[发明专利]一种2，5-二甲基呋喃的制备方法

说明书

一种2，5‑二甲基呋喃的制备方法，涉及2，5‑二甲基呋喃。将底物呋喃醛类化合物加入到有机溶剂中，配制成反应底物溶液；将反应底物溶液、无水甲酸和非贵金属催化剂混合置于反应釜中，用氮气置换排出空气，加热搅拌进行加氢脱氧反应，得到2，5‑二甲基呋喃。以制备的负载型非贵金属Ni‑Cu/SBA‑15为催化剂，以甲酸为供氢体，催化呋喃醛类化合物转移加氢合成DMF，整个过程简单、易操作，成本低，并且反应体系绿色，催化剂活性高，DMF的选择性高、产率高，具有广阔的工业应用前景。避免直接使用H2，以甲酸为氢源，便于储存与使用，并且降低反应溶剂对氢气溶解度的要求，加氢效果好，合成方法简单，易操作，能耗低。

技术领域

本发明涉及2，5-二甲基呋喃，尤其是涉及一种2，5-二甲基呋喃的制备方法。

技术背景

随着化石能源的日益消耗，开发可再生的新能源燃料替代化石燃料已成为当前一个研究热点。其中生物质能源由于其来源广泛、分布广、廉价，并且作为唯一含有有机碳的可再生能源，被认为是化石能源最理想的替代物。目前，生物质衍生的化学品2，5-二甲基呋喃(DMF)是研究最为广泛的燃料替代品，具有众多类似于汽油的优良性能。例如，DMF具有高能量密度(30MJ/L)和高辛烷值(119)，沸点为92～94℃，在水中的溶解度仅为0.26wt％，可以与汽油互溶，也可单独使用。相比于易溶于水、不易保存、燃烧性能低的生物燃料乙醇，DMF被认为是一种更具发展前景的生物质燃料。

目前，DMF主要是通过金属催化剂催化5-羟甲基糠醛(HMF)加氢/氢解得到，其中催化剂大多包括钯、钌等贵金属，近年来也有一些关于镍、钴、铜和铁等非贵金属催化的报道。Zuojun Wei等采用Lewis–混合酸与Ru/C催化体系、以二甲基甲酰胺为溶剂，将果糖一锅法转化为DMF，在200℃下反应12h，DMF得率达到66.3％。Panpan Yang等人使用Ni/Co3O4催化HMF加氢制备DMF，反应在130℃下进行，24h后DMF得率达76％，傅尧等人在其文章及中国专利CN 103554066A中，采用Ni-W2C/AC(活性炭)催化剂在180℃下催化HMF加氢，DMF的选择性高，但所用的H2压力较大，且碳化钨成本较高。现报道的贵金属催化剂活性高，效果好，但高成本限制其应用；而非贵金属仍存在转化率低、选择性差、反应时间长等缺点。同时，大多数催化HMF加氢转化为DMF的氢源为氢气，运输和储存成本高，且需要考虑溶剂对氢气的溶解性。与此相比，甲酸作为供氢体更具优势，其本身是生物质转化过程中的产物，并且可以直接在反应液中通过转移加氢参与反应，加氢效果更为优异。

发明内容

本发明的目的在于提供所用的非贵金属负载型催化剂易于制备，且用于制备DMF时催化效率好、产率高，整个过程绿色无污染，生产成本低，具有良好实际应用价值的一种2，5-二甲基呋喃的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)将底物呋喃醛类化合物加入到有机溶剂中，配制成反应底物溶液；

2)将反应底物溶液、无水甲酸和非贵金属催化剂混合置于反应釜中，用氮气置换排出空气，加热搅拌进行加氢脱氧反应，得到2，5-二甲基呋喃。

在步骤1)中，所述底物呋喃醛类化合物为5-羟甲基糠醛或5-甲酰氧基甲基糠醛；所述有机溶剂可选自四氢呋喃、1，4-二氧六环、甲醇、乙醇等中的至少一种，所述反应底物溶液的质量百分浓度可为2％～20％。