專利名稱：一種5-羥甲基糠醛的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種5-羥甲基糠醛的制備方法，尤其涉及一種以生物質(zhì)糖類為原料制備5-羥甲基糠醛的方法。
背景技術(shù)：
5-羥甲基糠醛又名為:5_羥甲基-2-糠醛或5-羥甲基-2-呋喃甲醛等，其英文簡寫為HMF，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
O
5-羥甲基糠醛是一種重要的新型平臺化合物，其分子中含有一個醛基和一個羥甲基，可通過加氫，脫氫，酯化，齒化，聚合和水解等反應(yīng)制備出許多有用化合物和新型高分子材料，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥，塑料，燃料添加物等領(lǐng) 域，其自身是一種很好的原材料。淀粉，纖維素等生物質(zhì)水解可生成葡萄糖和果糖等生物質(zhì)糖，再經(jīng)脫水反應(yīng)可制出HMF。因此，HMF是跨在碳水化合物化學(xué)和石油化學(xué)之間的一種新型平臺化合物，有望成為利用生物質(zhì)資源替代化石燃料合成化學(xué)品路線的突破點。目前，關(guān)于5-羥甲基糠醛的合成方法，國內(nèi)外文獻(xiàn)報道有很多，主要是通過糖類異構(gòu)化成果糖，然后果糖在質(zhì)子酸或金屬氯化物催化劑的催化下脫水形成HMF。Binder等使用CrCl2作為催化劑在100 1:的離子液體中合成出了 HMF，產(chǎn)率達(dá)到了 60 %。Hu等人研究發(fā)現(xiàn)，在[EMM]BF4中，在SnCl4的催化作用下，在100 °C反應(yīng)3 h，得到HMF，產(chǎn)率可達(dá)64%。Kerton等人在微波輔助下，使用SnCl4.5Η20為催化劑，將殼聚糖轉(zhuǎn)變成了 HMF，產(chǎn)率為10%。而 Abu-Omar 在 AlCl3.6H20-NaCl-H20/THF 的兩相反應(yīng)體系中，用 AlCl3.6H20 為催化齊[J，160 °C微波照射下，反應(yīng)10 min后，將糖類轉(zhuǎn)變成了 HMF，產(chǎn)率519Γ66 %。近來，Wang etal.又研究出了 Sn - Mont催化劑，在THF-DMSO的單相反應(yīng)系里，將糖類轉(zhuǎn)化成了 HMF，其中在160 °C條件下反應(yīng)3 h，葡萄糖的產(chǎn)率可達(dá)53.5 %。然而，在這些質(zhì)子酸或金屬氯化物催化劑體系中，有的催化劑雖然可以使HMF有較高的產(chǎn)率，但是，都存在著一定的缺陷，如:Cr和Sn有毒,離子液體比較昂貴,兩相反應(yīng)介質(zhì)難以控制，Sn-Mont催化劑制備復(fù)雜，因此它們在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用受到了極大的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種以生物質(zhì)糖類為原料制備5-羥甲基糠醛的方法。本發(fā)明5-羥甲基糠醛的制備方法，是以酸和氯化物為聯(lián)合催化劑，使生物質(zhì)糖類在水和二甲基亞砜的混合液中進(jìn)行水解、異構(gòu)化及脫水反應(yīng)后經(jīng)中和，萃取，分離，干燥而得。其反應(yīng)方程式如下:
權(quán)利要求
1.一種5-羥甲基糠醛的制備方法，以酸和氯化物為聯(lián)合催化劑，使生物質(zhì)糖類在水和二甲基亞砜的混合液中進(jìn)行水解、異構(gòu)化及脫水反應(yīng)后經(jīng)中和、萃取，分離、干燥而得。
2.如權(quán)利要求1所述5-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于:所述生物質(zhì)糖類為葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、菊粉、纖維素、淀粉或生物質(zhì)玉米秸桿。
3.如權(quán)利要求1所述5-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于:所述聯(lián)合催化劑中的酸為對甲苯磺酸，其用量是生物質(zhì)糖類質(zhì)量的15 45%。
4.如權(quán)利要求1所述5-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于:所述聯(lián)合催化劑中的氯化物為氯化鋰，其用量為生物質(zhì)糖類質(zhì)量的35 90%。
5.如權(quán)利要求1所述5-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于:所述水和二甲基亞砜的混合液中，水與二甲基亞砜的體積比為1:2 1:3。
6.如權(quán)利要求1所述5-羥甲基糠醛的制備方法，其特征在于:所述水解，異構(gòu)化及脫水反應(yīng)的溫度為90 150 °C，反 應(yīng)時間為0.2 8 h。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種5-羥甲基糠醛的制備方法，屬于化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域。該方法以生物質(zhì)糖類為原料，以酸和氯化物為聯(lián)合催化劑，在水和二甲基亞砜的溶液中，一鍋法得到了5-羥甲基糠醛，解決了現(xiàn)有技術(shù)中5-羥甲基糠醛易氧化、易水解、其不穩(wěn)定、難分離的問題，大大簡化了反應(yīng)，提高了產(chǎn)率；原料及各種試劑均價廉易得，成本低，后處理工藝簡單，收率高；采用的原料為自然界中的生物質(zhì)，生產(chǎn)過程無污染，環(huán)境友好，符合綠色化學(xué)的要求，為產(chǎn)品的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)和商品化創(chuàng)造了良好的條件。
文檔編號C07D307/46GK103113326SQ20131002634
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者張彰, 杜斌, 權(quán)正軍, 王喜存, 達(dá)玉霞 申請人:西北師范大學(xué)