[发明专利]一种制备5-羟甲基糠醛的方法

说明书

技术领域

本发明涉及5-羟甲基糠醛(HMF)的生产，具体地说是一种在离子液体中高效转化生物质糖源(六碳糖或富含六碳糖的生物质)，经减压蒸馏分离HMF，并直接循环使用离子液体的HMF半连续生产方法。

背景技术

石油储备减少以及全球变暖要求人类寻找一种可持续的、碳中性燃料，以减少对矿物燃料的依赖。利用生物质取代石油制备化学品、塑胶和燃料是解决世界能源危机的可行方案之一，从可再生的生物资源出发制备通用化学品已成为国内外资源和能源领域的研究热点。生物质在适当条件下可转化成多元醇、糠醛、HMF和乙酰丙酸等有价值的中间化合物，它们具有高反应活性，可以合成一系列有价值的化学品，因此被视为基于生物质资源的平台化合物。

以HMF为例，从19世纪开始，化学家就对其应用进行了深入研究。HMF是精细化工中合成呋喃聚合物和乙酰丙酸的重要中间体；通过选择性氧化反应，HMF可制备呋喃二甲酸，这是生产聚酯(如PET，PBT)原料对苯二酸的优良替代品[Pentz K W.Br.Pat.2131014，1984；Werpy T，Petersen G.Top ValueAdded Chemicals from Biomass，2004；http://www.osti.gov/bridge.]；在农业化学中HMF用作杀菌剂、杀虫剂[Miyazawa M，Anzai J，Fujioka J，Isikawa Y.NaturalProduct Research，2003，17(5)：337.]；在电化学中被用作腐蚀抑制剂；在化妆品工业中用作香味添加剂。HMF还是重要的医药中间体，以HMF及其衍生物为原料制备的多种药物对修复受损伤的神经细胞[李林，魏海峰，张兰，赵玲，楚晋，5-羟甲基糠醛类用于制备神经系统用药的用途，CN1565438，2005]，治疗心血管疾病[严永清，朱丹妮，陈婷，夏云，李志明，马晓红，5-羟甲基-2-糠醛的医药用途，CN1182589，1998]，治疗败血症、急性肺炎、急性肝衰竭[普文英，5-羟甲基糠醛的药物用途，CN1704050，2005]等都有显著疗效。最近，HMF被认为是链接碳水化合物资源与石油工业之间的桥梁，因为将HMF选择性氢化脱氧后得到的2，5-二甲基呋喃是一种优质燃料，其能量密度比乙醇高40％，挥发性小，显示出替代化石燃料的巨大潜力[Román-Leshkov Y，Barrett CJ，Liu Z Y，Dumesic J A.Nature，447，982.]。

HMF可从天然碳水化合物(包括果糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、山梨糖、蔗糖和淀粉)转化得到。具体地说，HMF是六碳糖脱去三分子水的转化产物。人们对六碳糖转化制备HMF作了深入研究，尝试了使用不同反应介质，如水[Rapp K M.US Pat，4740605，1987；Carlini C，Patrono P，Galletti A M R，etal.Appl.Catal.，A，2004，275，111；Carlini C M，Giuttari G，Raspolli A，et al.Appl.Catal.，A，1999，183，295.]、质子惰性溶剂(如DMSO)[V格鲁辛，N赫伦，GA哈利戴，CN1555368A，2004；Musau R M，Munavu R M.Biomass，1987，13，67.]以及双相体系[Peniston Q P.US Pat.，2750394，1956；Mercadier D L，GasetR A，Gorrichon J P.J.Chem.Technol.Biotechnol.，1981，31，489.]和不同催化剂，如有机酸(草酸、马来酸)、无机酸(硫酸、盐酸)、盐(MgCl₂、LaCl₃)以及固体酸催化剂(离子交换树脂、各种分子筛、VPO₄)。但是这些催化体系存在显著缺陷，例如：反应条件苛刻、选择性低、产率低、使用挥发性有机溶剂、能耗高、产物不易分离纯化等。