生物基甘油酸高价值转化的研究

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当今社会工业发展所需的能源及化学品的生产极度依赖化石资源,但是化石资源的不可再生性及使用过程带来的一系列环境问题带来严重的后果。因此,寻找化石资源替代品是迫切解决当前问题的关键。生物质资源广泛存在于自然界中,产量丰富,有良好的可再生性,被视为是替代化石资源最为理想的选择。在现代社会对能源和化学品的需求不断增长的趋势下,利用可再生生物质替代不可再生的化石资源生产高价值化学品具有重要意义。甘油作为一种生物衍生物,目前作为制备生物柴油的副产物大量生产。将甘油转化为增值化学产品,使得生物柴油工业在经济上更具吸引力。甘油可转换为一系列平台化学品,如1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和甘油酸(GA)等。其中甘油酸可以在氢碘酸的催化下高选择性地得到3-碘丙酸(3-IPA)。在该反应中,3-碘丙酸的产率高达99.9%,而且比较利于产品分离。所以本文主要探索从3-碘丙酸制备高价值化学品,并尝试从甘油酸一锅法制备高价值化学品的方法。1.以甘油衍生物甘油酸(GA)为原料,可以有效的合成3-碘丙酸(3-IPA),3-碘丙酸(3-IPA)是一种具有潜力的生物材料基平台分子。在微波反应器中,以NiCl2·6H2O为催化剂,Mn和1,10-邻菲罗啉配体共催化3-碘丙酸乙酯快速二聚为己二酸二乙酯。在最佳反应条件下,在90oC下,5分钟即可得到84%的收率。以己二酸二乙酯为原料,在酸性催化剂下水解制得己二酸(AA),收率89%。AA是一种重要的化学品和单体,用于生产各种高性能聚合物。这种快速偶联方法也适用于其他烷基卤化物。2.丁二酸,作为一种极具潜力的C4化合物,被美国能源部列为十二大顶级生物基平台分子之一,可用于合成丁二醇、丁二酰胺、马来酸酐、琥珀腈等化工原料和一些精细化学品。丁二酸作为一种生物基平台分子,在医学和环境领域有着广泛的应用。甘油酸是甘油的衍生物,产量丰富,可以通过甘油氧化而大量制备。然而,从GA到SA的转化尚未见报道。本工作以乙酸(AA)和水为溶剂体系,在CO和RhCl3的作用下,通过羰基化反应,探索了3-碘丙酸(3-IPA)与SA反应的最佳条件。在最佳条件下,SA的产率为90%。进一步探索了以GA为原料一步羰基化合成SA的最佳条件。在此条件下,SA的产率仍能达到74%。
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