[发明专利]一种2;5-呋喃二甲酸的制备方法

说明书

本发明公开了一种2,5‑呋喃二甲酸的制备方法，包括如下步骤：将5‑羟甲基糠醛、氧化催化剂、碱性物质、溶剂混匀，且有氧源存在的条件下，催化转化得到2,5‑呋喃二甲酸，其中，氧化催化剂为X‑Y层状复合氧化物，X为元素周期表中第IA族元素和第IIA族元素中的一种，Y为元素周期表中第III族元素、第IV族元素、第VB族元素、第VIB族元素、第VIIB族元素、第VIII族元素、第IB族元素和第IIB族元素中的一种。本发明选择性高，副产物少，反应条件温和，能耗低，氧化催化剂价格便宜，避免了使用贵金属催化剂，大大降低了本发明的生产成本，且制备得到的2,5‑呋喃二甲酸的纯度和收率高。

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，生物质是一种广泛可用的碳源，是化石资源最有吸引力的替代原料，可用于生产燃料和大宗化学品。不可食用的木质纤维素生物质可以通过酸催化水解有效转化为C5和C6单糖，C5和C6单糖可通过酸催化脱水进一步处理以产生呋喃化合物，如糠醛和5-羟甲基糠醛。

2,5-呋喃二甲酸(简称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(简称PEF)被认为是取代聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称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。

目前，FDCA的制备方法主要是5-羟甲基糠醛(简称5-HMF)的氧化转化，但是制备过程仍然存在反应条件不温和，催化剂价格昂贵、催化剂制备过程复杂不可控等问题。

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，本发明选择性高，副产物少，反应条件温和，能耗低，氧化催化剂价格便宜，避免了使用贵金属催化剂，大大降低了本发明的生产成本，且制备得到的2,5-呋喃二甲酸的收率高。

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：将5-羟甲基糠醛、氧化催化剂、碱性物质、溶剂混匀，且有氧源存在的条件下，催化转化得到2,5-呋喃二甲酸，其中，氧化催化剂为X-Y层状复合氧化物，X为元素周期表中第IA族元素和第IIA族元素中的一种，Y为元素周期表中第III族元素、第IV族元素、第VB族元素、第VIB族元素、第VIIB族元素、第VIII族元素、第IB族元素和第IIB族元素中的一种。

优选地，氧化催化剂为Na-Mn层状复合氧化物、K-Sn层状复合氧化物、Ca-Au层状复合氧化物、Cs-Fe层状复合氧化物、Na-Cu层状复合氧化物、Na-Sn层状复合氧化物、Na-Fe层状复合氧化物中的至少一种。

上述Na-Mn层状复合氧化物的制备方法为：向装有MnCl₂水溶液的烧瓶中一次性加入H₂O₂水溶液，搅拌得到A液；向A液中一次性加入NaOH水溶液，并用水冲洗烧瓶内壁，以800rpm的速度室温搅拌90min，过滤，滤饼用水冲洗3次，再用乙醇冲洗1次，在冲洗过程中，不能使滤饼完全干燥，需保持湿润，以免失活，最后在105℃烘箱中干燥18h得到Na-Mn层状复合氧化物。

上述X-Y层状复合氧化物均参照Na-Mn层状复合氧化物的制备方法进行制备，X的原料选用其可溶性盐，Y的原料选用其氢氧化物或盐。

优选地，碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、叔丁醇钾、叔丁醇钠、甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾中的至少一种。