[發明專利]一種金基催化劑聯合引發劑高效催化制備呋喃二甲酸二甲酯的方法

在審

• 申請號: 202310592595.3
• 申請日: 2023-05-24
• 公開（公告）號: CN116621796A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 黃家輝;張軍營;謝妍;馬冬菊
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C07D307/68
• 分類號: C07D307/68;B01J23/52;B01J23/66;B01J23/68;B01J23/89
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 高盼;李馨

本發明公開了一種金基催化劑聯合引發劑高效催化制備呋喃二甲酸二甲酯的方法，屬于呋喃二甲酸二甲酯制備技術領域。本發明首先通過浸漬法或沉積沉淀法制備氧化物作為載體負載的金催化劑，然后在H₂O₂、叔丁基過氧化氫(TBHP)、異丙苯過氧化氫(CHPO)等引發劑存在下高效催化5?羥甲基糠醛(HMF)或呋喃二甲醛(DFF)制備呋喃二甲酸二甲酯(FDME)，在短時間內極大地提高了催化反應的效率，在低載量催化劑的作用下即可實現高效產出，該方法有利大規模的工業化生產。

技術領域

本發明屬于呋喃二甲酸二甲酯制備技術領域，涉及一種金基催化劑聯合引發劑高效催化制備呋喃二甲酸二甲酯的方法，具體涉及一種金基催化劑聯合引發劑高效催化氧化5-羥甲基糠醛(HMF)或呋喃二甲醛(DFF)制備呋喃二甲酸二甲酯(FDME)的方法。

背景技術

隨著石化能源的大量使用，環境污染、空氣惡化、氣候變暖以及能源危機等問題嚴重影響人們的正常生活和人類的可持續性發展。對此，發展可再生生物質資源成為人類研究的頭號課題。對于如何將可再生生物質能源進一步轉化成高附加值的化學品，是當今人們研究的重點和難點，也是解決可持續發展的瓶頸。

其中，HMF作為一種重要的生物質平臺分子，被美國能源部列入21世紀最重要的生物質平臺分子的行列。HMF可源自葡萄糖或果糖的水解，具有十分重要的生物替代價值。尤其是，通過HMF催化氧化制備FDME是一條高效、環保的生物質路線?；贖MF可從纖維素、葡萄糖等原料脫水制得(CN104250237A)。因此，從非石油化工原料中獲得的HMF催化氧化合成FDME具有十分重要的意義。

目前，制備FDME的催化劑仍然圍繞在貴金屬為活性組分的催化劑中。基于已經報道的文獻中，Au/TiO₂在特定的條件(0.4MPa?O₂和303K反應3小時)下催化氧化HMF制FDME，所得選擇性為98％(ChemSusChem,2008,1,75)。Au/CeO₂催化劑在一定條件(10bar?O₂和130℃)下制得FDME的收率為99％(J.Cat.2009,265,109)。目前，無論是貴金屬還是非貴金屬催化劑催化制備FDME的策略都是通過延長反應時間等工藝參數來獲得。盡管使用廉價金屬在不需要添加堿的情況下可以高效、高選擇性催化HMF氧化酯化合成FDME，但反應時間均在6小時以上(CN?108084123?A，CN?111253353A)。因此，研究開發一種在短時間內高效催化5-羥甲基糠醛或呋喃二甲醛制備呋喃二甲酸二甲酯的方法成為當前亟待研究的重要課題。

發明內容

鑒于此，本發明的目的是提供了一種金基催化劑聯合引發劑高效催化制備呋喃二甲酸二甲酯的方法，本發明的方法在短時間內極大地提高了催化反應的效率，在低載量催化劑的作用下即可實現高效產出，該方法有利大規模的工業化生產。

本發明目的是通過以下方式實現：

一種金基催化劑聯合引發劑高效催化制備呋喃二甲酸二甲酯的方法，包括以下步驟：

(1)利用浸漬法或沉積沉淀法制備得到金基催化劑，金的載量為0.01～5wt％；

(2)將甲醇與HMF或DFF混合溶液置于反應釜內，加入占HMF或DFF摩爾數0.1-5％的引發劑，加入步驟(1)中所制備的金基催化劑，利用氧氣濃度為10-50％的氣體將反應釜壓力調整到1-3Mpa，反應溫度調整到80-120℃后，反應10-60min，分離獲得呋喃二甲酸二甲酯。