[发明专利]一种基于4-戊烯-1-醇为原料经高效催化剂一步制备2-甲基四氢呋喃的方法

说明书

本发明公开了一种基于4‑戊烯‑1‑醇为原料经高效催化剂一步制备2‑甲基四氢呋喃的方法，以4‑戊烯‑1‑醇为原料，通过磁性负载型阳离子镧系络合物催化剂的催化，进行分子内氢烷基化作用制备得到2‑甲基四氢呋喃；所述磁性负载型阳离子镧系络合物催化剂是由阳离子镧系络合物和功能化后的磁性纳米载体表面的羟基进行连接形成得到；所述功能化后的磁性纳米载体是由硅胶包裹的四氧化三铁磁性纳米粒子经过表面硅烷化处理得到。本发明所用的催化剂中无贵金属使用、制备成本低，反应压力低、温度适中约80℃左右，具有操作简便、收率高、副产物低，催化剂易回收等特点，从而达到快速安全分离催化剂的高效绿色合成方法。

技术领域

本发明涉及有机合成领域，具体的是涉及合成2-甲基四氢呋喃的方法。

背景技术

2-甲基四氢呋喃是一种重要的有机中间体和优良的溶剂。在有机合成中，主要用于合成磷酸氯喹、磷酸伯氨喹和硫胺等。同时，由于它沸点适中(80.2℃)，在水中的溶解度较小，与水分离容易，同时具有与四氢呋喃(THF)相似的路易斯碱性，故可以应用到很多有机金属反应中，在许多方面都优于目前的“万能溶剂”四氢呋喃，使其在溶剂替代应用领域得以迅速发展：(1)用于替代安全隐患大的四氢呋喃、乙醚等，用作格氏反应试剂；(2)用于替代高毒性的卤代烃类、苯类等作为有机合成的反应试剂或萃取溶剂；(3)应用于有机金属反应和两相反应的溶剂。另外还可作为汽车燃料添加剂代替部分汽油，其优点是可与汽油以任意比互溶。研究表明，2-甲基四氢呋喃在汽油中的比例超过60％，对发动机性能不会造成任何影响，汽车的耗油量亦不会增多。

2-甲基四氢呋喃的合成方法有很多，根据起始原料的不同，可以分为：二元醇法、内酯法以及糠醛法。二元醇法以五乙氧基磷作催化剂、二氯甲烷作溶剂，使2-甲基-1，4-丁二醇脱水制得，此方法条件温和，收率高，对设备要求相对较低，但原料难得，且易造成环境污染，较难推广。内酯法以水合氧化锆为催化剂，将内酯溶于醇溶液中制得，此类方法流程短，收率高，但反应条件苛刻，且会产生大量重金属污染。糠醛法最显著的特点是可以从重要的农副产品糠醛制得，该方法工艺成熟、技术稳定，成本较低，为农副产品的深加工开拓了广阔的前景。然而传统以糠醛作为原料制备2-甲基四氢呋喃所需要反应条件苛刻，尤其压力要求较大，设备投资高。所以寻找一种新型的合成方法是市场所需。

催化剂固载化指通过物理或化学的方法将均相催化剂与固体载体相结合，形成一类特殊的固体负载催化剂。目前，催化剂载体主要分为有机高分子载体和无机载体两大类。有机高分子进行功能化引入有机官能团，但通常比表面积相对较低，热稳定性和抗氧化能力较差，且在有机体系中易溶胀难以连续催化反应；而无机载体大多价廉易得，具有较好的机械强度和热稳定性，因此无机载体负载催化剂的研究工作越来越多，也具有更好的市场前景。

利用4-戊烯-1-醇在磁性负载型催化剂的作用下进行分子内氢烷基化，可以达到极高的产率，同时可以利用物理性质进行催化剂的分离，具有操作简便、收率高、副产物低，催化剂易回收等特点，从而达到快速安全分离催化剂的高效绿色合成方法。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种基于4-戊烯-1-醇为原料经高效催化剂一步制备2-甲基四氢呋喃的方法，以减少成本，节约资源。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于4-戊烯-1-醇为原料经高效催化剂一步制备2-甲基四氢呋喃的方法，以4-戊烯-1-醇为原料，通过磁性负载型阳离子镧系络合物催化剂的催化，进行分子内氢烷基化作用制备得到2-甲基四氢呋喃，其合成路线为：

所述磁性负载型阳离子镧系络合物催化剂是由阳离子镧系络合物和功能化后的磁性纳米载体表面的羟基进行连接形成得到；

所述功能化后的磁性纳米载体是由硅胶包裹的四氧化三铁磁性纳米粒子经过表面硅烷化处理得到。