[發(fā)明專利]一種利用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)制備2,5-呋喃二甲酸的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910311872.2
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN109970691B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭凱;蔡謹(jǐn)琳;方正;張經(jīng)明;張鍇;歐陽平凱
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C07D307/68
• 分類號: C07D307/68
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 胡建華

本發(fā)明公開了一種利用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)制備2,5?呋喃二甲酸的方法，包括如下步驟：將5?羥甲基糠醛與2,2,6,6?四甲基哌啶?N?氧化物溶解在水中并滴加醋酸制成均相溶液A；將溴化鈉、亞氯酸鈉溶解在水中制成均相溶液B；將氫氧化鈉溶解在水中制成均相溶液C；均相溶液A和B分別同時泵入第一微混合器，通入第一微反應(yīng)器；同時，將均相溶液C和第一微反應(yīng)器流出液分別同時泵入第二微混合器，通入第二微反應(yīng)裝置，收集流出液，得到產(chǎn)物。本發(fā)明使用亞氯酸鈉作為氧化劑，具有氧化劑價格便宜，反應(yīng)溫度適中，收率較高、目標(biāo)產(chǎn)物選擇性較好等優(yōu)點。同時，本發(fā)明方法操作簡單、成本低，能連續(xù)不間斷生產(chǎn)，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工合成領(lǐng)域，具體涉及一種利用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)制備2,5-呋喃二甲酸的方法。

背景技術(shù)

隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重和化石燃料儲量的遞減，尋找綠色可再生資源代替化石資源已經(jīng)成為人類關(guān)注的焦點。生物質(zhì)是一種來源廣泛、污染性低的可再生能源。從生物質(zhì)出發(fā)制備新型平臺化合物來代替化石資源產(chǎn)物已引起越來越多的關(guān)注。5-羥甲基糖醛(5-HMF)是一種由生物質(zhì)轉(zhuǎn)化制備的具有廣泛應(yīng)用的平臺化合物，催化氧化5-HMF可制備2,5-呋喃二甲酸(FDCA)等具有高附加價值的化合物。這樣一來，就不需要從石油中獲得原料，充分利用豐富的生物質(zhì)資源，降低對化石資源的消耗。

2,5-呋喃二甲酸(FDCA)與石油基大宗化學(xué)品對苯二甲酸結(jié)構(gòu)相似，可以替代對苯二甲酸用于制造聚酯、聚酰胺類材料，市場潛在規(guī)?？蛇_(dá)每年百萬噸級。此外，F(xiàn)DCA在農(nóng)藥和醫(yī)藥方面也有著廣泛應(yīng)用：可應(yīng)用于藥理學(xué)的研究，它的二乙基酯具有與可卡因類似麻醉作用；2,5-呋喃二甲酸鈣可以抑制巨大芽孢桿菌的生長。2004年，美國能源部(DOE)將FDCA列為可通過以生物質(zhì)為原料制備的最具價值、最有希望替代石化產(chǎn)業(yè)中基礎(chǔ)化學(xué)品的十二個平臺化學(xué)品之一。2012年，國際能源署(IEA)將FDCA列為生物基來源的C6平臺化合物。

目前，5-HMF氧化合成2,5-呋喃二甲酸的反應(yīng)主要有氧化劑直接氧化和貴金屬催化氧化兩種：

(1)5-羥甲基糠醛的直接氧化：Toshinari以二甘醇二甲醚作為溶劑，用60％的硝酸氧化5-HMF，可以得到39％的2,5-呋喃二甲醛、52％的5-醛基-2-呋喃甲酸、9％的2,5-呋喃二甲酸。這種方法所得產(chǎn)物復(fù)雜，分離困難。

專利CN 109438399 A公開了一種選擇性氧化5-羥甲基糠醛制備2,5-二甲酰基呋喃的方法，該專利存在的問題：反應(yīng)工藝效率低；使用硝酸鹽為催化劑，易造成金屬殘留，不易去除；不易進(jìn)行工藝放大；使用冰乙酸為溶劑，成本較高的問題

(2)貴金屬催化氧化5-HMF：Casanova在堿性溶液下，在65℃，10bar的氧氣壓力，利用Au-CeO2或Au-TiO2催化劑氧化HMF生成2,5-呋喃二甲酸，最高得率可以達(dá)到99％。Komuro在碳酸氫鈉的二甲基亞砜溶液中，80℃，反應(yīng)時間為20h，利用Pd(OAc)2催化氧化HMF生成2,5-呋喃二甲酸，最高得率可以達(dá)到62％。這種方法的溶劑為高沸點有機(jī)溶劑，有利于回收利用，但反應(yīng)的選擇性差，副產(chǎn)物多，反應(yīng)時間長。

直接氧化和貴金屬催化氧化的反應(yīng)方法特點對比：直接氧化的反應(yīng)原料便宜，反應(yīng)時間斷，但一般選擇性差，副產(chǎn)物多，產(chǎn)物難于分離。而貴金屬催化氧化的反應(yīng)選擇性很強(qiáng)，但催化劑成本高，同時反應(yīng)時間要數(shù)個小時，不利于節(jié)能減排。因此，探索低成本，少能耗，高效率的制備方法是必然的趨勢，為達(dá)到這樣的目的，研究微通道反應(yīng)器連續(xù)制備2,5-呋喃二甲酸的方法具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種利用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)制備2,5-呋喃二甲酸的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的對反應(yīng)器的設(shè)計要求高，選擇性不好，能耗大等問題。

為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種利用微通道反應(yīng)裝置連續(xù)制備2,5-呋喃二甲酸的方法，其特征在于包括如下步驟：