[发明专利]由碳水化合物合成2,5-呋喃二甲醛的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由碳水化合物合成2,5-呋喃二甲醛的方法。

背景技术

2,5-呋喃二甲醛(DFF)是一种重要的呋喃类衍生物，是具有多种用途的有机合成中间体。它可以用作生产聚合物的单体，也可以作为原料用来合成药物、药物中间体、抗真菌剂、大环配体等。目前，工业上唯一可行的生产DFF的方法是采用5-羟甲基糠醛(HMF)为原料，经由选择性氧化反应制得。由于HMF是一种不稳定、且较难分离得到的化合物，使得它的产量很低，价格昂贵，仅以克为单位在市场上流通，因而使得采用常规的氧化剂氧化HMF制备DFF的路线成本过高，目前仍未实现工业化生产。

生物质是一种可再生资源，可用以替代日益枯竭的化石资源。碳水化合物是生物质的主要成分。直接以碳水化合物为原料，通过先脱水合成HMF中间体，在不用分离出HMF的情况，使HMF原位选择性氧化合成DFF，就可实现由生物质资源直接制备高附加值化工产品。这对于节约资源、降低能耗、以及进一步开发利用可再生的生物质资源具有重要的意义。

现有技术中合成2,5-呋喃二甲醛，过程较为复杂，操作麻烦，能耗较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简便、低能耗的由碳水化合物合成2,5-呋喃二甲醛的方法，以克服已有技术中步骤长、操作复杂、能耗高、成本高等缺点。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种由碳水化合物催化合成2,5-呋喃二甲醛的方法，其特征在于以葡萄糖、果糖或蔗糖为原料，酸性离子液体为溶剂，Keggin结构的钼钒磷杂多酸为催化剂，空气为氧化剂，在常压下反应制得2,5-呋喃二甲醛，其中碳水化合物浓度为30.0-45.0g/L，钼钒磷杂多酸的分子式为H₄PMo₁₁VO₄₀·12H₂O、H₅PMo₁₀V₂O₄₀·14H₂O或H₆PMo₉V₃O₄₀·12H₂O，催化剂用量为1.0-10.0g/L，反应温度为80-120℃，反应时间为0.5-2小时。

所述酸性离子液体为1-(3-磺酸)-丙基-3-乙基咪唑盐酸盐-[HO₃S-(CH₂)₃-min]Cl、1-(3-磺酸)-丙基-3-乙基咪唑磷酸盐-[HO₃S-(CH₂)₃-min]H₂PO₄、1-(3-磺酸)-丙基-3-乙基咪唑硫酸盐-[HO₃S-(CH₂)₃-min]HSO₄、1-(3-磺酸)-丙基-3-乙基咪唑苯磺酸盐-[HO₃S-(CH₂)₃-min]TsA、1-丁基-3-甲基咪唑盐酸盐-[C₄min]Cl。

所述酸性离子液体的一般制备方法如下：在装有搅拌、温度计、冷凝管的100mL三口烧瓶中加入1,3-丙烷磺内酯，然后加入适量的去离子水溶解，待溶解完全后，缓慢滴加相应的酸，保持常温反应30min，然后缓慢升温至90℃，最后减压脱水，即得。

所述碳水化合物浓度优选35g/L。

所述钼钒磷杂多酸的分子式优选H₄PMo₁₁VO₄₀·12H₂O。

所述催化剂用量优选2.5-5.0g/L。

所述反应温度优选110-120C。

所述反应时间优选1小时。

本发明具有如下有益效果：合成工艺步骤仅一锅一步，操作安全，无设备腐蚀，具有良好的工业化应用前景。②钼钒磷杂多酸兼具酸性和氧化性，对目标反应活性高，副产物少；③钼钒磷杂多酸是非均相催化剂，易于制备，性质稳定，无毒，易于分离；④反应采用酸性离子液体作为溶剂，产物收率高，选择性好，后处理简单，在温和的条件下进行，常压、低能耗。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。

实施例1