[发明专利]在路易斯酸催化剂和/或多相碱催化剂和均相有机布朗斯特酸催化剂存在下在至少一种非质子极性溶剂存在下生产5-羟甲基糠醛的方法

说明书

本发明涉及一种由包含至少一种糖的原料生产5‑羟甲基糠醛的方法，其在至少一种非质子极性溶剂存在下在30℃至300℃的温度下并在0.1 Mpa至10 Mpa的压力下使用至少一种选自均相路易斯酸、多相路易斯酸和多相碱的催化剂和单独地或以混合物形式的至少一种选自硫脲家族、磺酸家族和含磷有机化合物家族的均相布朗斯特酸催化剂的组合进行。

发明的技术领域

本发明涉及一种使糖和特别是己糖转化成5-羟甲基糠醛的方法，其在至少一种选自均相路易斯酸、多相路易斯酸和多相碱的催化剂和单独地或以混合物形式的至少一种选自硫脲家族、磺酸家族和含磷有机化合物家族的均相布朗斯特酸催化剂的组合的存在下在至少一种非质子极性溶剂存在下进行。

现有技术

5-羟甲基糠醛 (5-HMF)为衍生自生物质的化合物，所述生物质可以在很多领域中再利用作为药学、农业化学或专用化学品中活性成分的前体。在最近几年中，其作为呋喃二甲酸(FDCA)的前体使用具有优势，呋喃二甲酸(FDCA)用作对苯二甲酸（作为生产聚酯纤维或消费塑料的单体）的替代品。

已知通过己糖脱水生产5-HMF很多年了，并且已经成为大量研究学习的对象。一方面，据记载在氯化铬和硫酸的组合的存在下在非质子极性溶剂（例如在专利申请US 2010/0004437中，为掺杂了氯化锂和离子液体的二甲基乙酰胺）中进行半乳糖脱水成为5-HMF，其性能对应于低于10%的5-HMF收率。另一方面，据记载在三氟甲磺酸铝和草酸组合的存在下在质子极性溶剂（例如在Fu et al., Bioresources, 2015, 10, 1346中，为水）中进行另一糖例如葡萄糖脱水成为5-HMF，其中在合成5-HMF期间大部分形成了不期望的产物例如乙酰丙酸并且5-HMF的收率低于10%。据记载在氯化铬和盐酸的组合的存在下在水中（由Vlachos et al., Green Chem, 2015, 17, 4693记载）葡萄糖脱水，其中在合成5-HMF期间大部分形成了不期望的产物例如乙酰丙酸并且5-HMF的最大收率为50%。

因此，需要开发将糖选择性转化成5-HMF的新方法，其能够获得改善的收率而不形成不期望的副产物。

令人惊讶地，申请人已经证实了在至少一种非质子极性溶剂存在下使糖与至少一种选自均相路易斯酸、多相路易斯酸和多相碱的催化剂和单独地或以混合物形式的至少一种选自硫脲家族、磺酸家族和含磷有机化合物家族的均相布朗斯特酸催化剂的组合接触能够显著提高5-HMF收率，同时限制形成不期望的副产物。

因此，本发明涉及一种在至少一种非质子极性溶剂存在下使用至少一种选自均相路易斯酸、多相路易斯酸和多相碱的催化剂和单独地或以混合物形式的至少一种选自硫脲家族、磺酸家族和含磷有机化合物家族的均相布朗斯特酸催化剂的组合由包含至少一种糖的原料生产5-羟甲基糠醛的方法。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种使包含至少一种糖的原料转化成5-羟甲基糠醛的新方法，其中使所述原料与至少一种选自均相路易斯酸、多相路易斯酸和多相碱的催化剂和单独地或以混合物形式的至少一种选自含磷有机化合物家族、硫脲家族、磺酸家族的均相布朗斯特酸催化剂的组合在至少一种非质子极性溶剂存在下在30℃至300℃的温度下并在0.1 Mpa至10 Mpa的压力下接触。

布朗斯特酸是指来自具有至少一个酸官能团的布朗斯特酸家族的分子。

均相催化剂是指可溶于反应介质中的催化剂。

多相催化剂是指不可溶于反应介质中的催化剂。

非质子溶剂是指全部氢都被碳承载的充当溶剂的分子。

极性溶剂是指在25℃下测量的以德拜表示的偶极矩µ具有大于或等于2.00的数值的充当溶剂的分子。