[發明專利]一種連續合成呋喃二甲酸的方法和系統

有效

• 申請號: 201810373604.9
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108484545B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 吳林波;陳光宇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C07D307/68
• 分類號: C07D307/68
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 何敏清

本發明公開了一種連續合成呋喃二甲酸的方法，包括：(1)將糖類溶解在有機溶劑中，制得質量濃度為5％?50％的糖溶液，在固體酸脫水催化劑的作用下，于60?140℃反應0.5?12小時；(2)在步驟(1)的流出液中加入堿性水溶液和氧化劑，在負載型氧化催化劑的作用下，于60?110℃、0.1?1MPa條件下反應2?12小時；(3)步驟(2)的流出液經蒸除溶劑后，加入酸化劑，調節pH2，沉淀出呋喃二甲酸粗品；經過濾、洗滌、重結晶后得到呋喃二甲酸。本發明還公開了一種連續合成呋喃二甲酸的系統。本方法不需將中間體5?羥甲基糠醛分離提純，在溫和條件下高產率地合成呋喃二甲酸，可連續操作，具有重要的應用前景。

技術領域

本發明涉及呋喃二甲酸的合成領域，具體涉及一種連續合成呋喃二甲酸的方法和系統。

背景技術

由于石油和煤等化石資源的不可再生性，以化石資源為基礎原料的化學工業不具有可持續性。由可再生的生物質資源出發，經過高效的生物和化學轉化，獲得有重要應用前景的生物基化學品和能源，可為石化產品的替代尋求合理、有效的途徑，是解決當前化石資源不可持續問題的有效措施。

2,5-呋喃二甲酸(2,5-Furandicarboxylic acid，FDCA)是一類重要且具有廣闊應用前景的新型生物基單體，與傳統的石油基單體對苯二甲酸在結構和化學性質上相似，因此可以取代對苯二甲酸來制造聚酯、聚酰胺等聚合物新材料。例如，作為年產量超過6000萬噸的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的生物基替代物，聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)不僅具有更好的可持續性，在性能上也具有明顯的優勢，包括更高的耐熱性、力學強度以及高約一個數量級的氣體阻隔性。PEF價格很大程度上取決于FDCA的價格，隨著FDCA合成技術的日益成熟，PEF的生產成本也勢必會進一步下降。

FDCA的合成技術路線主要包括5-羥甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural，HMF)路線、己糖二酸路線、糠醛路線和二甘醇酸路線，其中，HMF路線最受重視，已取得了顯著的進展，是有望率先實現工業化生產的方法。

HMF路線通常分為兩步法和一鍋法，兩步法即首先從糖類脫水得到HMF溶液，將HMF分離、純化后，再用于氧化合成FDCA。HMF的分離、提純-過程相對繁瑣、操作成本高，且HMF在環境中不穩定，易吸水、易分解，難以大量保存。一鍋法是通過糖類脫水得到HMF溶液，HMF不經分離直接在溶液中直接被氧化得到目標產物FDCA。該法避免了HMF的分離和提純過程，使得FDCA合成的成本大大降低。但一鍋法合成FDCA目前仍存在亟待解決的一些問題。首先，大量研究表明，高效的糖類脫水主要發生在有機溶劑或離子液體中，而HMF氧化過程主要在堿性水溶液中取得了較好的效果，因此，設計出同時適合兩步反應的溶劑體系非常重要。其次，直接從糖類合成FDCA，存在著糖類未經脫水被直接氧化催化劑氧化的風險，這需要將脫水和氧化兩種催化劑隔離來解決。