[发明专利]一种催化5-羟甲基糠醛氧化酯化制2,5-呋喃二甲酸二甲酯的方法

说明书

本申请公开了一种催化5‑羟甲基糠醛氧化酯化制2,5‑呋喃二甲酸二甲酯的方法，在氧化气氛的条件下，将5‑羟甲基糠醛与过渡金属催化剂接触催化，得到2,5‑呋喃二甲酸二甲酯。该方法在无需碱添加剂的条件下将5‑羟甲基糠醛高效、高选择性催化氧化酯化为2,5‑呋喃二甲酸二甲酯。

技术领域

本申请涉及一种催化5-羟甲基糠醛氧化酯化制2,5-呋喃二甲酸二甲酯的方法，属于化工材料制备技术领域。

背景技术

2,5-呋喃二甲酸二甲酯作为生物质来源的一种化学品，可用于生物基聚酯PEF的制备，PEF聚酯与重要的石油基聚酯PET相比，单体结构特征相似，并具有生物可降解性，已通过欧盟食品安全认证，具有大的应用潜力。因此，开发一条简单高效、绿色环保的2,5-呋喃二甲酸二甲酯合成路线具有重要意义。5-羟甲基糠醛可经生物质来源的纤维素和半纤维素水解-异构化-脱水得到，是一种重要的生物基平台化合物。已有大量文献报道以生物质来源的纤维素、葡萄糖等为原料脱水制备5-羟甲基糠醛(徐杰，任秋鹤，黄义争，马红，苗虹，高进，利用固体催化剂催化果糖转化制备5-羟甲基糠醛的方法，201310272819.9)，因此，发展一种非石油路线的5-羟甲基糠醛催化氧化酯化制备2,5-呋喃二甲酸二甲酯新方法具有可行性和可持续发展意义。

当前由5-羟甲基糠醛氧化酯化制备2,5-呋喃二甲酸二甲酯主要采用多相贵金属活性组分催化体系。例如，Taarning等使用TiO2负载的Au催化剂，CH3ONa为碱性添加剂，在0.4MPa O2和105℃条件下反应3小时，5-羟甲基糠醛完全转化，得到的2,5-呋喃二甲酸二甲酯选择性为98％(Taarning E,Nielsen I S,Egeblad K,et al.ChemSusChem,2008,1,75-78.)。Casanova等使用纳米CeO2负载的Au催化剂，在1.0MPa O2和130℃条件下催化5-羟甲基糠醛氧化酯化反应，得到收率为99％的2,5-呋喃二甲酸二甲酯(Casanova O,Iborra S,Corma A.J.Catal.,2009,265,109-116.)。考虑到贵金属价格昂贵、大规模应用受限，非贵金属活性组分多相催化剂催化5-羟甲基糠醛氧化酯化制备2,5-呋喃二甲酸二甲酯备受关注，然而已报道的非贵金属催化体系效率低、收率不理想，并需要NaOH或K2CO3等碱性添加剂来促进反应进行，后处理过程需要再引入酸中和。因此，开发一条绿色环保路线，设计高效非贵金属基催化剂，用于5-羟甲基糠醛高效高选择性氧化酯化制2,5-呋喃二甲酸二甲酯面临一定挑战。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种催化5-羟甲基糠醛氧化酯化制2,5-呋喃二甲酸二甲酯的方法，该方法在无需碱添加剂的条件下将5-羟甲基糠醛高效、高选择性催化氧化酯化为2,5-呋喃二甲酸二甲酯。

所述催化5-羟甲基糠醛氧化酯化制2,5-呋喃二甲酸二甲酯的方法的方法，在氧化气氛的条件下，将5-羟甲基糠醛与过渡金属催化剂接触催化，得到2,5-呋喃二甲酸二甲酯。

可选地，所述过渡金属催化剂包括载体以及负载在所述载体上的过渡金属活性组分；

所述载体选自三氧化二铝、四氧化三铁、二氧化锆、氧化镁、二氧化铈、碳材料中的至少一种；

所述过渡金属活性组分包括含有过渡金属活性元素的化合物，所述过渡金属活性元素选自锰、铁、钴、铜中的至少一种。

具体地，所述碳材料包括活性炭。

可选地，所述过渡金属活性组分在所述过渡金属催化剂中的负载量为3～25％；其中，过渡金属活性组分的质量以过渡金属活性元素的质量计量。