[發明專利]一種磁性金屬氧化物交聯酸性聚離子液體的制備及其應用

有效

• 申請號: 201611242194.1
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106632164B
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 王海軍;吳春炎;袁文文;黃義
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C07D307/48
• 分類號: C07D307/48;B01J31/28;C08F126/06
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 彭素琴

本發明公開了一種磁性金屬氧化物交聯酸性聚離子液體的制備及其應用，屬于固體酸催化技術領域。本發明包括以下步驟：固體酸催化劑的制備；在反應器中加入磁性金屬氧化物交聯酸性聚離子液體催化木糖制備糠醛；反應結束后，冷卻，磁性分離出催化劑。本發明制備的催化劑具有良好的Lewis酸位和酸位，其催化木糖制備糠醛具有快速、高效、環境友好等特點，同時，該催化劑具有易分離、可多次循環使用、綠色無污染等優點。

技術領域

本發明涉及一種磁性金屬氧化物交聯酸性聚離子液體的制備及其應用，屬于固體酸催化技術領域。

背景技術

隨著世界經濟的發展、世界人口的劇增和人民生活水平的提高，由此導致能源消耗持續增加，傳統的化石能源(煤、石油和天然氣等)儲量逐漸減少；同時，化石能源對環境污染和全球氣候的影響日趨嚴重。因此，尋找新型的再生能源來緩解能源危機已經迫在眉睫，也是目前研究的熱點。太陽能、水能、風能、地熱能和生物質能都成為大家研究的對象，有望緩解能源的短缺問題。生物質能是地球上唯一的可持續發展的有機碳源，而且具有儲量豐富、分布廣泛、可再生和低污染等優點。而糖類就是生物質能源的根基，可以被用來制備成各種平臺化合物，因此，人們對于糖類也有了更深入的研究。

糠醛又稱2-呋喃甲醛，它是呋喃環系非常受重視的衍生物，由于糠醛具有醛基、二烯基醚官能團，因此糠醛具有醛、醚、二烯烴等化合物的性質，特別是與苯甲醛性質相似。糠醛的化學性質很活潑，可以通過氧化、縮合等多種不同的反應來合成各式各樣的衍生物，這些衍生物也同樣具有平臺化合物的性質，能以中間物質的形態被運用到制造塑料、醫藥、農藥等工業中去。

對于糠醛的制備研究主要集中于木糖，木糖是木聚糖的一個組分，木聚糖廣泛存在于植物中，因此都具有研究的價值。以木糖到糠醛的轉化為例，木糖在酸性催化劑的作用下先異構化為木酮糖，木酮糖再脫水生成糠醛。

目前廣為關注的是路易斯酸/離子液體的體系，但這種體系存在的缺點是反應后離子液體難回收利用，易造成環境污染。隨著研究的逐漸深入，許多科研工作者也一致認同離子液體在生物質轉化中不僅僅是溶劑，它也是優良的催化劑，因此，通過功能化作用將離子液體和具有路易斯酸位的物質固載成一種非均相催化劑，對催化木糖制備糠醛具有良好的催化效果，同時這類催化劑有利于循環利用，體現了綠色化學的宗旨，具有廣泛的應用前景。

有報道利用SiO₂-Al₂O₃作催化劑，催化木糖轉化成糠醛，木糖的轉化率能達到89.2％，但糠醛的產率僅有32.9％。另一報道利用Fe₃O₄-SiO₂-SO₃H催化木糖制備糠醛，但糠醛的產率僅有38％。由此可見，催化劑中僅含有路易斯酸或僅含有布朗斯特酸時，糠醛的產率比較低；在最優條件下，當僅以金屬氧化物載體催化木糖時，木糖的轉化率達到85％-93％，但是糠醛的產率僅有33％-42％；當僅以硫酸化二乙烯基咪唑為催化劑時，木糖的轉化率達到75％，糠醛的產率為48％，同時有大量的腐黑物生成，不利于反應后糠醛的分離。綜上可得，大量的文獻報道過利用酸性催化劑催化木糖制備糠醛，但多數非均相固體酸催化劑催化木糖轉化成糠醛，其糠醛產率較低，且反應條件不夠溫和。

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的目的在于合成一種新型的磁性金屬氧化物交聯酸性聚離子液體，用于催化木糖制備糠醛。該催化劑具有易于分離，制備方法簡單，催化木糖轉化產率高等特點，實現了催化劑的多次循環使用，體現了綠色可持續發展的宗旨。本發明制備的磁性金屬氧化物固載交聯酸性聚合離子液體時，木糖的轉化率高達97％，糠醛的產率也高達72％，且循環使用5次，催化劑仍具有良好的催化活性。