[發明專利]一種催化2-甲基呋喃選擇性轉化為1,4-戊二醇的方法

有效

• 申請號: 202111474914.8
• 申請日: 2021-12-03
• 公開（公告）號: CN113999088B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 王川;吳敏;殷超群;葉蘭欣;陳凱琴;徐思遠;張欽
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C07C29/17
• 分類號: C07C29/17;C07C31/20;B01J23/89
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 吳頻梅

本發明提供一種催化2?甲基呋喃選擇性轉化為1,4?戊二醇的方法。該應用以2?甲基呋喃為原料，用負載型鉑基雙金屬催化劑催化2?甲基呋喃加氫轉化，其中PtNi₅/MWNT催化劑，在2MPa H₂和120℃條件下，在乙醇/H₂O(體積比＝1.5:2.0)溶劑中一鍋氫化2?甲基呋喃，2?甲基呋喃的轉化率為98％，1,4?戊二醇的產率為69％，該產率優于目前報道的大多數催化劑。本發明制備過程簡單，無需外加酸、堿性助劑，原料可再生，催化劑具有高活性及穩定性，反應條件更加溫和，一定程度上降低了能量消耗，對環境更為友好，可部分緩解如今全球面臨的能源問題。因此，本發明在工業生產中具有廣闊的應用潛力。

技術領域

本發明屬于生物質能源催化領域，涉及一種催化生物質衍生物2-甲基呋喃加氫制備精細化學品1,4-戊二醇的方法，特別涉及一種多活性組分催化劑，該催化劑可以有效催化2-甲基呋喃選擇性氫解制備1,4-戊二醇。

背景技術

在能源和化學工業中，化石碳源越來越多地被可再生碳質材料所取代，以減少溫室氣體二氧化碳的排放，從而減緩全球變暖。木質纖維素生物質是一種豐富且可再生碳資源，在化學品和燃料生產中有望替代傳統的不可再生化石資源。木質素、纖維素和半纖維素來源于木質纖維素生物質，它們可以解聚成各種平臺化合物，這些平臺化合物可以進一步升級為高價值的化學品和燃料。

2-甲基呋喃是最具潛力的生物質基平臺化合物之一，它是一種重要的化學中間體，可用作溶劑和原料，廣泛應用于生產抗瘧藥物(氯喹)、菊酯類農藥、香精香料、氮和硫官能團化雜環以及官能團取代脂肪族化合物。此外，2-甲基呋喃可以轉化為許多衍生物和下游產品，例如：2-甲基呋喃還可以通過C＝C加氫制得2-甲基四氫呋喃，或通過C-O鍵的氫解制得C₅醇。

1,4-戊二醇是一種具有廣闊應用前景的二元醇，在化工、制藥、食品等領域都是比較重要的原材料，可作為生產聚酯的單體、醫藥中間體和化妝品，需求量巨大。目前，文獻中已經報道的研究主要集中以γ-戊內酯或乙酰丙酸酯為原料制備1,4-戊二醇，并且是通過均相催化劑三價釕金屬和膦配體形成的金屬配合物體系催化該反應過程(Green Chem.,2012,14,935；J.Am.Chem.Soc.,2011,133,14349；Green Chem.,2018,20,1770)。但是均相催化面臨難回收、循環利用困難，催化劑制備步驟復雜或反應中添加酸催化劑等缺點，而且后續的產物分離純化也比較困難。負載型催化劑能夠有效地避免這些問題，且負載型雙金屬催化劑對于2-甲基呋喃選擇性加氫具有較高的活性和選擇性。此外，乙酰丙酸酯或γ-戊內酯的可獲得性和當前價格大大限制了它們的實際應用。

因此，選擇廉價易得的原料和開發更加合適的催化劑是關鍵。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種負載型鉑基雙金屬催化劑。

本發明還提供一種負載型鉑基雙金屬催化劑的制備方法，利用該制備方法得到的多壁碳納米管負載鉑鎳雙金屬催化劑(PtNi₅/MWNT)，能夠在溫和條件下實現2-甲基呋喃高轉化率和1,4-戊二醇的高選擇性。

本發明提供如下技術方案：一種催化2-甲基呋喃選擇性轉化為1,4-戊二醇的方法，包括以下步驟：

(1)載體的制備：圓底燒瓶中加入多壁碳納米管和濃硝酸，按照每克碳納米管加入100mL硝酸的比例加入濃硝酸，將圓底燒瓶安裝在油浴鍋中，攪拌，冷凝回流；純化結束后，迅速加入去離子水降溫并且稀釋酸濃度，反復清洗抽濾碳納米管直到最終濾液呈中性，并在70-90℃下干燥8-12h；取出烘干的碳納米管，放入研缽中研磨，過篩后制成碳納米管載體；