[發(fā)明專利]一種由糖制備呋喃二甲醇二烷基醚的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110401610.9
• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN102442982A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設計）人: 牟新東;張英偉;曹泉;張新志;王曉燕;孫長江
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所;北京旭陽化工技術研究院有限公司
• 主分類號: C07D307/42
• 分類號: C07D307/42
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;李穎

技術領域

本發(fā)明涉及一種由糖制備呋喃二甲醇二烷基醚的方法，具體來說在酸性催化劑和加氫催化劑同時存在的條件下，采用一步法完成糖的脫水、加氫、醚化，制備相應的呋喃基醚類產物。

背景技術

隨著石油等不再生資源的日漸消耗，迫切需要找到能替代石油的燃料和基礎化學品，利用生物質取代石油制備化學品和燃料是解決世界能源危機的可行方案之一，從可再生的生物質資源出發(fā)制備通用化學品已成為國內外資源和能源領域的研究熱點。其中，以生物質糖源為原料可以制備重要平臺化合物5-羥甲基糠醛(HMF)，HMF分子中含有醛基和羥甲基，其結構不太穩(wěn)定，很容易聚合，且沸點較高，因此HMF本身并不具有較大的用途，但HMF作為一種重要的化學中間體可以合成燃料添加劑二甲基呋喃和聚合物單體呋喃二甲酸、呋喃二甲醛、呋喃二甲醇等高附加值化學品。另一方面，醚類分子被廣泛用作車用燃料或添加劑，甲基叔丁基醚(MTBE)，叔戊基甲基醚(TAME)，二異丙醚(DIPE)和乙基叔丁基醚(ETBE)、二甲醚都被用作汽柴油抗爆劑，而MTBE由于環(huán)保原因被歐美等國逐漸禁用。因此從HMF出發(fā)，發(fā)展新型的汽柴油抗爆劑呋喃二甲醇二烷基醚將具有非常廣闊的市場前景。同甲基叔丁基醚(MTBE)、叔戊基甲基醚(TAME)、二異丙醚(DIPE)、乙基叔丁基醚(ETBE)、二甲醚等相比，呋喃二甲醇二烷基醚具有較高的含氧量，更適合作為汽柴油抗爆劑。

同二甲基呋喃相比，從HMF出發(fā)合成呋喃二甲醇二烷基醚僅需消耗一分子氫，保留了HMF分子量的95％，從HMF出發(fā)合成二甲基呋喃，需消耗三分子氫，保留了HMF分子量的76％，此過程的經濟吸引力較差。

雖然Gruter等人在其專利(EP2008/007423)中報道了5-羥甲基糠醛或5-烷氧基甲基糠醛在加氫催化劑和酸性催化劑同時存在的條件下可以轉化為呋喃二甲醇二烷基醚，但5-羥甲基糠醛和5-烷氧基甲基糠醛價格昂貴，原料的獲取非常困難。Gruter等人在其專利(200880106056.8、EP2008/007428)中指出，含C5和C6糖的原料與醇在酸性催化劑存在下反應可以生成糠醛和5-烷氧基甲基糠醛，糠醛和5-烷氧基甲基糠醛的醛基經過加氫醚化后可以轉變?yōu)橥檠跫谆鶊F，但他并沒有提出醛基具體的轉化方法，且該反應過程是建立糖預先轉化為糠醛和5-烷氧基甲基糠醛的基礎上，步驟繁多，工藝復雜，能耗高。從糖到呋喃二甲醇二烷基醚的一鍋法轉化目前尚無文獻報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的在于提供一種由糖制備呋喃二甲醇二烷基醚的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種由糖制備呋喃二甲醇二烷基醚的方法，將糖用醇溶解后，再加入加氫催化劑、酸性催化劑，并在0.1MPa～10MPa壓力下通入氫氣，當溫度達到40℃～200℃加氫醚化反應0.1～24小時，即得到呋喃二甲醇二烷基醚。

將糖用醇溶解后，再加入加氫催化劑、酸性催化劑，并在0.1MPa～10MPa壓力下通入氫氣，當溫度達到40℃～200℃加氫醚化反應0.1～24小時，即得到呋喃二甲醇二烷基醚；所述氫催化劑與糖的質量比為1∶0.0001～10；酸性催化劑與糖的質量比為1∶0.0001～10。

所述用醇溶解后糖溶液的濃度可以是0.001g/mL～1g/mL。所述糖為葡萄糖、果糖、菊粉、蔗糖、菊粉、纖維二糖、或淀粉。所述加氫催化劑由活性組份和載體組成，活性組份與載體的質量比為1∶0.005～0.5，活性組份為Pt、Rh、Ir、Ru、Pd、Ni、Cu、Co、W、Mo元素的單質或其化合物，或者上述單質兩種或兩種以上元素的組合；載體為固體酸性載體。所述固體酸性載體為Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂、硅藻土、分子篩或活性炭。所述用于溶解糖的溶劑是甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇中的一種或幾種。所述酸性催化劑為固體酸催化劑。所述固體酸催化劑為ZSM-5、ZSM-12、ZSM-23、ZSM-48、酸性β分子篩、發(fā)光沸石、鎂堿沸石或酸性離子交換樹脂；所述酸性離子交換樹脂如Amberlyst-15、Amberlyst-70等。

本發(fā)明所具有的優(yōu)點為：本發(fā)明選用了廉價易得的糖為原料，僅需一步反應便可將糖轉化為呋喃二甲醇二烷基醚，工藝簡單，反應條件較溫和，避免了液體酸對設備的腐蝕，能耗低，催化劑、產物易分離提純，催化劑與溶劑可多次循環(huán)使用，大大降低了呋喃二甲醇二烷基醚的生產成本。

附體說明