[发明专利]一种2,5-呋喃二甲酸及其制备方法

说明书

本发明提供了一种2,5‑呋喃二甲酸及其制备方法，涉及有机物制备技术领域，本发明的制备方法包括：在无氧的条件下，将如式一结构所示的底物I、四胺乙烯类超电子供体、助剂和溶剂混合，搅拌并溶解，得到第一混合液；在可见光条件下，所述第一混合液与COsubgt;2/subgt;进行羧化反应后，再进行酸化，得到2,5‑呋喃二甲酸。本发明的所述2,5‑呋喃二甲酸的制备方法采用非食用的糠醛衍生物通过与COsubgt;2/subgt;进行羧化反应后酸化制备而成，原料易得且经济效益好；采用可见光和四胺乙烯类超电子供体进行光催化，避免使用价格昂贵的金属催化剂，成本低、反应条件温和，不需要额外的电子供体，反应能耗低、绿色环保，有利于工业化规模生产。

技术领域

本发明涉及有机物制备技术领域，具体而言，涉及一种一种2,5-呋喃二甲酸及其制备方法。

背景技术

2,5-呋喃二甲酸与传统的石油基单体对苯二甲酸在结构和化学性质上相似，被认为是对苯二甲酸的可再生、绿色替代品，具有非常广泛的应用前景。2,5-呋喃二甲酸可以通过氧化反应、还原反应、胺化反应等形成衍生物，其中包括呋喃二甲醛、2,5-二羟甲基呋喃和2,5-二羟甲基四氢呋喃等是具有高应用价值的聚合物单体，也可通过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。

现有技术中，2,5-呋喃二甲酸的制备通常采用5-羟甲基糠醛(HMF)氧化法制备，但是存在氧化产物不单一，分离纯化困难的问题；或者采用糠醛衍生物CO₂羧化法制备，但是制备过程中需要昂贵的贵金属催化剂，并且操作条件复杂，能源消耗高。

发明内容

本发明解决的问题是如何解决2,5-呋喃二甲酸的制备过程中需要贵金属催化剂，并且操作条件复杂，能源消耗高的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种2,5-呋喃二甲酸的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1：在无氧环境下，将如式一结构所示的底物I、四胺乙烯类超电子供体、助剂和溶剂混合，搅拌并溶解，得到第一混合液，所述式一为：

其中，底物I中，R为H、羧基或C1-C10的烷基甲酸酯；X为H、F、Cl、Br或I；

步骤S2：在可见光条件下，所述第一混合液与CO₂进行羧化反应后，再进行酸化，得到2,5-呋喃二甲酸。

可选地，步骤S1中，所述底物I、所述四胺乙烯类超电子供体与所述助剂的摩尔比为1:(0.05-2):(1-4)。

可选地，步骤S1中，所述四胺乙烯类超电子供体通过对底物Ⅱ加热、酸催化或者强碱处理后消除所述底物Ⅱ中的HX获得，所述底物Ⅱ的结构如式二所示，所述式二为：

其中，R¹为C1-C10的烷基或C1-C10的芳基；R²为H、C1-C10的烷基或C1-C10的芳基。

可选地，步骤S1中，所述四胺乙烯类超电子供体通过底物Ⅲ与原甲酸乙酯反应获得，所述底物Ⅲ的结构如式三所示，所述式三为：

其中，R³为H、C1-C10的烷基或C1-C10的芳基。

可选地，步骤S1中，所述溶剂选自非质子溶剂，所述非质子溶剂包括二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺丙酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、苯、乙醚、四氯化碳中的一种或几种。

可选地，步骤S1中，所述无氧环境为氮气或惰性气体环境。

可选地，步骤S1中，所述助剂为无机碱。

可选地，步骤S1中，所述搅拌时间为0.5-24h。