[发明专利]一种从醛糖制备乙二醛的方法

说明书

本发明公开了一种由醛糖制备乙二醛的方法。该方法包括如下步骤：在氧气存在下，使醛糖在钼酸盐催化剂的作用下进行氧化反应，得到乙二醛。本发明首次提出了一种非常廉价、高效的以醛糖为原料生产乙二醛的方法。该方法反应条件温和，活性高，溶剂回收率高；副产物量很少，目标产物收率高达80％；催化剂廉价易得，稳定性好，以分子氧作为氧化剂，绿色环保；且该方法对设备要求很低，设备投资小，具有十分重要的应用价值。

技术领域

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种从醛糖制备乙二醛的方法。

背景技术

人类社会的高速发展对包括石油、天然气、煤等传统化石能源的需求量越来越大，而这些资源都是不可再生的。对化石能源的过渡依赖极大地限制了人类社会的可持续发展。近百年来，科学家们对可再生能源包括风能、太阳能、核能、地热能、生物质能展开了大量的研究。木质纤维素是地球上生物质能最广泛的存在形式。木质纤维素主要包含35-50％纤维素、20-35％半纤维素和10-25％木质素，占比量最大的纤维素的转化是当下的研究热点。纤维素通过纤维素水解酶或者酸催化的方法水解得到大量的葡萄糖。葡萄糖是生物质催化转化的最重要的平台化合物之一。

乙二醛主要用于纺织工业，做纤维处理剂能增加棉花、尼龙等纤维的纺缩和防皱性，是耐久性压烫整理剂。乙二醛是明胶、动物胶、乳酪、聚乙烯醇和淀粉等不溶性粘合剂，乙二醛还用于皮革工业以及制作防水火柴。乙二醛是有机合成的原料。由乙醛和尿素、甲醛在碳酸钠存在下加热缩合得到2D-树脂，用作织物整理剂；乙二醛与甲醛、硫酸铵反应，环合成咪唑，而后合成咪唑类抗真菌药克霉唑、咪康唑等；乙二醛与邻苯二胺环合得到苯并吡嗪：它是抗结核药物吡嗪酰胺的中间体。

生产乙二醛的方法主要有两种：乙醛硝酸氧化法和乙二醇气相氧化法。此外还有乙炔臭氧氧化法、乙二醇液相氧化法、四氯乙烷和发烟硫酸法、二氯二氧杂环己烷水解法和氧化乙烯法，后几种生产方法均因工艺技术不成熟或消耗高污染严重等原因而未被广泛采用目前应用的。

目前还没有文献以及专利报道直接从葡萄糖等醛糖直接出发高选择性制备乙二醛的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种由醛糖制备乙二醛的方法。该方法是在钼酸盐催化和氧气参与下，通过反羟醛缩合氧化断键的方法得到高收率的乙二醛产物。

本发明所提供的一种由醛糖制备乙二醛的方法，包括如下步骤：

在氧气存在下，使醛糖在钼酸盐催化剂的作用下进行氧化反应，得到乙二醛。

上述方法中，醛糖包括但不限于如葡萄糖、甘露糖、半乳糖和阿罗糖等单糖，淀粉、麦芽糖、菊粉、蔗糖、纤维二糖和纤维素等多糖。

上述方法中，所述钼酸盐催化剂包括所有碱金属钼酸盐(钼酸锂、钼酸钠、钼酸钾、钼酸铷、钼酸铯)。

上述方法中，所述反应在有机溶剂中进行，所述有机溶剂可为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和二氧六环中至少一种。所述反应优选在搅拌状态下进行。

上述方法中，所述反应的温度可为80-110℃，具体可为80℃、90℃、100℃或110℃；所述反应的时间可为1-20h，具体可为20h、12h、8h、6h、2h、1h。

上述方法中，所述钼酸盐催化剂的用量可为所述醛糖质量的2％-50％，优选为2％。

所述醛糖质量为所述有机溶剂质量的1％-10％，优选为1％。

所述氧气的分压为1-20bar。

本发明首次提出了一种非常廉价、高效的以醛糖为原料生产乙二醛的方法。该方法反应条件温和，活性高，溶剂回收率高；副产物量很少，目标产物收率高达80％；催化剂廉价易得，稳定性好，以分子氧作为氧化剂，绿色环保；且该方法对设备要求很低，设备投资小，具有十分重要的应用价值。