[发明专利]5-羟甲基糠醛还原醚化制备2,5-二烷氧基甲基呋喃的方法

说明书

本发明属于生物质能源化工领域，具体涉及一种5‑羟甲基糠醛还原醚化制备2,5‑二烷氧基甲基呋喃的方法。合成的磺酸功能化无机有机杂化聚合物催化剂同时具有Lewis酸性位点/Lewis碱性位点和Brϕnsted酸性位点，既可以将5‑羟甲基糠醛选择性还原为中间产物2,5‑二羟甲基呋喃，又可以将2,5‑二羟甲基呋喃高效醚化为目标产物2,5‑二烷氧基甲基呋喃；采用分步调温法，可以让Lewis酸性位点/Lewis碱性位点和Brϕnsted酸性位点分别在合适的温度下发挥催化作用，使中间产物和目标产物能够分步连续生成，避免了其他副产物的形成，有利于提高中间产物和目标产物的选择性和得率。

技术领域

本发明属于生物质能源化工领域，具体涉及一种5-羟甲基糠醛还原醚化制备2,5-二烷氧基甲基呋喃的方法。

背景技术

近年来，随着我国经济的高速增长，汽车保有量迅速提高，车用燃料消耗已占石油总需求量的50%以上。2006年，我国石油净进口量为1.6亿吨，对外依存度为47%，2015年，我国石油净进口量已经达到4.2亿吨，对外依存度突破67%，而且预计未来较长时间内这种增长趋势将会愈加明显。与此同时，国际市场的石油价格不断攀升且波动剧烈，对我国能源安全造成了很大威胁。巨大的能源需求和日益枯竭的石油资源之间形成了鲜明的对比。另外，汽车尾气的排放也不可避免地带来了严重的环境污染问题。为了缓解能源供需矛盾，减少环境污染，保证国民经济的可持续发展，积极开展新型生物基车用液体燃料的研究和开发已经刻不容缓。

生物质是自然界中唯一一种含有有机碳元素的可再生资源，具备种类繁多、储量丰富和价格低廉等优点。近年来，将生物质资源转化为高品质的车用液体燃料已经成为当今学术界和工业界关注的焦点问题之一。目前，生物乙醇是最常见和最常用的生物基车用液体燃料，然而它却具有能量密度低、辛烷值低和汽柴油混溶性低等不足。与生物乙醇相比，2,5-二烷氧基甲基呋喃则具有更高的能量密度、辛烷值和汽柴油混溶性（CN106946820A），这使其比生物乙醇更适合作为新型车用液体燃料。

中国专利CN102994172A公开了一种5-羟甲基糠醛制备2,5-二乙氧基甲基呋喃的方法，该方法使用的催化剂为Pt/C和Ru/Al₂O₃等贵金属催化剂，价格昂贵，成本较高；使用的氢供体为H₂，反应过程存在较大的安全隐患，而且原子利用率较低。

中国专利CN106946820A公开了一种5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲醇及其醚化产物的方法，该方法使用的催化剂为ZrO₂/Beta1401、ZrO₂/MCM-41、ZrO₂/USY和ZnO-ZrO₂/SBA-15等负载型催化剂，其制备过程较为繁琐，制备时间较长；所需反应温度高达180°C，反应过程能耗较高，经济性较差。

中国专利CN106957289A公开了一种原位催化碳水化合物制备呋喃醚类的方法，该方法使用的催化剂为AlCl₃、SnCl₄和ZrOCl₂等金属氯化物催化剂，其腐蚀性较强，而且，反应过程中还会产生盐酸，其腐蚀性也较强，对反应设备要求极高；所需反应温度高达240°C，同样存在能耗高经济性差等不足。