[發明專利]一種多相催化劑以及由5-羥甲基糠醛制備2,5-呋喃二甲胺的方法

有效

• 申請號: 202111417437.1
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN113976131B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 傅堯;郭靖;李闖
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J23/755;B01J23/75;B01J23/63;B01J23/46;B01J23/44;B01J23/42;C07D307/52
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

本發明公開了一種多相催化劑以及由5?羥甲基糠醛制備2,5?呋喃二甲胺的方法，其中多相催化劑是由加氫金屬負載于金屬氧化物載體上而獲得，所述加氫金屬選自Ru、Pd、Co、Ni中的一種，所述金屬氧化物載體選自CeOx、ZrOx、LaOx中的一種。本發明以5?羥甲基糠醛為原料，以四氫呋喃為溶劑，在上述多相催化劑的存在下，于氫氣和氨氣氣氛中反應生成2,5?呋喃二甲胺。本方法原料5?羥甲基糠醛的轉化率達到100％，2,5?呋喃二甲胺的產率可達97％以上，從而為從5?羥甲基糠醛生物質原料直接出發催化生產2,5?呋喃二甲胺提供了全新途徑。

技術領域

本發明屬于有機合成領域，具體涉及一種多相催化劑以及由5-羥甲基糠醛制備2,5-呋喃二甲胺的方法。

背景技術

胺類化合物是一類重要的含氮化合物，廣泛應用于藥物、農藥、表面活性劑、染料、聚合物和生物活性化合物的合成中。伯二胺是生產聚酰胺和聚氨酯最有用的單體之一。聚酰胺和聚氨酯廣泛應用于日常生活，包括汽車、航空航天、電氣和電子、建筑和生物醫藥等領域，傳統的工業化方法中，它們由來自化石資源的羰基和醇類化合物生產合成。然而，化石資源的消耗以及與它們的使用相關的環境影響都是一個大問題。此外，工業上對生物相容性聚合物的需求也在增加，例如，在包裝和生物醫學方面。因此，利用可再生資源替代化石資源生產伯二胺是迫切需要的。

生物質作為一種可再生的、普遍存在的資源，被認為是化學工業的下一代原料。利用生物質作為原料，有潛力實現用可再生原料取代日益減少的化石燃料，從而減輕對石油基材料的依賴，并減少污染。此外，生物質衍生的二胺單體將滿足對生物相容性聚合物日益增長的需求。因此，開發利用生物基可再生材料制備二胺的有效方法，對建立社會的可持續發展具有廣闊的前景。

5-羥甲基糠醛(5-HMF)作為生物質衍生的重要平臺分子之一，因其獨特而廣泛的化學結構而受到越來越多的關注。5-HMF可用于合成2,5-呋喃二甲胺(BAMF)，然而5-HMF的選擇性合成是一項具有挑戰性的任務，因為5-HMF的轉化容易形成一系列仲、叔、聚胺類的副產物。因此，現有技術中開發了許多多步合成BAMF的路線。林鹿課題組最近發表在ChemSusChem期刊上的一篇文章使用雷尼鎳催化HMF還原胺化制備得到2,5-呋喃二甲胺，收率達到80％以上。但是該方法取得的收率仍存在很大的進步空間，因此需要探尋一種高效催化劑，使得HMF轉化為BAMF具有更高的收率。

發明內容

針對上述現有技術中所存在的問題，本發明提供了一種多相催化劑以及由5-羥甲基糠醛制備2,5-呋喃二甲胺的方法。利用該多相催化劑，本方法能夠實現溫和條件下高效率地由5-羥甲基糠醛制備2,5-呋喃二甲胺。本方法工藝簡潔，反應設備簡單，操作簡便，反應條件較為溫和，催化劑廉價易得，催化效率高，循環使用性能穩定，適用于工業化生產，具有非常廣闊的應用前景。

本發明提供的多相催化劑，是由加氫金屬負載于金屬氧化物載體上而獲得，所述加氫金屬選自Ru、Pd、Co、Ni中的一種，所述金屬氧化物載體選自CeOx、ZrOx、LaOx等中的一種。需要說明的是，其中的x不代表任何具體數值，僅用于表示所述金屬氧化物是金屬鈰(Ce)、鋯(Zr)或鑭(La)的氧化物，即它們分別以氧化物的形式存在。

進一步地，所述加氫金屬的質量為所述多相催化劑質量的1～20％，優選5～15％。

進一步地，所述加氫金屬通過浸漬或沉淀法負載到所述金屬氧化物載體上。

本發明多相催化劑可以通過浸漬法或沉淀法將加氫金屬負載到金屬氧化物載體上而獲得。例如，本發明多相催化劑可以通過如下方法獲得：