[發明專利]一種2,5-二甲基呋喃的制備方法

有效

• 申請號: 201811537903.8
• 申請日: 2018-12-15
• 公開（公告）號: CN109535108B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 祁海松;周生輝;代方林;呂發創
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C07D307/36
• 分類號: C07D307/36
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開了一種2,5?二甲基呋喃的制備方法。該制備方法包括如下步驟：將纖維素、醋酸錳溶液加入氫氧化鈉/尿素溶液中，進行碳化處理得到催化劑；該催化劑應用于5?羥甲基糠醛合成2,5?二甲基呋喃反應，包括如下步驟：將5?羥甲基糠醛加入有機醇類溶劑中，制成溶液；將溶液和催化劑混合置于反應釜中，用氮氣排出空氣，加熱攪拌進行加氫脫氧反應，得到2,5?二甲基呋喃。本發明提供的催化劑，活性高，選擇性高、產率高，有很好的應用前景。本發明利用該催化劑制備2,5?二甲基呋喃的方法易操作，成本低，創新地使用機醇為溶劑和供氫體，加氫效果好，合成方法簡單，易操作，能耗低。

技術領域

本發明涉及2,5-二甲基呋喃合成領域，具體涉及一種2,5-二甲基呋喃的制備方法。

背景技術

隨著化石能源的日益消耗，開發可再生的新能源燃料替代化石燃料已成為當前一個研究熱點。其中生物質能源由于其來源廣泛、分布廣、廉價，并且作為唯一含有有機碳的可再生能源，被認為是化石能源最理想的替代物。目前，生物質衍生的化學品2,5-二甲基呋喃是研究最為廣泛的燃料替代品，具有眾多類似于汽油的優良性能。例如，2,5-二甲基呋喃具有高能量密度(30MJ/L)和高辛烷值(119)，沸點為92-94℃，在水中的溶解度僅為0.26wt％，可以與汽油互溶，也可單獨使用。相比于易溶于水、不易保存、燃燒性能低的生物燃料乙醇，2,5-二甲基呋喃被認為是一種更具發展前景的生物質燃料。

目前，2,5-二甲基呋喃主要是通過金屬催化劑催化5-羥甲基糠醛加氫/氫解得到，其中催化劑大多包括鈀、釕等貴金屬，近年來也有一些關于鎳、鈷、銅和鐵等非貴金屬催化的報道。Zuojun Wei等采用Lewis–Bronsted混合酸與Ru/C催化體系、以二甲基甲酰胺為溶劑，將果糖一鍋法轉化為2,5-二甲基呋喃，在200℃下反應12h，2,5-二甲基呋喃得率達到66.3％。Panpan Yang等人使用Ni/Co₃O₄催化5-羥甲基糠醛加氫制備2,5-二甲基呋喃，反應在130℃下進行，24h后2,5-二甲基呋喃得率達76％。傅堯等人在其文章及中國專利CN103554066A中，采用Ni-W₂C/AC(活性炭)催化劑在180℃下催化5-羥甲基糠醛加氫，2,5-二甲基呋喃的選擇性高，但所用的H₂壓力較大，且使用的碳化鎢成本較高?，F有報道的貴金屬催化劑活性高，效果好，但高成本限制其應用；而非貴金屬仍存在轉化率低、選擇性差、反應時間長等缺點。同時，大多數催化5-羥甲基糠醛加氫轉化為2,5-二甲基呋喃的氫源為氫氣，運輸和儲存成本高，且需要考慮溶劑對氫氣的溶解性。近年來，雖然有許多研究報道關于甲酸為氫源的合成路線。但是由于甲酸具有強腐蝕性。因此，設備的研發成本和維護費用要求更高。與此相比，有機醇類作為供氫體更具優勢，可以直接在反應液中通過轉移加氫參與反應，加氫效果更為優異。因此，開發可用于以有機醇為氫源的5-羥甲基糠醛高效加氫脫氧制備2,5-二甲基呋喃的新型催化劑具有很大的研究價值和應用潛力。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種以有機醇為氫源催化5-羥甲基糠醛一步合成2,5-二甲基呋喃的方法。

本發明的目的通過如下技術方案實現。

一種2,5-二甲基呋喃的制備方法，包括以下步驟：

(1)將反應底物5-羥甲基糠醛加入有機醇類溶劑中，配制成反應底物溶液；

(2)將所述催化5-羥甲基糠醛一步合成2,5-二甲基呋喃反應的非貴金屬催化劑加入反應底物溶液中，混合后置于高壓水熱反應釜中，用氮氣置換排出空氣，置于烘箱中進行水熱反應進行加氫脫氧反應，冷卻至室溫后得到含有2,5-二甲基呋喃的混合溶液。

進一步地，步驟(1)所述有機醇類溶劑為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇、正戊醇、環戊醇和環己醇中的一種。

進一步地，步驟(1)所述反應物底物溶液的質量百分比濃度為0.5％-5％。