[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：(1)将反应底物、氧化剂和水的混合后，再加入催化剂，密闭反应，得到2，5‑呋喃二甲酸盐；(2)调节步骤(1)所得的物料的pH至1，即得到2，5‑呋喃二甲酸。本发明使用廉价易得的氧化剂作为氧源，在特定催化剂的作用、温和的反应条件下，高效率的制备高纯度的2，5‑呋喃二甲酸，解决了现有技术中的反应效率低、产物得率低、成本高昂等问题，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于生物质资源利用技术领域，具体涉及一种2，5-呋喃二甲酸的制备方法。

背景技术

化石能源的不断枯竭及其所带来的日益严峻的环境问题，使得人类不断的去开发和探索新的能源来替代传统的化石能源。生物质资源不仅具有储量丰富、可循环再生等优点还是唯一种可以转换成替代化石能源的碳资源。其中通过氧化生物质基平台化合物5-羟甲基糠醛得到的2，5-呋喃二甲酸是一种重要的有机化合物中间体。尤其是2，5-呋喃二甲酸是一种具有对称结构的二酸，因此是一种非常具有应用前景的生物质基聚酯单体。研究还发现基于2，5-呋喃二甲酸的聚酯材料2，5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)相比于传统的以对苯二甲酸和乙二醇为原料制备的对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，大大提高了对二氧化碳和氧气等气体的隔绝性能，这可使包装产品的保存期限延长。因此PEF在包装材料行业具有广阔的应用前景。

近几年以来，2，5-呋喃二甲酸的制备工艺得到了很大的发展。所报道的催化体系主要分为贵金属催化体系和非贵金属催化体系两种。其中贵金属催化体系的特点是使用贵金属 (Au、Ru、Pt、Pd、Ag、Rh)的合金或含贵金属的负载型催化剂作为催化活性中心，反应条件较为温和，产物得率高，但是催化剂成本昂贵及催化剂易失活使得其难于大规模用于工业化生产。非贵金属催化体系的特点是使用非贵金属作为催化活性中心，像Fe、Ce、 Mn、Co、等的一元或多元金属氧化物以及杂多酸，反应条件相对剧烈，反应时间较长，催化剂用量较大，产物得率有待提高。这一系列的问题使得目前2，5-呋喃二甲酸的工业化生产受到了很大的限制，因此，亟待开发新的廉价、催化活性好、的新型催化剂或催化体系。

CN 108043409 A公开了一种使用高铁酸钾/氢氧化钠/磷酸氢二钾的反应体系，再通过加入特定的金属氧化物或氢氧化物为助催化剂，可以较高效的将5-羟甲基糠醛氧化成2，5-呋喃二甲酸，2，5-呋喃二甲酸的得率可以达到57.8-91.7％。但是该催化体系中，由于高铁酸钾的不稳定性使得反应体系中必须加入一定的缓冲剂和助催化剂来取得较好的氧化效果，这使得反应体系变得更加复杂，既不利于后续的分离纯化同时也增加了生产成本。

CN 106890659 A公开了一种高分散负载型纳米金钯双金属催化剂的制备及其催化5- 羟甲基糠醛氧化反应的应用。通过原位生长方法制备出羟基磷灰石和钙铝水滑石杂化复合双载体，再通过离子交换法制备合成得到高分散负载型纳米金钯双金属催化剂。该催化剂在5-羟甲基糠醛氧化制备2，5-呋喃二甲酸的反应中具有很好的催化效果，5-羟甲基糠醛转化率和2，5-呋喃二甲酸的选择性分别为90-100％和80-90％。但是该方法中使用的贵金属催化剂成本高昂，且催化剂制备过程较为复杂，使得其难于应用于后期的产业化生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种2，5-呋喃二甲酸的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种2，5-呋喃二甲酸的制备方法，包括如下步骤：

(1)将反应底物、氧化剂和水的混合后，再加入催化剂，于25-60℃密闭反应0.1-10h，得到2，5-呋喃二甲酸盐；氧化剂与反应底物的摩尔比为1-20∶1，反应底物与催化剂的质量比为1-20∶1-5；

(2)调节步骤(1)所得的物料的pH至1，即得到2，5-呋喃二甲酸；