[发明专利]一种基于生物质化学品合成功能化1,3-丁二烯的方法

说明书

本发明提供了一种基于生物质化学品合成功能化1,3‑丁二烯的方法，包括以下步骤，首先在缩合催化剂的作用下，将丙酮和糠醛类化合物进行缩合反应后，得到缩合产物；所述糠醛类化合物包括糠醛或其衍生物；然后在还原催化剂的作用下，将上述步骤得到的缩合产物进行还原反应后，得到还原产物；在催化剂的作用下，将上述步骤得到的还原产物进行脱水反应后，得到功能化1,3‑丁二烯。本发明可利用廉价易得的丙酮、糠醛类化合物为原料，合成功能化1,3‑丁二烯，实验条件温和，操作简单，具有规模化合成的前景。

技术领域

本发明属于生物基化学品转化合成技术领域，涉及一种功能化1,3-丁二烯的合成方法，尤其涉及一种基于生物质基糠醛或其衍生物合成功能化1,3-丁二烯的方法。

背景技术

1,3-丁二烯，英文名为：1,3-Butadiene或Butadiene、BD。无色气体，有特殊气味。稍溶于水，溶于乙醇、甲醇，易溶于丙酮、乙醚、氯仿等，是制造合成橡胶、合成树脂、尼龙等的原料。合成橡胶被誉为二十一世纪三大合成材料之一，性能优异，且具有可调、控和可设计的特点，广泛应用于汽车、航空、航天和国防等领域，是一种重要的战略资源，在民用领域也是处处可见，起着举足轻重的作用。

合成橡胶虽然品种较多如顺丁橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶等，但其关键组成均为聚1,3-二烯，仅含碳、氢元素，骨架结构通过碳碳键连，化学稳定性强。然而，由于结构中不含非碳元素，导致橡胶缺乏极性基团，影响橡胶制品的性能，所以橡胶制品在加工、制造过程中往往需要混入其他胶种和填料，如炭黑、白炭黑、碳纳米管等，不含极性基团造成橡胶的粘接性能差、与填料相容性差等界面问题。此外，合成橡胶的综合性能仍不尽人意，如顺丁橡胶须与天然橡胶混合才能用于轮胎的胎侧、胎面，胎体则由天然橡胶制成。而在一些特殊制品中，如特种轮胎、工程轮胎，则完全采用天然橡胶为原料。因此，开发含有功能基团的橡胶单体有利于解决橡胶材料的界面问题和提升合成橡胶的性能等具有重要意义，这也引起广大科技工作者的兴趣，也是解决橡胶材料发展瓶颈问题的必由之路。

目前已有较多报道合成了含有功能基团的1,3-丁二烯，如vinyloxy-,ethoxymethyl-,cyanomethyl-,alkyloxysilyl-,alkylsilyl-,alkyloxymethyl-,N,N-dialkylamino dimethylsilyl-和amine derivatives等取代的1,3-丁二烯。在单体中引入功能化的刚性基团不仅可以改善橡胶材料的界面问题，还可以提高材料的热力学性能和工程机械性能，因此，2-(4-methoxyphenyl)-1,3-butadiene等含有功能化苯基的1,3-丁二烯备受关注(Polym.Chem.,2016,7,1264–1270)。然而，这些功能化的1,3-丁二烯的合成往往依赖于繁琐的有机合成，过程复杂(需要数步反应和分离操作)，对实验条件要求苛刻(如低温、无水、无氧)，产能难以放大，且原料来源不易。

因此，如何探索一种简单的方法，能够合成功能化的1,3-丁二烯，已成为业内诸多具有前瞻性的研究人员广为关注的焦点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种基于醛酮缩合反应合成1,3-丁二烯的方法。本发明可利用廉价易得的丙酮和糠醛类化合物为原料，合成功能化1,3-丁二烯，方法简单，条件温和，原料绿色环保，且具有规模化合成前景。

本发明提供了一种功能化1,3-丁二烯的合成方法，包括以下步骤：

1)在缩合催化剂的作用下，将丙酮和糠醛类化合物进行缩合反应后，得到缩合产物；所述糠醛类化合物包括糠醛或其衍生物；

2)在还原催化剂的作用下，将上述步骤得到的缩合产物进行还原反应后，得到还原产物；

3)在催化剂的作用下，将上述步骤得到的还原产物进行脱水反应后，得到功能化1,3-丁二烯；