[发明专利]伽马戊内酯及利用乙酰丙酸酯制备伽马戊内酯的方法

说明书

本发明提供了一种伽马戊内酯及利用乙酰丙酸酯制备伽马戊内酯的方法，其包括如下步骤：在氮气或空气气氛下，乙酰丙酸酯和催化剂在二级醇的溶剂内进行反应，反应的温度为120‑140℃，反应的时间为0.5‑3h；反应后进行固液分离，收集液相产品，经纯化得到伽马戊内酯，催化剂选自骨架型钴基金属合金催化剂和固体酸中的一种以上；骨架型钴基金属合金催化剂由钴‑铝合金浸泡在碱的水溶液中制备得到；本发明使用廉价骨架型钴基金属合金和固体酸作为催化剂，使用二级醇作为廉价液态氢供体，反应条件温和，反应原料为可再生的生物质衍生物，从而得到的伽马戊内酯产率高，进一步为可再生生物质能源的利用提供了新途径。

技术领域

本发明属于能源化工技术领域，具体涉及一种伽马戊内酯及利用乙酰丙酸酯制备伽马戊内酯的方法。

背景技术

对煤炭、石油和天然气这些化石能源的过度依赖和消耗使得人类面临着严重的能源和环境危机。开发利用如太阳能、风能、潮汐能和生物质能等可再生的清洁能源备受关注。生物质能源具有低污染、分布广泛、来源丰富和储量大等优点。对生物质资源的有效利用可以在一定程度上缓解人类对化石能源的需求。伽马戊内酯是重要的生物燃料，且可作为多种功能的环境友好型溶剂，需求量巨大，由于伽马戊内酯通常由生物质衍生物乙酰丙酸酯加氢制备，但是直接使用氢气作为氢供体，由于氢气的运输和保存过程需要特殊的高压容器，且在使用过程中易燃易爆风险较高，并且通常使用贵金属催化剂(如：钌)催化加氢该反应，增加了运行成本，因此开发使用廉价绿色的液态氢供体和廉价可商业化的金属催化剂，对伽马戊内酯的生产具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种利用乙酰丙酸酯制备伽马戊内酯的方法。

本发明的第二个目的是提供上述的伽马戊内酯。

为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种利用乙酰丙酸酯制备伽马戊内酯的方法，其包括如下步骤：

在氮气或空气气氛下，乙酰丙酸酯和催化剂在二级醇的溶剂内进行反应，反应的温度为120-140℃，反应的时间为0.5-3h；反应后进行固液分离，收集液相产品，经纯化得到伽马戊内酯。

其中，催化剂选自骨架型钴基金属合金催化剂和固体酸中的一种以上。

优选地，骨架型钴基金属合金催化剂由钴-铝合金浸泡在碱的水溶液中制备得到；碱的水溶液为20±1wt％的氢氧化钠水溶液。

优选地，碱的水溶液的温度为0-10℃。

优选地，浸泡的时间为1.5-4.5h。

优选地，固体酸选自HZSM-5沸石分子筛和HY沸石分子筛中的一种以上。

优选地，乙酰丙酸酯选自乙酰丙酸甲酯、乙酰丙酸乙酯、乙酰丙酸丙酯和乙酰丙酸丁酯中的一种以上。

优选地，二级醇选自异丙醇和2-丁醇中的一种以上。

一种伽马戊内酯，其由上述的方法制备得到。

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：

第一、本发明使用生物质衍生物乙酰丙酸酯原料合成伽马戊内酯，乙酰丙酸酯可以从生物质资源木质纤维素(来自于自然界广泛存在的植物中)制得，无需消耗化石能源，可部分缓解全球面临的能源问题，且使用廉价液态氢供体(即二级醇)，从而避免直接使用需要高压钢瓶保存和运输的氢气，另外，反应条件温和，使得伽马戊内酯的最高产率可达96％，进一步为可再生生物质能源的利用提供了新途径。

第二、本发明使用廉价骨架型钴基金属合金为催化剂原料，从而避免了贵金属催化剂的使用，节省了成本；另外，骨架型钴基金属合金催化剂的制备过程简单。

第三、本发明使用工业上广泛使用的廉价沸石分子筛为固体酸催化剂，从而有利于本发明的推广使用。