[发明专利]通过亲核取代反应降解木质素和木质素模型化合物的方法

说明书

本发明的通过亲核取代反应降解木质素和木质素模型化合物的方法属于生物质能源化工技术领域。以木质素模型化合物以及有机溶剂可溶的木质素为底物，以B的卤代化合物BX₃为亲核试剂，通过亲核取代反应，在‑78℃到60℃条件下，反应0.5h～36h，同时实现木质素模型化合物、木质素降解，及X取代基的连接。本发明操作方法简单，反应条件温和，不仅高转化高选择性的(99％的转化率，接近99％断键选择性)实现了木质素以及木质素模型化合物的降解，而且所得到的降解产物，是一种具有很高的可修饰性含溴化合物，可以作为一种重要的有机合成中间体。

技术领域

本发明属于生物质能源化工技术领域，具体涉及一种利用有机化学中的亲核取代反应降解木质素二聚体以及有机溶剂可溶的木质素的方法。

背景技术

生物质作为一种可再生资源，在近年来吸引了越来越多人的研究和关注，其中生物质中主要包含纤维素，半纤维素和木质素。而木质素中含有的大量芳香基团使得对于木质素的降解研究尤其重要。木质素降解的有效实现不仅可以减少生物质的浪费，而且还能缓解石油等不可再生资源的供应压力。目前，在降解木质素提取小分子芳香化合物的研究上已经取得一些成果，如：过渡金属催化氢解，木质素预处理后再进行降解，虽然以上方法在降解木质素以及木质素二聚体上取得了很好的进展，但是现行的方法只是简单地通过断键，生成含有烷基链的小分子化合物，而且对于过渡金属催化类的反应存在反应条件苛刻(高温、高压等)，断键选择性低，芳环容易被氢化，有金属残留等问题。因此，发展一种反应条件温和，断键选择性高，而且降解后能得到更高性能的小分子芳香化合物的方法势在必行。

亲核取代反应是一类典型的有机反应，此类反应不仅实现了原料中一些化学键的断裂，而且使一些特定的基团或者结构可以通过取代的方式连接在原来的结构上，进而使生成的产物具有一些特定的化学性质。如果可以通过亲核取代的方式使降解木质素，并对降解后的芳香小分子产物进行修饰，这种降解方法或者理念的实现将使现行的木质素降解方法更加丰富，而且降解产物可以作为重要的有机化学中间体。

但现行的木质素降解方法还未有报道在木质素降解过程中的芳香小分子化合物进行修饰。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种室温下高效快速地通过亲核取代反应同时实现木质素模型化合物的降解以及木质素的降解，并在降解的同时通过亲核取代反应对降解产物进行修饰的降解反应体系。

本发明的技术方案如下：

一种通过亲核取代反应降解木质素和木质素模型化合物的方法，其特征在于，以木质素模型化合物以及有机溶剂可溶的木质素为底物，以B的卤代化合物BX₃为亲核试剂，通过亲核取代反应，在-78℃到60℃条件下，反应0.5h～36h，同时实现木质素模型化合物、木质素降解，及X取代基的连接；所述的X是Cl、Br或I；所述的木质素模型化合物是以α-O-4或β-O-4方式连接的；

具体过程为：

在手套箱中，将二聚体化合物或者有机溶剂可溶的木质素加入到装有有机溶剂的反应瓶中，再加入计算当量的BX₃亲核试剂，在-78℃到60℃条件下反应0.5h～36h，得到溴化物，以及酚类化合物；将反应混合物用相应当量的水淬灭，用石油醚与乙酸乙酯的混合液做洗脱机，硅胶快速柱色谱进一步纯化；具体的断键产物通过HPLC进行定量。

按摩尔计，亲核试剂BX₃的用量优选为反应底物的0.5-4倍。

所述的二聚体化合物，结构式如下：

所述的BX₃亲核试剂优选为BBr₃。

所述的有机溶剂优选二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、甲苯或氟苯溶液溶液。