一種4-羥甲基糠醛的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種4-羥甲基糠醛的制備方法，所述方法包括在150-250℃和0.1-10MPa的壓力下，作為原料的支鏈己碳糖在水和有機溶劑的混合物中，在固體酸催化劑磷酸鹽的作用下，脫水獲得4-羥甲基糠醛。該方法通過催化糖類脫水得到4-羥甲基糠醛，其產(chǎn)物收率高，工藝簡單、分離方便，具有巨大的工業(yè)應(yīng)用前景，開辟了由糖類生產(chǎn)4-羥甲基糠醛的新途徑。
【專利說明】一種4-羥甲基糠醛的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學品的制備方法，尤其涉及一種4-羥甲基糠醛(4-HMF)的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]4-羥甲基糠醛(4-HM)是一種關(guān)鍵醫(yī)藥中間體。由4-羥甲基糠醛衍生物制備的斑蝥素類藥物是一類重要的抗癌藥物(JP2000309590A)。4-羥甲基糠醛具有可以用來合成多種新型高分子材料、高分子單體及多種含氧燃料和液態(tài)交通燃料添加劑等的潛力。
[0003]目前報道的4-羥甲基糠醛(4-HMF)的合成制備主要通過使用丁基鋰和有機硅試劑在呋喃環(huán)上添加官能團來實現(xiàn)(Journal of Organic Chemistry, 1997, vol.62, #25,p.8750-8759 ;Synlett，1998，#4，p.405-406)，反應(yīng)條件較為苛刻，成本昂貴。我們之前的專利(CN10161905A，W02011003300A1)報道了使用三碳糖作為原料，經(jīng)過多步反應(yīng)選擇性制備4-羥甲基糠醛或5-羥甲基糠醛的方法。該方法將三碳糖原料在堿催化下縮合得到的六碳己糖在非質(zhì)子極性溶劑如DMSO中催化脫水得到4/5-HMF。該工藝路線較長，采用高沸點溶劑使產(chǎn)物的分離成本增加。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了進一步克服多步反應(yīng)中工藝路線長、產(chǎn)物分離成本高等缺點，本發(fā)明提供了非均相雙相體系催化六碳糖制備4-羥甲基糠醛的新方法。
[0005]在一方面，本發(fā)明提供一種4-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于:在150_250°C和0.1-1OMPa的壓力下，作為原料的支鏈己碳糖在水和有機溶劑的混合物中，在固體酸催化劑磷酸鹽的作用下，脫水反應(yīng)獲得4-羥甲基糠醛。
[0006]在一個優(yōu)選實施方式中，使用的所述支鏈己碳糖是選自D-dendroketose和L-dendroketose中的一種或兩種。
[0007]在一個優(yōu)選實施方式中，所述磷酸鹽是選自第VB族金屬的磷酸鹽中的一種或多種。
[0008]在一個優(yōu)選實施方式中，使用的所述磷酸鹽與所述支鏈己碳糖的質(zhì)量比為1-200%。
[0009]在一個優(yōu)選實施方式中，反應(yīng)中還使用助催化劑，并且所述助催化劑是選自堿金屬和堿土金屬的氯化物或硫酸鹽中的一種或多種。
[0010]在一個優(yōu)選實施方式中，使用的所述助催化劑與所述支鏈己碳糖的質(zhì)量比為1-200%。
[0011]在一個優(yōu)選實施方式中，所述有機溶劑是選自甲基異丁基酮(MIBK)、正丁醇(η-BuOH)、仲丁醇、叔丁醇(t-Bu0H)、異丁醇(i_Bu0H)、異丙醇、甲基異丁基甲醇(MIBC)、甲基叔丁基醚(MTBE)和異戊醇中的一種或多種。
[0012]在一個優(yōu)選實施方式中，使用的水和有機溶劑的體積比為1: 0.25~1: 5。[0013]在一個優(yōu)選實施方式中，使用的所述支鏈己碳糖與水的質(zhì)量比為5-100%。
[0014]在一個優(yōu)選實施方式中，所述脫水反應(yīng)的溫度為150_250°C，優(yōu)選150-200°C，反應(yīng)壓力為 0.Ι-lOMPa，優(yōu)選 0.l-5MPa。
[0015]在一個優(yōu)選實施方式中，所述脫水反應(yīng)在間歇式反應(yīng)器或連續(xù)固定床式反應(yīng)器中進行。
[0016]在一個優(yōu)選實施方式中，所述脫水反應(yīng)在連續(xù)固定床式反應(yīng)器中進行，其中首先將所述催化劑磷酸鹽裝入所述連續(xù)固定床式反應(yīng)器中，然后加熱至前述反應(yīng)溫度并在前述壓力下，將所述支鏈己碳糖的水溶液和有機溶劑混合，接著以液時空速(LHSV)為0.1~5h-1的流速將所述水溶液和有機溶劑混合物泵入所述反應(yīng)器催化床層。
[0017]本發(fā)明通過以支鏈己碳糖為原料，將支鏈己碳糖在水-有機溶劑混合物中通過固體酸催化劑磷酸鹽催化脫水得到4-羥甲基糠醛，該方法產(chǎn)品分離方便，工藝簡單，開辟了4-羥甲基糠醛的新型合成途徑。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例1制備的產(chǎn)物4-羥甲基糠醛(4-HMF)在280nm的高效液相色譜(HPLC)譜圖；
[0019]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例1制備的產(chǎn)物4-羥甲基糠醛(4-HMF)在190_400nm的HPLC譜圖(吸收光譜等高線圖)；
[0020]圖3為根據(jù) 本發(fā)明實施例1制備的產(chǎn)物4-羥甲基糠醛(4-HMF)的HPLC的校正曲線。
