[发明专利]POMOF催化剂合成及一锅法高效转化糠醛到γ-戊内酯的方法

说明书

本发明公开了一种POMOF催化剂合成及一锅法高效转化糠醛到γ‑戊内酯的方法，在异丙醇溶剂中，一锅法将糠醛转化为γ‑戊内酯的方法。反应的过程为：将糠醛、异丙醇和POMOF装入高压反应釜中，混合均匀，密封后在120～180℃下搅拌1～48小时，冷却后得到γ‑戊内酯溶液。本发明中的催化剂廉价易得，催化性能稳定，可重用性好。并且整个反应不需要氢气环境，也不使用无机酸，具有较强的操作安全性和非常好的工业化应用潜力。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，涉及一种POMOF催化剂合成及一锅法高效转化糠醛到γ-戊内酯的方法。

背景技术

γ-戊内酯(γ-GVL)作为一种多功能生物质衍生平台化学品，由于其作为绿色溶剂和燃料添加剂的良好性能，以及作为液态烷烃和高价值生物聚合物生产的前体，在近十几年里得到了快速的发展。现有的γ-GVL的生产策略是通过氢解乙酰丙酸或其酯来合成的。而这类原料通常价格较高，常用的催化剂是含有Pt、Pd、Au等贵金属的加氢催化剂，价格高昂且容易失活，综上所述，寻找更加便宜易得的底物和催化效率更高的催化剂具有重大的意义。

乙酰丙酸及其酯可以通过糠醛或其中间体的水解制得(糠醛是半纤维素的一种重要的衍生物)，如果从糠醛出发，设计一种催化剂能够一锅反应制备γ-GVL，不仅可以避免乙酰丙酸及其酯的分离提纯困难问题，而且可以实现一锅法转化，是一种绿色经济的合成方法。

CN 103435577A公开了一种糠醛制备γ-戊内酯的方法及其使用的催化剂。即通过糠醛加氢、水解乙酰丙酸，然后从水解的产物中分离出乙酰丙酸，加氢制得γ-GVL，该方法步骤繁琐，需要多步分离提纯，增加了生产的成本。

CN 104557801A公开了一种由糠醛制备γ-GVL的方法。将糠醛与溶剂混合，加入金属/固体酸催化剂,通入氢气，加热条件下对糠醛加氢制得糠醇。随后停止通入氢气，并继续反应，水解得到乙酰丙酸；继续通入氢气，制备得到γ-GVL。这方法需要通入外加的氢源(H₂)，存在安全隐患，且需要断断续续通入氢气，操作难度大。

CN 107382917A公开了一种糠醛渣制备γ-GVL的方法。直接以糠醛渣为原料，在无机酸和加氢催化剂作用下，进行水解、加氢一锅法制备γ-GVL。这种方法不仅需要氢气，而且引入了无机酸，会严重腐蚀反应设备。

因此，亟需一种POMOF催化剂合成及一锅法高效转化糠醛到γ-戊内酯的方法，解决现有技术中存在的成分方法复杂、成本高以及操作难度大，安全性低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种POMOF催化剂合成及一锅法高效转化糠醛到γ-戊内酯的方法，以实现成本低、合成方法简单高效的目的。

本发明所采用的技术方案是，提供了一种POMOF催化剂合成及一锅法高效转化糠醛到γ-戊内酯的方法，包括以下步骤：

将0.1-1mmol的糠醛、10-30mL的异丙醇和0.01-0.2g的POMOF催化剂放入高压反应釜中，混合均匀，密封后在120～180℃下搅拌1～48小时，室温下自然冷却后得到γ- 戊内酯溶液。

进一步地，密封后在160℃搅拌下反应23h。

进一步地，所述糠醛：异丙醇：POMOF混合比例为0.67mmol：20mL：0.1g。

进一步地，所述POMOF催化剂的制备方法包括以下步骤：

步骤(1)，将0.9624g ZrOCl₂·8H₂O和0.6996g对苯二甲酸溶于50mL二甲基甲酰胺溶液中；随后移入100mL容量的反应釜中，120℃水热12h后冷却；