[发明专利]一种由四氢呋喃类化合物制备1,4-丁二醇及其衍生物的方法

说明书

本发明公开了一种由四氢呋喃类化合物制备1,4‑丁二醇及其衍生物的方法，属于循环经济技术领域。针对目前溶液使用的四氢呋喃类化合物已经饱和，其直接利用受限，以及开环困难，再利用途径少等问题，本发明提供一种由四氢呋喃类化合物制备1,4‑丁二醇及其衍生物的方法，经酯化反应将四氢呋喃类化合物开环，再经酯交换反应将所得酯化物转化为沸点较低的酯类化合物，进而分离得到1,4‑丁二醇及其衍生物。为四氢呋喃类化合物的回收再利用提供一种新途径。

技术领域

本发明属于循环经济技术领域，具体涉及一种由四氢呋喃类化合物制备1,4- 丁二醇及其衍生物的方法。

背景技术

随着社会经济的发展，塑料产品给人们生活带来了极大的便利。目前全球每年仅一次性塑料制品就达1.2亿吨，只有10％被回收利用，另外12％被焚烧，超过70％被丢弃到土壤、空气和海洋中。由于废弃塑料没有得到合理的、正确的、及时的处理，带来了严重的环境污染，已成为世界重点关注的环境问题之一。

如今人们的环境保护意识越来越高，世界各国逐渐认识到环保材料应用的重要性，并对环保材料的研究和开发加大投入。可生物降解塑料应运而生。可生物降解塑料是指各项性能在储存期内满足使用要求，而使用后可在自然环境条件下降解成对环境无害物质的一类塑料，是当前公认的解决塑料造成环境问题的一种有效手段。随着对可降解塑料的深入研究以及可降解塑料产品的开发应用，可降解塑料在不久的将来有望取代没有降解功能的普通塑料。

全球及中国限塑乃至禁塑政策逐步落地，可降解塑料市场有望打开十倍以上空间，达到千万吨级别市场。我国的可降解塑料行业发展起步晚，但市场消费增长势头迅猛。仅2012年～2018年，我国可降解材料的产能就从23万吨增长至45万吨，年复合增速为11.84％。2019年，我国可降解材料产能达到62万吨，同比增速约37.8％。时至今日，其产量依旧稳步增长。在其生产过程中，副产大约10％的四氢呋喃，其量相当可观。当前作为溶液使用的四氢呋喃已经饱和，使得其直接回收利用受限，所以，一些科学工作者对其开环再利用进行了研究，但目前对四氢呋喃的开环研究仍然停留在其开环自聚的阶段。在相应的酸性催化剂作用下，四氢呋喃开环自聚制备聚四氢呋喃，再利用途径较少。而四氢呋喃直接水解开环反应由于热力学限制，极为困难。四氢呋喃类化合物与四氢呋喃具有相似的结构，均具有环醚的结构，同样极难开环，目前对其开环再利用的报道鲜少，所以其新用途亟待开发。四氢呋喃类化合物来源于生物质，也可作为原料合成可降解塑料，合理的回收再利用四氢呋喃类化合物，不仅可以节约资源同时还可以保护环境。积极响应国家碳中和及碳达峰的环保政策。

发明内容

针对回收再利用四氢呋喃类化合物的问题，本发明提供了一种由四氢呋喃类化合物制备1,4-丁二醇及其衍生物的方法。

本发明的目的是提供一种由四氢呋喃类化合物制备1,4-丁二醇及其衍生物的方法，在催化剂和一元酸的作用下，四氢呋喃类化合物开环制得相应酯化物；经分离得到粗产物；该产物在催化剂下，与低碳数醇进行酯交换反应；经分离得到目标产物1,4-丁二醇及其衍生物。为四氢呋喃类化合物的回收再利用提供一种新途径。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种由四氢呋喃类化合物制备1,4-丁二醇及其衍生物的方法，其特征在于：包括以下步骤：在A类催化剂和一元酸的作用下，四氢呋喃类化合物开环发生酯化反应制得相应酯化物；经分离除去未反应的原料及A类催化剂；处理后的酯化物在B类催化剂下，与低碳数醇进行酯交换反应；经分离除去未反应的原料及B类催化剂，得到目标产物1,4-丁二醇及其衍生物。

进一步，所述的四氢呋喃类化合物为：四氢呋喃、甲基四氢呋喃、2,2’-二甲基四氢呋喃和2,5-二甲基四氢呋喃。该类化合物为1,4-丁二醇及其衍生物的前体化合物，其在相应的催化剂下可与一元酸反应开环，发生酯化反应。再经酯交换反应可得到目标产物1,4-丁二醇及其衍生物。