[发明专利]2，5-呋喃二甲酸的合成方法

说明书

本发明涉及一种用于合成2,5‑呋喃二甲酸的方法，更具体地，本发明涉及一种即使不使用过渡金属催化剂也能够以高纯度和高产率制备具有多种功能的2,5‑呋喃二甲酸的更高效且更经济的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于合成2,5-呋喃二甲酸的方法，更具体地，本发明涉及一种即使不使用过渡金属催化剂也能够以高纯度和高产率制备具有多种功能的2,5-呋喃二甲酸的更高效且更经济的方法。

背景技术

2,5-呋喃二甲酸(2,5-furandicarboxylic acid,FDCA)是一种非常有用的物质，其具有多种功能，且被广泛应用于包装工业(聚酰胺、聚酯、聚氨酯等)、汽车、制药领域、精细化工等。此外，由于聚呋喃甲酸乙酯(PEF)，一种作为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的替代物而开发的生物塑料，可以由2,5-呋喃二甲酸(FDCA)获得，因此其研究价值日益增加。

通过氧化5-羟甲基糠醛(HMF)获得2,5-呋喃二甲酸(FDCA)的方法是已知的。然而，在这种常规方法中，由于反应是通过在非常严格和精细(delicate)的条件下使用过量当量(excessive equivalent amount)的硝酸作为氧化剂来进行的，因此不能避免不期望的副产物的产生。此后，开发了通过利用例如金、铂、钯、钛等的多种过渡金属并使用氧气作为氧化剂，化学选择性合成2,5-呋喃二甲酸(FDCA)的方法(例如，韩国特许专利公布第10-2018-0090840号和第10-2018-0107143号)。然而，这些方法由于使用了昂贵的过渡金属催化剂，并且反应需要在高温或高压下进行，所以难于被工业化。

因此，需要开发一种即使不使用过渡金属催化剂，也能够使用氧气(或空气)作为氧化剂，由5-羟甲基糠醛(HMF)以高纯度和高产率制备2,5-呋喃二甲酸(FDCA)的方法。

发明内容

技术问题

本发明旨在解决现有技术存在的上述问题，目的在于提供一种即使不使用过渡金属催化剂，也能够通过基于碱金属(或碱土金属)化合物和氧气(或空气)的环境友好的方案的化学选择性氧化反应，由5-羟甲基糠醛(HMF)以高纯度和高产率制备2,5-呋喃二甲酸(FDCA)的方法。

解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明提供了一种通过化学选择性氧化反应由5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲酸的方法，其中所述化学选择性氧化反应是在促进剂(promotor)的存在下使用氧气或空气作为氧化剂进行的，所述促进剂是碱金属或碱土金属化合物。

本发明的有益效果

根据本发明，可以通过更经济、更高效且更环保的方法由5-羟甲基糠醛(HMF)制备高纯度的2,5-呋喃二甲酸(FDCA)，2,5-呋喃二甲酸被广泛且有利地用于例如包装工业、汽车、制药领域、精细化工等各种领域。

本发明的最佳实施方式

下面更详细地解释本发明。

本发明涉及一种通过化学选择性氧化反应氧化5-羟甲基糠醛(HMF)分子中的醇官能团和醛官能团来制备2,5-呋喃二甲酸(FDCA)的方法，如以下反应方案1所示：

[反应方案1]

在本发明的用于制备2,5-呋喃二甲酸的方法中，化学选择性氧化反应是在促进剂的存在下进行的，该促进剂是碱金属化合物或碱土金属化合物。

在一个实施方案中，碱金属可以是锂、钠、钾、铷、铯或它们的组合，并且碱土金属可以是钡、镁或它们的组合。

在一个实施方案中，用作促进剂的碱金属化合物或碱土金属化合物可以由下式1表示：

[式1]

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