【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明的實施方式提供一種4-羥甲基糠醛的制備方法，通過以支鏈己碳糖為原料，將支鏈己碳糖在水和有機溶劑的混合物(有時簡稱為“水-有機溶劑混合物”)中在固體酸催化劑磷酸鹽的作用下，進行脫水反應(yīng)而得到4-羥甲基糠醛。
[0022]本發(fā)明方法制備的4-羥甲基糠醛是指下式的化合物:
[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種4-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于:在150-250°c和0.1-1OMPa的壓力下，作為原料的支鏈己碳糖在水和有機溶劑的混合物中，在固體酸催化劑磷酸鹽的作用下，脫水獲得4-羥甲基糠醛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的4-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，使用的所述支鏈己碳糖是選自D-dendroketose和L-dendroketose中的一種或兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的4-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，所述磷酸鹽是選自第VB族金屬的磷酸鹽中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的4-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，使用的所述磷酸鹽與所述支鏈己碳糖的質(zhì)量比為1-200%。
5.根據(jù)權(quán)利要I所述的4-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，反應(yīng)中還使用助催化劑，并且所述助催化劑是選自堿金屬和堿土金屬的氯化物或硫酸鹽中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要5所述的4-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，使用的所述助催化劑與所述支鏈己碳糖的質(zhì)量比為1-200%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的4-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑是選自甲基異丁基酮、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、異丁醇、異丙醇、甲基異丁基甲醇、甲基叔丁基醚和異戊醇中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的4-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，使用的水和有機溶劑的體積比為1: 0.25~1: 5。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的4-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，使用的所述支鏈己碳糖與水的質(zhì)量比為5-100%。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的4-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，脫水反應(yīng)溫度為I5O-25OO，反應(yīng)壓力為 0.1-1OMPa0
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的4-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，脫水反應(yīng)溫度為150-200°C，反應(yīng)壓力為 0.l-5MPa。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的4-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，所述脫水在間歇式反應(yīng)器或連續(xù)固定床式反應(yīng)器中進行。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的4-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于，所述脫水在連續(xù)固定床式反應(yīng)器中進行，其中首先將所述催化劑磷酸鹽裝入所述連續(xù)固定床式反應(yīng)器中，然后加熱至前述反應(yīng)溫度并在前述壓力下，將所述支鏈己碳糖的水溶液和有機溶劑混合，接著以液時空速為0.1~5h-1的流速將所述水溶液和有機溶劑混合物泵入所述反應(yīng)器的催化床層。
【文檔編號】C07D307/46GK103709127SQ201210369769
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】傅堯, 鄧晉, 潘濤, 徐清, 郭慶祥 申請人:中國科學技術(shù)大學