卿 宇,魏贤勇,吕璟慧,宗志敏

(中国矿业大学煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室,江苏徐州,221008)

煤是重要的重质碳资源,其合理有效利用对于我国国民经济的可持续发展非常重要[1]。了解煤的组成结构是有效利用煤的重要前提。煤的氧化解聚是研究煤的组成结构[2-5]和以煤为原料获取含氧有机化学品[6-9]的重要手段。

煤的组成结构非常复杂,含有大量的芳环。煤中的芳环部分以缩合芳环的形式存在,部分(包括芳环和缩合芳环)通过桥键相连接构成大分子体系。不同的桥键的反应性差别很大,从而影响煤的定向解聚。但是,人们迄今并未了解煤中桥键的分布特征。

钌离子催化氧化(RICO)是一种可以高选择性地将芳碳优先氧化为CO2或羧基而保留饱和碳的氧化手段。因此,在较温和的条件下通过RICO反应切断煤有机质大分子中的桥键,不仅有助于了解煤的大分子结构,而且有望实现煤的定向解聚和后续的高附加值利用。本文对锡林浩特褐煤进行钌离子催化氧化及后续的酯化和分析,并计算了氧化产物中各化合物的收率,据此推测煤中芳环的烷基侧链以及芳环间桥键的分布特征,以期为了解煤的组成结构提供理论依据。

1 实验

1.1 试剂和煤样

所用试剂有四氯化碳、乙腈、乙醚、RuCl3、Na IO4、无水M gSO4和CH2N2,均为分析纯,其中有机溶剂均经过蒸馏精制后使用。

所用煤样为锡林浩特褐煤(以下简称XL),经破碎、研磨、过200目筛后于80℃下干燥48 h,冷却至室温后置于干燥器内保存备用。……