[发明专利]一种制备5-羟甲基糠醛的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种5-羟甲基糠醛的制备方法，具体说是利用铵盐和糖形成的低共融混合物将糖高效的转化为5-羟甲基糠醛。

背景技术

目前，石油资源是主要的能量来源，但是，石油资源未来总有一天会枯竭，因此，寻找它的替代品已是迫在眉睫。由可再生的生物质出发，经过高效的生物和化学转化，获得有重要应用前景的有机化工中间体，为有效的利用生物资源，寻找石化资源的替代品提供了合理的途径，同时也是解决这一问题的有效措施。

5-羟甲基糠醛(HMF)是一种重要的有机化工中间体，以它为原料可以合成出许多有用的化学品，如通过氧化可以将它转变为2，5-呋喃二甲酸，2，5-呋喃二甲酸可用来生产聚酯；或者通过加氢的方式将它转变为2，5-二甲基呋喃，2，5-二甲基呋喃是一种比燃料乙醇具有更高辛烷值、沸点更高、在空气中更稳定的生物燃料。还可以将其羟基氧化成醛基得到2，5-二甲酰呋喃，作为重要的药物单体、聚合物单体、抗菌剂单体等。HMF可从天然的六碳糖脱去三分子水得到，目前，人们已对六碳糖转化制备HMF进行了深入的研究，尝试了多种不同的反应介质，如水[Feridoun Salak Asghari and Hiroyuki Yoshida.Ind.Eng.Chem.Res.2006，45，2163；Feridoun Salak Asghari and Hiroyuki Yoshida.Ind.Eng.Chem.Res.2007，46，7703]、DMSO[Xinhua Qi，Masaru Watanabe，Taku M.Aida.Ind.Eng.Chem.Res.2008，47，9234；Ken-ichi Shimizu，Rie Uozumi，Atsushi Satsuma.CatalysisCommunications 2009，10，1849]、DMA[Joseph B.Binder，Ronald T.Raines.J.AM.CHEM.SOC.2009，131，1979；Joseph Bartholomew BINDER.US Pat，0004437，2010]、TMU[Florian Ilgen，Denise Ott.Green Chem.2009，11，1948]以及双相体系[Yuriy Roman-Leshkov，Juben N.Chheda，James A.Dumesic.Science 2006，312，1933]等等。为了提高HMF产率，各种类型的催化剂也被应用到糖脱水的反应中，如无机酸(盐酸、硫酸、硝酸、磷酸)、有机酸(甲酸、乙酸、马来酸、柠檬酸)、金属盐(三氯化铝、氯化铁、氯化铜)及固体酸催化剂。但是这些催化体系存在显著缺陷，以水做溶剂选择性低、产率低；使用高沸点的有机溶剂能耗高、产物不易分离纯化、污染环境。

离子液体作为糖的优良溶剂目前已应用到HMF的制备中，特别是烷基咪唑和烷基吡啶型离子液体已有大量文献报道，如美国Pacific Northwest National Laboratory的科学家尝试了多种路易斯酸金属催化剂在1-乙基-3-甲基氯化咪唑中的催化效果[Haibo Zhao，Johnathan E.Holladay，Heather Brown，Z.Conrad Zhang.Science 2007，316，1597]，结果发现，CrCl₂能够有效的将果糖和葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛；Cr²⁺/卡宾配合物在1-丁基-3-甲基氯化咪唑中催化果糖和葡萄糖脱水制备HMF方面也显示出了非常好的催化效果[Gen Yong，Yugen Zhang，Jackie Y.Ying.Angew.Chem.Int.Ed.2008，47，9345]；赵宗保等人研究了各种酸催化剂在烷基咪唑和烷基吡啶型离子液体中催化糖脱水制备HMF的效果[赵宗保，李昌志，一种制备5-羟甲基糠醛的方法，200710158825.6；赵宗保，李昌志，张泽会，一种制备5-羟甲基糠醛的方法，200710012841.4]，得到了较高的HMF收率。但是，由于烷基咪唑和烷基吡啶型离子液体价格较高，应用到大规模生产中成本难以接受。

虽然已报道了多种转化生物质糖源制备HMF的方法，但现有催化体系仍然存在环境不友好、选择性低、成本高等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种环境友好，低成本的催化体系制备5-羟甲基糠醛。