[发明专利]一种由γ-戊内酯制备戊酸及戊酸酯的方法

说明书

本发明提供一种由γ‑戊内酯制备戊酸及戊酸酯的方法，以γ‑戊内酯作为原料，加氢催化剂和三氟甲磺酸金属盐作为催化剂，在氢气氛围下进行催化氢解反应，得到戊酸，继续以戊酸为原料，三氟甲磺酸金属盐为催化剂，加入醇类化合物进行酯化反应，得到戊酸酯。本发明所述由γ‑戊内酯制备戊酸及戊酸酯的方法，其具有工艺简单，反应条件温和、产物收率高、易纯化、环境友好等特点，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及化工产品制备的技术领域，尤其涉及一种由γ-戊内酯制备戊酸及戊酸酯的方法。

背景技术

戊酸酯被认为是一种可以替代汽油的燃料，已经通过壳牌公司的250000公里路试，被誉为新一代的纤维素基运输燃料。另一方面，乙酰丙酸(Levulinic acid)是可再生的生物质资源水解产物，亦被美国能源部认为是来自于纤维素生物基的12个平台化合物之一(Werpy，T.et al.Top value added chemicals from biomass.In Results of Screeningfor Potential Candidates from Sugars and Synthesis Gas Vol.1，45-48，2004)。乙酰丙酸可以氢化生成γ-戊内酯(GVL)，GVL继续氢解得到戊酸，戊酸最终酯化得到戊酸酯。因此，由生物质基平台化合物衍生的GVL氢解制备戊酸引起了科研工作者广泛的关注。

Lange等人使用高压连续反应装置对大约150个催化剂进行了评价试验，最终发现Pt负载在SiO₂/HZSM-5的催化剂是最优催化剂，在250℃，10atm氢压下，戊酸的产率超过了90％(Lange，J.-P.et al.Angew.Chem.Int.Ed.2010，49，4479-4483.)。Serrano-Ruiz,J.C.等人在325℃，35atm氢压下，用Pd/Nb₂O₅催化氢解GVL，以92％的收率选择性得到戊酸(Serrano-Ruiz,J.C.et al.Green Chem.2010，12，574-577)。Fuwei Li等人在280℃，30atm氢压下，用Co/HZSM-5催化氢解GVL，以93％的收率得到戊酸(Peng Sun.et al.ACSCatal.2014，4，4136-4142)。

以上报道的方法尽管可以以较高的收率由GVL氢解得到戊酸，但都是高温高压过程，反应条件苛刻，不利于工业化。因此，有必要发展一种新的、反应条件温和的催化反应体系。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种由γ-戊内酯制备戊酸及戊酸酯的方法，其具有工艺简单，反应条件温和、产物收率高、易纯化、环境友好等特点，适合大规模工业化生产。

本发明提出了一种由γ-戊内酯制备戊酸的方法，以γ-戊内酯作为原料，加氢催化剂和三氟甲磺酸金属盐作为催化剂，在氢气氛围下进行催化氢解反应，得到戊酸。

其合成路线具体如下：

优选地，所述加氢催化剂为金属负载型催化剂，金属优选为Pd、Pt、Ru中的一种或者多种的组合，载体优选为活性炭；优选地，所述加氢催化剂为Pd/C或者Pt/C催化剂，且Pd/C或者Pt/C催化剂中的金属负载量为0.5-10wt％；

优选地，所述加氢催化剂的用量为γ-戊内酯的0.1-5mol％。

优选地，三氟甲磺酸金属盐中的金属价态为+1-+6价；优选地，三氟甲磺酸金属盐为W(OTf)₆、Hf(OTf)₄、Al(OTf)₃、Ta(OTf)₅、Nb(OTf)₅、Zr(OTf)₄、Fe(OTf)₃、Cu(OTf)₂、AgOTf中的一种或者多种的组合；