[发明专利]一种2,5‑呋喃二甲酸的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学物质制备技术领域，尤其涉及一种2,5-呋喃二甲酸的制备方法。

背景技术

随着世界经济的快速增长，化石燃料(尤其是石油)的日益枯竭和造成的环境污染给人类社会带来一系列的社会和环境问题，因此，从可再生能源之一的生物质及其衍生物出发合成燃料和精细化学品的相关研究成为国内外科学工作者关注的热点之一。

2,5-呋喃二甲酸(FDCA)作为新型的聚合结构单体，本身性能稳定。可以用来制备聚酯、聚酰胺和聚氨酯等，FDCA制备得到的聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)被认为是取代聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的重要聚酯材料，具有生物可降解、环保等优势。FDCA通过氧化反应、还原反应、胺化反应等形成的衍生物包括呋喃二甲醛、2,5-二羟甲基呋喃和2,5-二羟甲基四氢呋喃等也是很好的聚合物单体。FDCA开环得到的己二酸和丁二酸等也是工业上用途广泛的工业原料。

传统制备FDCA的方法主要为5-羟甲基糠醛(5-HMF)的氧化转化，但是由糖制备5-HMF的过程收率较低，且产物本身性质不稳定易于在酸催化下与中间体发生多种副反应，这增大了其提纯分离的难度，也限制了其下游产物FDCA的发展和利用。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种2,5-呋喃二甲酸的制备方法，本发明产物选择性高、副产物少，收率高，纯度好，产品分离方便，工艺简单。

本发明提出的一种2,5-呋喃二甲酸的制备方法，包括如下步骤：取物料A、乙酰化试剂和酰基化催化剂，在第一有机溶剂中进行酰化反应得到酰基化中间体；取酰基化中间体、卤仿试剂与碱进行卤仿反应得到2,5-呋喃二甲酸；

其中，物料A为呋喃、糠醛、糠醛衍生物中的至少一种。

优选地，物料A为呋喃、糠醛、糠酸、2-糠酸酯、2-糠酰胺、2-甲基呋喃中的至少一种。

衍生物指一种简单化合物中的氢原子或原子团被其他原子或原子团取代而衍生的较复杂的产物。如：糠酸、2-糠酸酯、2-糠酰胺、2-甲基呋喃可看成是糠醛的衍生物，因为它们是糠醛的氢原子或原子团被取代得到的产物。

优选地，物料A为2-甲基呋喃时，卤仿反应后还需经氧化反应得到2,5-呋喃二甲酸。

上述氧化反应为本领域常规反应，本领域技术人员可以根据自己掌握的专业知识进行选择。

优选地，乙酰化试剂为乙酰氯、乙酰溴、乙酰碘、醋酸、乙酸酯、醋酸酐、草酰氯、草酰溴、草酰碘中的至少一种。

优选地，乙酸酯的化学式为CH₃COOR，其中，R为碳原子数为1-10的直链烷烃。

优选地，酰基化催化剂为无机酸、碳原子数为1-6的一元或多元羧酸及其酸酐、芳香羧酸、磺酸、酸性离子树脂、杂多酸、金属盐、负载于载体上的金属盐复合物、金属氧化物、酸性离子液、超临界流体CO₂中的至少一种。

杂多酸，是指由杂原子(如P、Si、Fe、Co等)和多原子(如Mo、W、V、Nb、Ta等)按一定的结构通过氧原子配位桥联组成的一类含氧多酸。

优选地，无机酸为硫酸、盐酸、氢溴酸、氢氟酸、氢碘酸、高氯酸、高碘酸、氯气、溴素、硝酸、磷酸中的至少一种。

优选地，碳原子数为1-6的一元或多元羧酸及其酸酐为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、已二酸、丙二酸、三氟乙酸、乙酸酐、丙酸酐中的至少一种。

优选地，芳香羧酸为苯甲酸，对甲基苯甲酸中的至少一种。

优选地，磺酸为氯磺酸、三氟甲烷磺酸、对甲苯磺酸中的至少一种。

优选地，酸性离子树脂为001x4(731)、001x7(732)、DL08、DL10、DL16、D001、D002、D006、D113、Amberlite IR-120、Amberlite-15、Amberlite IRA118、Amberlite 200、Amberlite IRC-8408、Amberlite IRA900、Ionresin IR-162中的至少一种。

优选地，杂多酸为磷钨酸、磷钼酸、硅钨酸、硅钼酸中的至少一种。

优选地，金属盐、负载于载体上的金属盐复合物和金属氧化物中的金属均为Ⅰ-Ⅴ主族金属、ⅠB-ⅧB副族金属中的至少一种，金属盐和负载于载体上的金属盐复合物中的金属盐均为氯化物、溴化物、氟化物、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐、三氟甲烷磺酸盐、磺酸盐中的至少一种。

优选地，第一有机溶剂为卤代烷、苯及其同系物、乙酸乙酯、二硫化碳、碳原子数为2-20的醚中的至少一种。