木質素β-O-4型二聚體模型物合成、表征及其在堿木素催化轉化機理研究中的應用.pdf

1、木質素是天然的高分子聚合物，其特點是可再生、來源廣泛、價格低廉、儲量豐富以及環(huán)境友好等，為了能夠更好地研究木質素結構，實現它的綜合利用以及研究其轉化機理目前已經引起了越來越多的關注。在木質素的結構研究中，木質素模型化合物可以作為參照物并起著重要的作用，而且β-O-4鍵是木質素結構中含量最多、最具代表性的連接鍵型，因此研究β-O-4型木素模型物對研究木素的結構及其在反應中的解聚機理有重要的意義。本論文合成一種β-O-4型木素二聚體模型物愈

2、創(chuàng)木基丙三醇-β-愈創(chuàng)木基醚（guaiacyl glycerol-β-uaiacol ether，GG二聚體）并且對其進行了詳細的結構表征，進一步利用所合成的二聚體模型物進行了快速熱解、水熱解聚等實驗研究，并借助模型物的解聚實驗結果深度解析堿木素在雙金屬催化劑下的催化水熱解聚機理。
　　GG二聚體的Py-GCMS分析結果表明，在較低溫下主要發(fā)生得反應是GG二聚體的醚鍵Cβ-O均裂，最主要的反應產物是愈創(chuàng)木酚，此時幾乎沒有其他裂解產

3、物。當裂解溫度達到500℃左右時，不僅發(fā)生Cβ-O均裂同時也發(fā)生了Cβ-O協(xié)同分解反應，此時愈創(chuàng)木酚仍是主要產物同時產生了2-羥基苯甲醛，2-甲氧基苯甲醛等化合物。在高溫下，Cβ-O均裂和Cβ-O協(xié)同分解的產物如愈創(chuàng)木酚、2-羥基苯甲醛等會發(fā)生進一步裂解反應產生大量的小分子的產品，從而使得熱解產物種類更多更復雜。
　　GG二聚體在亞臨界條件下水熱解聚實驗發(fā)現，當溫度低于220℃時，隨著反應溫度的升高，愈創(chuàng)木酚得率在升高，并且在22

4、0℃時達到最大20.75mg，當溫度高于220℃時，隨著溫度的繼續(xù)升高，愈創(chuàng)木酚的得率開始下降，原因是隨著溫度的升高，愈創(chuàng)木酚中的甲氧基會發(fā)生斷裂變成鄰苯二酚。在亞臨界條件下，愈創(chuàng)木基丙三醇-β-愈創(chuàng)木基醚主要發(fā)生的反應是β-O-4醚鍵的斷裂。
　　GG二聚體在Pt/Cu/Al2O3催化轉化實驗中發(fā)現，產物主要是愈創(chuàng)木酚，其他的產物很少，證明Pt/Cu/Al2O3主要是催化GG二聚體中的Cβ-O的斷裂。在Pt/Cu/Al2O3催化

5、堿木素轉化的進程中，反應條件對木素的轉化率和產物的得率具有顯著的影響。反應溫度和時間對于堿木素的轉化率影響大。在反應溫度為240℃，反應停留時間為2h時，木素的轉化率達到最高。主要的酚型產物的得率可以達到最高，分別為苯酚6.72mg，愈創(chuàng)木酚15.72mg，3-甲氧基兒茶酚10.11mg和2,6-二甲氧基苯酚17.09mg。而苯酚則是在260℃，停留時間2h是得率最高7.26mg。Pt/Cu/Al2O3雙金屬催化劑可以大大降低堿木素的轉