[发明专利]一种金基催化剂联合引发剂高效催化制备呋喃二甲酸二甲酯的方法

说明书

本发明公开了一种金基催化剂联合引发剂高效催化制备呋喃二甲酸二甲酯的方法，属于呋喃二甲酸二甲酯制备技术领域。本发明首先通过浸渍法或沉积沉淀法制备氧化物作为载体负载的金催化剂，然后在H₂O₂、叔丁基过氧化氢(TBHP)、异丙苯过氧化氢(CHPO)等引发剂存在下高效催化5‑羟甲基糠醛(HMF)或呋喃二甲醛(DFF)制备呋喃二甲酸二甲酯(FDME)，在短时间内极大地提高了催化反应的效率，在低载量催化剂的作用下即可实现高效产出，该方法有利大规模的工业化生产。

技术领域

本发明属于呋喃二甲酸二甲酯制备技术领域，涉及一种金基催化剂联合引发剂高效催化制备呋喃二甲酸二甲酯的方法，具体涉及一种金基催化剂联合引发剂高效催化氧化5-羟甲基糠醛(HMF)或呋喃二甲醛(DFF)制备呋喃二甲酸二甲酯(FDME)的方法。

背景技术

随着石化能源的大量使用，环境污染、空气恶化、气候变暖以及能源危机等问题严重影响人们的正常生活和人类的可持续性发展。对此，发展可再生生物质资源成为人类研究的头号课题。对于如何将可再生生物质能源进一步转化成高附加值的化学品，是当今人们研究的重点和难点，也是解决可持续发展的瓶颈。

其中，HMF作为一种重要的生物质平台分子，被美国能源部列入21世纪最重要的生物质平台分子的行列。HMF可源自葡萄糖或果糖的水解，具有十分重要的生物替代价值。尤其是，通过HMF催化氧化制备FDME是一条高效、环保的生物质路线。基于HMF可从纤维素、葡萄糖等原料脱水制得(CN104250237A)。因此，从非石油化工原料中获得的HMF催化氧化合成FDME具有十分重要的意义。

目前，制备FDME的催化剂仍然围绕在贵金属为活性组分的催化剂中。基于已经报道的文献中，Au/TiO₂在特定的条件(0.4MPa O₂和303K反应3小时)下催化氧化HMF制FDME，所得选择性为98％(ChemSusChem,2008,1,75)。Au/CeO₂催化剂在一定条件(10bar O₂和130℃)下制得FDME的收率为99％(J.Cat.2009,265,109)。目前，无论是贵金属还是非贵金属催化剂催化制备FDME的策略都是通过延长反应时间等工艺参数来获得。尽管使用廉价金属在不需要添加碱的情况下可以高效、高选择性催化HMF氧化酯化合成FDME，但反应时间均在6小时以上(CN 108084123 A，CN 111253353A)。因此，研究开发一种在短时间内高效催化5-羟甲基糠醛或呋喃二甲醛制备呋喃二甲酸二甲酯的方法成为当前亟待研究的重要课题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供了一种金基催化剂联合引发剂高效催化制备呋喃二甲酸二甲酯的方法，本发明的方法在短时间内极大地提高了催化反应的效率，在低载量催化剂的作用下即可实现高效产出，该方法有利大规模的工业化生产。

本发明目的是通过以下方式实现：

一种金基催化剂联合引发剂高效催化制备呋喃二甲酸二甲酯的方法，包括以下步骤：

(1)利用浸渍法或沉积沉淀法制备得到金基催化剂，金的载量为0.01～5wt％；

(2)将甲醇与HMF或DFF混合溶液置于反应釜内，加入占HMF或DFF摩尔数0.1-5％的引发剂，加入步骤(1)中所制备的金基催化剂，利用氧气浓度为10-50％的气体将反应釜压力调整到1-3Mpa，反应温度调整到80-120℃后，反应10-60min，分离获得呋喃二甲酸二甲酯。