高分子氧化剂的制备及其在木质素制备香草醛中的应用开题报告

 2021-08-08 14:11:22

1. 研究目的与意义

香草醛,俗名香兰素、香草素、凡尼林等,化学名称3-甲氧基-4-羟基苯甲醛,为白色或浅黄色针状或结晶状粉末,呈香兰荚特有的香气。在自然界中香草醛以游离态和葡萄糖苷的形式存在于植物(如香荚兰、香草豆、安息香、妥卢香脂和秘鲁香脂等)中[1]。香草醛是一种重要的广谱型香料和有机合成原料,也是全球产量最大、应用最为广泛的香料之一。其可直接应作食品和化妆品的定香剂、调味剂,也可用作植物生长促进剂和催熟剂[2],并在电镀、橡胶、塑料以及医药工业中被广泛用[3]。香草醛在全世界年消费量约1.2万吨,且需求量每年以10%的速度增长,但由于种植香荚兰的过程需要对花朵进行人工授粉,劳动强度高,使之难于大规模栽种,而导致天然香草醛的年产量仅为1800 t,远不能满足需要[4]。因此,这使得化学家对香草醛的制备方法产生了浓厚的兴趣。而木质素作为第二大可再生资源,主要存在于造纸工业的废水中和农业的废弃物中,由于复杂的无定形结构而限制了它的工业化利用,给生态环境造成了严重污染[5-6]。因此,利用木质素来制备香草醛具有重要的研究意义。

2. 国内外研究现状分析

我国及北欧等国家以石化产品愈创木酚钠(邻甲氧基苯酚钠)同乙醛酸钠相互作用,随后经氧化裂解而生成香兰素。但由于产品与天然香兰素在香气方面存在一定的差异,而影响了它在国际市场上的占有率。美国和加拿大则以化学制浆废液获得的木素磺酸盐为原料,在强碱性介质中进行催化氧化反应,随后经萃取、减压蒸馏制得。这种方法不仅有利于造纸厂的综合治理,更因原料来自与天然植物,合成的产品气味纯正,而受到了国际市场的广泛欢迎。但直至现在,作为其核心技术的木素氧化工艺仍停留在以Bronsted碱为介质的均相体系中进行.

3. 研究的基本内容与计划

以碱木素为原料采用化学工艺制备香兰素,其工艺流程包括:工业级木素的纯化、催化剂的成型、多相催化反应、催化剂的回收与再生、有机溶剂的回收、以及香兰素的获得。

自碱性硝基苯氧化法被发现已以来将近70年,由于其具有选择性好的优点,被广泛用来测定各种木质素的结构,至今没有一种方法与之相媲美。但硝基苯氧化也具有一些缺点,如毒性较大(Oral, rat: LD50 = 349 mg/kg)、用量较大而且后处理比较繁琐的缺点。本文设计合成高分子氧化剂氧化木质素氧化制备芳香醛,以期获得较高的收率,为利用木质素制备芳香醛提供一定的理论基础,同时对木质素的高附加值利用,降低环境污染具有重要的意义.

4. 研究创新点

作为其核心技术的木素氧化工艺仍停留在以bronsted碱为介质的均相体系中进行,这种体系存在以下几方面的不足:

(1) 碱的消耗量过大及能耗过高,令生产成本大幅上升;

(2) 诱导木素特定部位断键能力的缺乏,使木素的氧化断键过程不彻底,并最终导致香兰素的得率太低;

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