一種用于果糖轉(zhuǎn)化為5-羥甲基糠醛的催化劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及多相催化領域,具體涉及一種用于果糖轉(zhuǎn)化為5-羥甲基糠醛的催化劑,其制備方法及采用該催化劑的果糖轉(zhuǎn)化為5-羥甲基糠醛的方法。本發(fā)明的催化劑是采用磺酸基功能化離子液體和甲基三氯硅烷制備而成的。所制備的催化劑催化活性高、反應條件溫和且可重復利用。
【專利說明】一種用于果糖轉(zhuǎn)化為5-羥甲基糠醛的催化劑
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及多相催化領域,具體涉及一種用于果糖轉(zhuǎn)化為5-羥甲基糠醛的催化 齊U,其制備方法及采用該催化劑的果糖轉(zhuǎn)化為5-羥甲基糠醛的方法。
【背景技術】
[0002] 由于不可再生資源(如石油、煤和天然氣)日趨枯竭,能源短缺問題迫在眉睫,發(fā) 展可再生能源成為了研究者研究的主要方向。我國樹木、草等可再生生物質(zhì)較為豐富,這些 生物質(zhì)中含有大量的纖維素、木質(zhì)素,若能低值高效的開發(fā)這些生物質(zhì)能源,對我國的經(jīng)濟 發(fā)展具有重要的意義。
[0003] 5-羥甲基糠醛(5-HMF)因其具有較活潑的羥基和醛基官能團,可轉(zhuǎn)化為一系列重 要的化工產(chǎn)品。例如,5-HMF可以轉(zhuǎn)化得到乙酰丙酸、2, 5-二甲基呋喃等衍生物。5-HMF可 由纖維素、木質(zhì)素經(jīng)降解轉(zhuǎn)化得到。纖維素降解產(chǎn)物是果糖,因此由果糖到5-HMF的制備成 為關鍵步驟之一。
[0004] 由果糖制備5-HMF已經(jīng)有一些文獻報道:中國專利CN200710158825. 6公開了一 種制備5-HMF的方法,該方法以離子液體1-甲基-3-烷基咪唑溴等為反應溶劑,以酸性離 子液體(咪唑硫酸氫鹽、1-甲基-3- 丁基咪唑硫酸氫鹽)、無機酸(鹽酸、硝酸、磷酸)和有 機酸(甲酸、乙酸、檸檬酸)為催化劑,催化果糖生產(chǎn)5-HMF。該方法的缺點:離子液體粘度 大、價格昂貴,并且鹽酸、硫酸等無機酸對設備腐蝕較為嚴重,不易工業(yè)化生產(chǎn)。申請?zhí)枮?CN200810011726.X的中國專利公開了一種制備5-HMF的方法,該專利以飽和氯化鈉-正丁 醇體系為反應溶劑,磷鶴酸為催化劑,將果糖轉(zhuǎn)化為5-HMF。該方法的缺點:催化劑磷鶴酸 不易回收,且產(chǎn)物收率不是很高。申請?zhí)枮?01110376665. 9的專利公開了一種以木質(zhì)素作 為集體通過碳化-磺化法合成催化劑,并將其用于果糖與葡萄糖脫水制備5-HMF的方法,產(chǎn) 率可達到84%和68%。該方法缺點能量輸入大,資源利用率低,且產(chǎn)生大量廢酸。
[0005] 總之,目前由果糖制備5-HMF還存在環(huán)境不友好、效率低、難產(chǎn)業(yè)化等問題。因此 如何在環(huán)境友好體系下,采用可循環(huán)使用的催化劑,低值高效的合成目標產(chǎn)物5-HMF是我 們亟待解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 為了解決目前的由果糖制備5-HMF的催化劑所存在的上述問題,本發(fā)明提供一種 用于果糖轉(zhuǎn)化為5-羥甲基糠醛的催化劑,其制備方法及采用該催化劑的果糖轉(zhuǎn)化為5-羥 甲基糠醛的方法。
[0007] 為了達到上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用以下技術方案:
[0008] -種用于果糖轉(zhuǎn)化為5-羥甲基糠醛的催化劑,所述催化劑的結構式為:
[0009]
【權利要求】
1. 一種用于果糖轉(zhuǎn)化為5-羥甲基糠醛的催化劑,其特征在于,所述催化劑的結構式 為:
結構式中=IL-SO3H為磺酸基功能化離子液體。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種用于果糖轉(zhuǎn)化為5-羥甲基糠醛的催化劑,其特征在于, 所述IL-SO3H的結構通式為:
其中R為CV4, n為3-4, X為無機酸根陰離子。
3. 根據(jù)權利要求2所述的一種用于果糖轉(zhuǎn)化為5-羥甲基糠醛的催化劑,其特征在于, 所述X為硫酸氫根、氯、溴或醋酸根。
4. 一種根據(jù)權利要求1所述的一種用于果糖轉(zhuǎn)化為5-羥甲基糠醛的催化劑的制備方 法,其特征在于,包括以下步驟:將0. 5-2mL濃度為0. 005-0. lmol/L的IL-SO3H水溶液加入 到50mL液體石錯中,超聲I-IOmin,然后在室溫下靜止I-IOmin,重復超聲和靜止5次,然后 再加入10-50mL濃度為0. 1-lmol/L的甲基三氯硅烷的異辛烷溶液,并在室溫下攪拌,同時 以0. 5-2L/min的速率通入水蒸氣,反應2-8h,最后抽濾,所得固體在60-KKTC下干燥20h 以上得催化劑。
5. -種采用權利要求1所述的催化劑將果糖轉(zhuǎn)化為5-羥甲基糠醛的方法,其特征在 于,將所述催化劑與果糖按照質(zhì)量比為1:2-1:20的比例并和溶劑一起,投入到配有攪拌 器、溫度計的反應容器中,加熱攪拌反應;溶劑為二甲亞砜、N,N二甲基乙酰胺、N,N二甲基 甲酰胺或正丁醇,反應溫度50-150°C,反應時間5-480min,得到含有5-羥甲基糠醛的混合 物。
【文檔編號】C07D307/46GK104324748SQ201410469366
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權日:2014年9月15日
【發(fā)明者】肖文軍, 彭家建, 徐大鵬, 蔣劍雄, 厲嘉云, 白贏 申請人:杭州師范大學