[发明专利]一种以果糖为原料直接制备2,5-二甲酰基呋喃的方法

说明书

本发明公开了一种以果糖为原料直接制备2,5‑二甲酰基呋喃的方法：以果糖为原料，以磁性的Fe₃O₄@SiO₂‑SO₃H为催化剂，在二甲基亚砜溶剂中，加热进行脱水反应，所得反应液和Fe₃O₄@SiO₂‑SO₃H利用磁性分离，分离出的反应液中加入催化剂Fe₃BiMo₁₂O₄₂，以氧气为氧化剂，于常压、加热条件下进行氧化反应，制得2,5‑二甲酰基呋喃。本发明原料果糖可以通过一锅法转化为2,5‑二甲酰基呋喃，不需要分离中间产物5‑羟甲基糠醛。果糖转化率高，产物2,5‑二甲酰基呋喃的收率较高。脱水催化剂Fe₃O₄@SiO₂‑SO₃H可以经磁分离方便地从反应体系中分离出来，重复使用，氧化催化剂Fe₃BiMo₁₂O₄₂从反应体系中分离后也可重复使用。

(一)技术领域

本发明涉及一种以果糖为原料直接制备2,5-二甲酰基呋喃的方法。

(二)背景技术

现代工业对化石能源的依赖与日俱增。在以化石燃料为原料生产众多产品便利了生产和生活的同时，过度使用化石能源也对环境造成了不可逆转的破坏，带来了酸雨、霾、温室效应等环境污染问题。

生物质是指通过植物的光合作用所合成的各种有机体。对生物质进行简单的处理即可制备葡萄糖、果糖、淀粉、纤维素、木质素等化合物，再对这些化合物进一步深加工即可得到多种多样的绿色平台化合物。同传统的化石能源相比较，生物质资源有着可再生、储量大、绿色环保的优点。以生物质为原料生产绿色平台化合物对环境保护和可持续发展都具有十分重要的意义。

生物质在酸催化作用下可以水解生成包括葡萄糖和果糖在内的六碳单糖，六碳单糖进一步脱水即可得到5-羟甲基糠醛，它是一种非常重要的生物质基平台化合物。2,5-二甲酰基呋喃是5-羟甲基糠醛经过选择性氧化后得到的产物之一，由于其独特的对称的双醛基结构，用途广泛，是一种重要的精细化工中间体。

在制备5-羟甲基糠醛的方法中，由六碳单糖果糖和葡萄糖脱水转化为5-羟甲基糠醛这一过程是研究主流。而2,5-二甲酰基呋喃传统制备方法是使用当量氧化试剂氧化5-羟甲基糠醛，如高锰酸钾、次氯酸钠等，产物收率一般不高；近年来，针对该氧化反应开发了大量的以氧气或空气为氧化剂的均相和非均相催化氧化体系，但均相体系存在催化剂难以回收的问题，而部分非均相体系则存在原料转化率低、产物选择性差、催化剂易失活等问题。

以果糖为原料制备2,5-二甲酰基呋喃一般需要两步进行，首先果糖脱水转化为5-羟甲基糠醛，然后5-羟甲基糠醛进行选择性氧化生成2,5-二甲酰基呋喃。这种方法必须要进行中间产物5-羟甲基糠醛的分离和提纯，这就会增加经济成本和环境成本。

(三)发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种以果糖为原料高收率地直接制备2,5-二甲酰基呋喃的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种以果糖为原料直接制备2,5-二甲酰基呋喃的方法，2,5-二甲酰基呋喃的化学式如式(I)所示，所述的方法为：以果糖为原料，以磁性的Fe₃O₄@SiO₂-SO₃H为催化剂，在二甲基亚砜(DMSO)溶剂中，加热进行脱水反应，所得反应液和Fe₃O₄@SiO₂-SO₃H利用磁性分离，分离出的反应液中加入催化剂Fe₃BiMo₁₂O₄₂，以氧气为氧化剂，于常压、加热条件下进行氧化反应，制得如式(I)所示的2,5-二甲酰基呋喃。