一種製備5-羥甲基糠醛的方法

2023-04-26 05:40:46

專利名稱：一種製備5-羥甲基糠醛的方法
技術領域：
本發明涉及米用Bransted-Lewis雙酸型尚子液體催化生物質糖脫水製備5-輕甲基糠醛，即涉及採用Bransted-Lewis雙酸型離子液體催化果糖、葡萄糖和蔗糖等生物質糖高效轉化成產物5-羥甲基糠醛的新方法。
背景技術：
5-羥甲基糠醛(HMF)是一種重要的新型平臺化合物，可通過加氫、脫氫、酯化、滷化、聚合和水解等反應製備出數百種化學品，並被廣泛應用於醫藥、樹脂類塑料、柴油燃料添加物等方面。澱粉、纖維素等生物質水解可生成葡萄糖和果糖等生物質糖，再經過脫水能夠製備出HMF。製備HMF常用的催化劑有酸、固體酸、離子交換樹脂等。傳統酸催化具有副反應多、產品收率偏低、產物分離操作複雜、腐蝕設備和環境汙染大等問題；固體超強酸等多相催化劑的製備成本高、易中毒並結焦失活等缺陷；離子交換樹脂類催化劑存在分離時易流失、製備重現性差以及傳質和擴散阻力大等問題，限制了它們在HMF製備過程中的應用。室溫離子液體因其具有分子溶劑性和催化劑特性，且環境友好，被廣泛應用於催化和非催化反應中。其中，酸功能化離子液體具有一系列的優點:酸性的調節更容易、更精細，利於其催化機理的研究和作為催化劑的篩選。此外，離子液體還具有液體的流動性、酸位密度高和算強度分布均勻、可循環使用、結構可設計的優點。由此，酸功能化離子液體作為替代傳統酸鹼催化劑具有極大的應用潛力。酸功能化離子液體催化果糖等生物質糖製備HMF已有文獻報導，並在提高轉化率、選擇性和催化劑循環使用等方面獲得了理想效果，但這些文獻所採用的離子液體均為Brensted或Lewis酸性的單酸型離子液體。

發明內容
本發明的目的是採用一種催化性能優良的Brensted-Lewis雙酸型離子液體為催化劑催化生物質糖製備HMF。本發明涉及一種製備HMF的方法，即一種米用Bronsted-Lewis雙酸型尚子液體催化生物質糖製備HMF的方法，其特徵在於採用烷基磺酸功能化的Bransted酸性咪唑鹽陽離子與Lewis酸性的無機陰尚子構成的Bronsted-Lewis雙酸型尚子液體為催化劑，利用兩者間的酸強度可調變特性和具有協同催化效應，達到提高HMF產率的目的。反應條件為:水與有機溶劑體積比為1: 5 1: 20，催化劑離子液體、生物質糖(果糖、葡萄糖、蔗糖)質量比為1: 2 1: 10，反應溫度160°C 220°C，反應時間5min 60min的條件下，製備HMF0
本發明所使用Bransted-Lewis雙酸型催尚子液體結構通式為:
權利要求
1.一種米用Bransted-Lewis雙酸型離子液體催化生物質糖製備5-輕甲基糠醒的方法，其特徵在於米用燒基磺酸功能化的Bransted酸性咪唑鹽陽尚子與Lewis酸性的無機陰尚子構成的Bransted-Le wis雙酸型尚子液體為催化劑，利用兩者間的酸強度可調變特性和具有協同催化效應，達到提高HMF產率的目的。反應條件為:水與有機溶劑體積比為1: 5 I: 20，催化劑離子液體和生物質糖(果糖、葡萄糖、蔗糖)質量比為1: 2 1: 10，反應溫度160°C 220°C，反應時間5min 60min的條件下，製備HMF。
2.如權利要求1所述的方法，Bransted-Lewis雙酸型催尚子液體結構通式為:
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於製備HMF所訴的反應條件以蔗糖、葡萄糖和果糖等生物質糖為反應物，催化劑離子液體佔反應物的質量20% 50%，反應溫度180°C 200°C，反應時間5min 30min為佳。
全文摘要
一種製備5-羥甲基糠醛的方法，即採用雙酸型催化劑催化生物質糖製備5-羥甲基糠醛的方法，其特徵在於採用烷基磺酸功能化的酸性季銨鹽陽離子與Lewis酸性的無機陰離子構成的雙酸型化合物為催化劑，利用兩者間的酸強度可調變特性和協同催化效應，達到提高HMF產率的目的。反應條件為水與有機溶劑體積比為1∶5～1∶20，催化劑和生物質糖(果糖、葡萄糖、蔗糖)質量比為1∶2～1∶10，反應溫度160℃～220℃，反應時間5min～60min的條件下，製備HMF。與現有技術相比1.催化劑具有獨特催化特性，且催化性能穩定、易分離、可重複使用。2.工藝簡單、三廢排放量少。3.原料生物質糖選擇範圍寬，可使用廉價的蔗糖等生物質糖作為反應物生產高附加值的產品。
文檔編號C07D307/46GK103204836SQ201310133179
公開日2013年7月17日 申請日期2013年3月31日 優先權日2013年3月31日
發明者劉仕偉, 李露, 於世濤, 解從霞, 劉福勝, 孔珊珊 申請人:青島科技大學