[发明专利]一种制备二羟甲基四氢呋喃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备二羟甲基四氢呋喃的方法。

背景技术

加氢反应是转化生物质原料制备燃料和精细化学品的重要反应之一。来自于生物质原料的5-羟甲基糠醛是优秀的平台化合物，能够通过加氢反应制备其它重要的精细化学品。5-羟甲基糠醛能够选择性加氢为二羟甲基四氢呋喃，其中DHMTHF是一种具有价值的化学品，它能够作为溶剂，单体和作为生产其他高附加值化学品的前体，是一种能够用于生产聚合物和特殊精细化学品的平台化学品。

然而现有技术当中，从5-羟甲基糠醛选择性加氢到二羟甲基四氢呋喃需要较高的反应条件（反应温度或反应压力）。为了在更加温和的反应条件下制备二羟甲基四氢呋喃，人们需要开发出更具活性的催化剂。

发明内容

本发明为克服上述现有技术的缺陷，提供了一种制备二羟甲基四氢呋喃的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种制备二羟甲基四氢呋喃的方法，包括下述步骤：将5-羟甲基糠醛和负载金属的氮化碳材料置于反应装置中，加入蒸馏水，通入氢气，在40～80℃下反应1～6h，得到二羟甲基四氢呋喃；

所述负载的金属为钌、钯、铂；

所述金属的负载量为1%～10%；

所述氢气的压力为0.5～2 MPa；

所述负载金属的氮化碳材料与所述5-羟甲基糠醛的质量比为0.2～0.8：1。

所述氮化碳材料具有类似于石墨状的共轭结构，整个结构富含电子，有利于5-羟甲基糠醛加氢。所述5-羟甲基糠醛与所述氮化碳材料的氮元素作用，固定在氮化碳材料的平面上，更利于与负载的金属作用。

优选地，所述金属的负载量为5%。

优选地，所述氢气的压力为1 MPa。

优选地，所述反应温度为60℃。

优选地，所述负载金属的氮化碳材料与所述5-羟甲基糠醛的质量比为0.5：1。

优选地，所述负载金属的氮化碳材料的目数为100目～800目。

优选地，所述反应时间为4 h。

所述负载金属的氮化碳材料可采用现有的方法制备，优选采用如下方法制备：将氮化碳分散到蒸馏水中，加入金属盐溶液，混合，然后慢慢滴加硼氢化钠溶液，反应4h，过滤，蒸馏水洗涤，真空干燥。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明公开了一种制备二羟甲基四氢呋喃的方法,所述负载金属的氮化碳材料能有效催化5-羟甲基糠醛制二羟甲基四氢呋喃，所需反应条件温和，具有较高的二羟甲基四氢呋喃产率。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对发明作进一步的说明。这些实施例仅是对本发明的典型描述，但本发明不限于此。下述实施例中所用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法，所使用的原料，试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市购等商业途径得到的原料和试剂。

实施例1

负载金属的氮化碳材料的制备：

将500 mg氮化碳分散到10 ml的蒸馏水中，加入含有70 mg氯亚钯酸钾水溶液，80 ℃搅拌1 h，然后慢慢滴加硼氢化钠溶液（NaBH₄ / Pd的摩尔量之比为5:1），室温搅拌4 h，过滤，蒸馏水洗涤，80 ℃真空干燥，得到负载5%钯的氮化碳材料（5% Pd/ C₃N₄）。

催化5-羟甲基糠醛（HMF）制备二羟甲基四氢呋喃:

准确称取200 mg 5-羟甲基糠醛和100 mg的催化剂加入到高压反应釜的内衬中，加入3 ml的水。封装好不锈钢的高压反应釜后，用氢气换气3次，然后在室温下冲入1 MPa氢气。将油浴锅预热到要求的温度，放入高压反应釜，60℃反应4h，停止反应，冷却至室温。

反应过后，通过过滤将产物与催化剂分离，对滤液进行处理后，利用高效液相色谱（HPLC）对产物以及反应物进行分析，计算出二羟甲基四氢呋喃的产率为95%

实施例2~11

与实施例1的不同之处在于，反应温度、氢气压力、金属的负载量、负载金属的氮化碳材料与5-羟甲基糠醛的质量比（X）和不同金属，其结果见如表1。

表1