[发明专利]一种催化葡萄糖转化合成5-羟甲基糠醛的方法

说明书

本发明涉及有机合成技术领域，具体来说是一种催化葡萄糖转化合成5‑羟甲基糠醛的方法，是在两相体系中，以H‑β型分子筛作为催化剂，将葡萄糖催化转化为5‑羟甲基糠醛；所述催化剂与葡萄糖的质量比为30‑50：80‑130；所述H‑β型分子筛中SiO₂与Al₂O₃之比为25‑30。本申请的反应原料和催化剂在一个耐压瓶中反应，通过“一锅法”将葡萄糖高效转化为5‑羟甲基糠醛，葡萄糖的转化率可达100％，5‑羟甲基糠醛的产率可达90％，具有合成工艺简单、设备成本低、转化效率高等优点，大大提高了生物质原料的资源利用效率；H‑β型分子筛廉价易得、不含重金属，转化合成工艺不易对环境造成污染，且催化剂、反应溶剂等均可回收利用，绿色环保，具有很高的工业化生产应用价值。

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，具体来说是一种催化葡萄糖转化合成5-羟甲基糠醛的方法。

背景技术

能源资源在当今社会发展中扮演着不可或缺的角色，但不容乐观的是，化石资源并不是取之不尽、用之不竭的。全球人口迅速增长，以石油为基础的化石燃料储量却在不断减少。随着化石燃料的日益枯竭，如何将可持续生物质资源转化为运输燃料和化工产品引起了科研工作者们浓厚的兴趣，5-羟甲基糠醛是生产化石燃油的重要原料之一。

5-羟甲基糠醛(HMF)是一种重要的平台化合物，可以用其合成重要的、高价值的化学产品、高分子材料等。例如，5-羟甲基糠醛可以通过加氢和醚化反应制备2，5-二甲基呋喃和5-乙氧甲基糠醛等生物燃料。此外，5-羟甲基糠醛还可以合生成乙酰丙酸(LA)和甲酸(FA)，乙酰丙酸也是生产药品和燃料的重要平台化合物。同时，其可再生性在工业领域上也拥有巨大的应用潜力。

生物质材料是可再生能源，价格便宜、绿色环保，作为化石燃料的替代品潜力巨大。生物质是地球上最为广泛的物质，碳水化合物又是组成生物质极其重要的部分，生物质材料中的纤维素和半纤维素可以被水解成单糖，这些单糖可以进一步脱水转化为5-羟甲基糠醛。因此，以碳水化合物为原料寻找高效的方法制备化学中间体如5-羟甲基糠醛就是生物质开发利用这一领域中极具挑战性的工作。

目前，公告号为CN107556271A的中国发明专利公开了一种用葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法，将葡萄糖、氯化胆碱、固体酸催化剂和有机溶剂加入高压反应釜中，在200～800rpm的搅拌速度和1～5Mpa的氮气气氛下加热至150～210℃进行反应，得固液混合物；然后将上述物料循环反应或者离心回收固体酸催化剂，5-羟甲基糠醛在反应釜内被有机溶剂原位萃取。但是，通过上述方法制备的5-羟甲基糠醛产率仅29.86-36.23％，葡萄糖不能充分转化为5-羟甲基糠醛，存在生物质开发利用效率低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何提供一种更为方便、快捷、高效的催化体系来使葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种催化葡萄糖转化合成5-羟甲基糠醛的方法，在两相体系中，以H-β型分子筛作为催化剂，将葡萄糖催化转化为5-羟甲基糠醛；

所述H-β型分子筛中SiO₂与Al₂O₃之比为25-30；所述催化剂与葡萄糖的质量比为30-50：80-130。