利用技术领域，具体地说，涉及一种基于凹土基催化剂催化纤维木质素降解制备阿魏酸酯的方法。

背景技术

木质纤维原料可通过有效分解途径转变为生物质能源或生物基化学品以解决能源危机并实现化学品原料绿色化。木质素是自然界中最丰富的天然高分子之一，木质纤维原料中的木质素是由烷基化的甲氧基苯酚通过氧或者碳连接在一起的一种高度交联的大分子，其酚类结构和特性使得木质素具有转化为高附加值化学品的巨大潜力。事实上，目前只有不到2％的造纸工业木质素副产品得到有效利用，因此，木质素高值化利用技术的开发显得非常重要和必要。

木质素是由松柏醇、芥子醇和对香豆醇这三种先驱物经酶催化脱氢聚合而成，木质素除了自身间以及与不同碳水化合物存在连接结构外，还与细胞壁中其它组分如阿魏酸存在交联。阿魏酸通过脱氢反应生成具有不同连接类型的交联结构，同时还会参与到木素的形成过程之中。以木质纤维为原料分离制备高附加值的阿魏酸，首先要分离得到木质素，然后对木质素进行解聚，解聚的方法通常包括碱催化、酸催化、金属催化、离子液体辅助及超临界流体辅助催化等。非均相催化剂因其具有易分离、可循环使用的特性，被广泛用于木质素的解聚反应，如金属硫化物、金属磷化物、金属碳化物和金属氮化物等。这些催化剂虽表现出良好的催化性能，但制备成本较高，合成工艺也较为复杂。

凹凸棒土(ATP，简称凹土)，是一种层链状过渡结构的含水镁铝硅酸盐矿物，一般表示为(H₂O)₄(Mg,Fe)₅(OH)₂Si₈O₂₀·4H₂O，广泛存在于世界各国，在我国江苏、安徽等地更是储量丰富。凹土独特的晶体结构使之不仅能满足异相催化反应所需的微孔和表面特征，还具有分子筛的择形催化裂解等特点，且通过负载活性组分对其进行修饰改性，可使其具有更大的催化活性。发展凹土基固体催化剂在催化领域将具有很好的应用前景。

阿魏酸经酯化生成阿魏酸酯，其中，阿魏酸甲酯(4-羟基-3-甲氧基肉桂酸甲酯，分子式C₁₁H₁₂O₄)，通常用作抗氧化剂并广泛应用于化妆、美容产品中；阿魏酸乙酯(4-羟基-3-甲氧基肉桂酸乙酯，分子式：C₁₂H₁₄O₄)，是用于治疗心脑血管疾病及白细胞减少等病症药品的基本原料，目前多从当归、川芎等多种中药中提取，产量较小。

发明内容

有鉴于此，本发明针对上述的问题，提供了一种基于凹土基催化剂催化纤维木质素降解制备阿魏酸酯的方法，以负载型凹土基催化剂SO₄^2-/ZrO₂-ATP催化木质纤维原料中的木质素在低分子醇中解聚并定向转化为高附加值的阿魏酸酯。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于凹土基催化剂催化纤维木质素的阿魏酸酯制备方法，包括以下步骤：