[发明专利]一种制备5-羟甲基糠醛的方法

说明书

本发明公开了一种制备5‑羟甲基糠醛的方法，将含有盐溶液、糖类化合物和催化剂的物料混合，反应I，得到所述5‑羟甲基糠醛；所述反应I的压力为‑0.1~‑0.015Mpa。本申请的制备方法可以获得99%的HMF产率，同时调整反应体系的压力，有利于得到较高的反应物转化率和反应产物的选择性。

技术领域

本发明涉及一种制备5-羟甲基糠醛的方法，属于化工材料领域。

背景技术

随着化石燃料的过度开采和利用，全球面临着严峻的能源危机和环境污染。为了缓解这些问题，开发出清洁、可循环利用的化石燃料替代品的生物质燃料是目前研究的一大热点。HMF，即5-羟甲基糠醛作为一种平台化合物，在生物质能源领域具有重要地位，通过对其还原和氧化，能够得到大量衍生物，例如DMF，BHMF等，这些衍生物能充当化石燃料的替代品，从而缓解当前面临的能源危机。HMF由生物质脱水生成，分子中含有一个羟甲基，一个醛基和一个呋喃环，其化学性质较活泼，可以通过缩合、氢化和氧化等反应制备多种衍生物。HMF被认为是一种多用途的化学中间体，可以用来合成塑料，制药，精细化工和液体燃料。

目前，HMF制备的主要方式是使用催化剂常压催化糖类脱水得到，常用在水体系、有机溶剂体系或者水/有机溶剂双相体系中以及离子液体体系，反应基本上都在较高温度下进行，这种方式会更高可能的获得果糖向HMF的转化率，但不可避免地导致了不想获得的物质(包括胡敏素)的增加以及方法的复杂性和费用。WO2015113060A2公开了一种将果糖、水、酸催化剂和至少一种其他溶剂在80～180℃下60min内反应使HMF产率不超过80％。当完成指定的转化率时，应立即冷却反应组分，以最大程度地减少不需要的副产物的形成。该文献中公开的方法在部分转化终点处获得相对低的指定HMF产率的步骤，并且此后在部分转化终点处使果糖向HMF的转化猝灭，将这种方法增加了操作的复杂性，除分离HMF外还包含HMF合成的原材料或副产物的产物混合物中分离出HMF，并阻碍纯HMF的制备，造成产物复杂、难分离以及选择性低。为了避免使用高温所带来的弊端，人们开始尝试分子溶剂来进行生物质转化反应。但是这些体系所用溶剂并不绿色，而且5-羟甲基糠醛产率不高，反应所需时间长。所以，开发热稳定性好、溶解性强、蒸汽压低、对环境污染小等优点的绿色高效可循环体系又能控制温度的工艺路线刻不容缓。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简便的由含有六碳糖基本结构单元糖类压力制备HMF的方法，此过程条件温和、环境友好、催化剂可重复使用，以克服已有技术中成本高，能耗高，焦化严重，副产物多，HMF选择性不好，产率不高等缺点。

根据本申请的一个方面，提供了一种制备5-羟甲基糠醛的方法，将含有盐溶液、糖类化合物和催化剂的物料混合，反应I，得到所述5-羟甲基糠醛；所述反应I的压力为-0.1～-0.015Mpa，反应时间0.5～8h。

优选地，反应I的压力为-0.08～-0.04Mpa，反应时间1.5～5h。

可选地，所述反应I包括反应II-1和反应II-2；

所述反应II-1的压力为-0.045～-0.015Mpa，反应时间0～1.5h；

所述反应II-2的压力为-0.1～-0.045Mpa，反应时间0.5～6.5h。

优选地，反应II-1的压力为-0.04～-0.025Mpa，反应时间0.5～1.5h；

所述反应II-2的压力为-0.08～-0.065Mpa，反应时间1～3.5h。