[发明专利]一种氢转移催化5-羟甲基糠醛制备2,5-四氢呋喃二甲醇的方法

说明书

本发明属于化工技术领域，具体公开了一种氢转移催化5‑羟甲基糠醛制备2,5‑四氢呋喃二甲醇的方法。本发明的方法基于氢转移催化策略，利用固定床反应器易于串联催化的特点，在无额外氢气加入的前提下，以5‑羟甲基糠醛为原料，仲醇为氢供体和溶剂，利用多活性组分催化剂进行氢转移串联氢化反应，高收率、高选择性地制备2,5‑四氢呋喃二甲醇，最优产率可达到98％以上。本发明的方法操作简单、安全高效、对环境友好、对设备要求低，具有良好的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种氢转移催化5-羟甲基糠醛制备2,5-四氢呋喃二甲醇的方法。

背景技术

随着禁塑令以及双碳战略的逐步推进，生物质基化学品的高值化转化及利用受到了越来越多的关注。5-羟甲基糠醛被认为是一种功能强大的生物质基平台化合物，可通过氧化、氢化等反应制备一系列高附加值的化学品，如2,5-呋喃二甲酸、2,5-二甲酰基呋喃、2,5-呋喃二甲醇、2,5-四氢呋喃二甲醇、乙酰丙酸/酯等(RSC Advances,2018,8,30875-30886)。其中2,5-四氢呋喃二甲醇是一种绿色、低毒、可降解的生物基溶剂(Renewable andSustainable Energy Reviews,2017,74,230-257)，其本身或其衍生的直链二元醇均可作为制备生物基聚酯的单体(Molecular Catalysis,2020,484,110722)。此外，它还可以通过酯化/醚化制备高性能柴油/汽油添加剂(参见中国专利/申请CN111349492B，CN113061122A)。

目前，5-羟甲基糠醛选择性氢化制备2,5-四氢呋喃二甲醇技术中基本是以氢气为氢源直接氢化，过程需要较高的氢气压力(参见中国专利申请CN111777578A，CN113773284A)。而高压反应一方面对生产设备的耐压性要求较高，另一方面高温高压下氢气的使用也存在一定的安全隐患。

近年来，氢转移催化反应因过程简单、绿色、安全引起了学术界以及工业界的高度关注(Green Chemistry,2021,23,670-688)。如何通过氢转移催化制备2,5-四氢呋喃二甲醇，实现其工业化生产是目前研究的难点。

发明内容

一、要解决的技术问题

本发明主要解决的技术问题是提供一种氢转移催化5-羟甲基糠醛制备2,5-四氢呋喃二甲醇的方法，无需额外通入氢气，通过氢转移串联氢化反应，高收率、高选择性地制备2,5-四氢呋喃二甲醇。

二、技术方案

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种氢转移催化5-羟甲基糠醛制备2,5-四氢呋喃二甲醇的方法，所述方法以5-羟甲基糠醛为原料，仲醇为氢供体和溶剂，在不额外通入氢气的情况下进行氢转移串联氢化反应，制备2,5-四氢呋喃二甲醇。

作为一种优选的实施方式，所述氢转移串联氢化反应所采用的催化剂活性组分由A、B两部分构成，催化剂A为析氢和醛基氢化的活性组分，催化剂B为呋喃环氢化的活性组分。经一步连续催化氢化过程即可实现2,5-四氢呋喃二甲醇的简单、绿色、高效制备。

所述催化剂A为过渡金属钌、铂、镍、钴、铜中的一种或多种负载到钛族碱性化合物上。

优选地，所述过渡金属为钌、铂、镍中的一种或多种。所述钛族碱性化合物(载体)为氧化锆、氧化铪、氢氧化锆、氢氧化铪中的一种或多种。所述过渡金属的负载量为0.1-10wt％(以金属元素计算)，更优选为0.5-5wt％。

所述催化剂B为(商用)雷尼镍、雷尼钴、负载型钯催化剂中的一种或多种。所述负载型钯催化剂优选为0.1-5wt％Pd/C。

所述催化剂A与催化剂B的质量比为0.1-100，优选为1-50。

所述催化剂A、催化剂B的用量为催化量。