[发明专利]5-取代的2-(烷氧基甲基)呋喃

说明书

本申请是申请日为2008年9月5日，申请号为200880106181.9，发明名称为5-取代的2-(烷氧基甲基)呋喃的发明专利申请（国际申请号：PCT/EP2008/007423）的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种通过使包含至少一种5-取代的糠醛的原材料与氢在醇和催化剂体系存在下反应来制备5-取代的2-(烷氧基甲基)呋喃(或这类呋喃的混合物)的方法。本发明还涉及一种通过使还包含糠醛的原材料反应来制备5-取代的2-(烷氧基甲基)呋喃和2-(烷氧基甲基)呋喃的混合物的方法。本发明还涉及由根据本发明的方法获得的产物或产物混合物作为燃料或燃料添加剂的用途。本发明还涉及2-(烷氧基甲基)呋喃作为燃料或燃料添加剂的用途。

背景技术

燃料、燃料添加剂和在石化工业中使用的多种化学制品来自于石油、天然气和煤，这些均为有限的资源。另一方面，生物质被认为是可再生的资源。生物质是能够用于燃料的生产或用于如纤维、化学制品或热力的工业生产的生物材料(包括生物可降解的废弃物)。它不包括已经通过地质作用转化成如煤或石油的有机物质。

用于非食物用途的生物质来源产品的生产是一发展中的产业。生物基燃料就是具较强增长效益的用途的实例。生物质含有可被转化为增值产品的糖(己糖和戊糖)。目前由糖制备生物燃料的活动主要集中在将蔗糖或葡萄糖发酵成乙醇或者通过完全分解经合成气成为合成液体燃料。EP 0641 854记载了包含烃和/或含有至少一种甘油醚的植物油衍生物的燃料组合物以减少颗粒物排放(emissions)的用途。

近来，果糖的酸催化反应已被再次提及，该反应产生具有巨大效益的中间体HMF。已经研究的大多数方法存在的缺点是HMF在其形成所需的反应条件下非常不稳定。将其从含有糖原材料和酸性催化剂的水相中迅速除去已经被视为该问题的解决办法。威斯康星州-麦迪逊大学的研究者们已经开发了一种由果糖制造HMF的方法。HMF可被转化成用于塑料制品的单体、石油或燃料增补剂，或者甚至被转化成燃料本身。James Dumesic教授及其同事的方法首先用酸催化剂(盐酸或酸性离子交换树脂)在水相中使果糖脱水。加入盐使HMF盐析进入萃取相。萃取相使用有利于HMF从水相萃取的惰性有机溶剂。以高果糖浓度(10至50wt%)实施两相法，实现高产率(在90%的果糖转化率下HMF的选择性为80%)，并将HMF释放入容易分离的溶剂中(DUMESIC,James A,et al.Phase modifiers promote efficient production of Hydroxymethylfurfural from fructose.Science.30 juni2006,vol.312,no.5782,p.1933-1937)。尽管由该方法生产的HMF是令人感兴趣的，但是当使用比果糖更廉价且活性更低的己糖如葡萄糖或蔗糖作为原材料时，多溶剂法由于相对复杂的设备设计并且由于低于理想的产率而存在成本方面的缺陷。HMF在室温下为固体，其必须在后续步骤中转化成可用的产品。Dumesic已经报道了将HMF转化成二甲基呋喃(DMF)的完整的氢解法步骤，DMF被认为是一种令人感兴趣的汽油添加剂。

在WO 2006/063220中提供了一种在60℃下将果糖转化成5-乙氧基甲基糠醛(EMF)的方法，该方法或者在24小时中分批应用或者通过柱洗脱在17小时中连续应用酸性催化剂。并未讨论EMF的用途。同样，在共同未决专利申请PCT/EP2007/002145中描述了HMF醚的制备，包括这类醚作为燃料或燃料添加剂的用途。在该申请中的确制备并测试了甲醚和乙醚(甲氧基甲基糠醛或MMF；乙氧基乙基糠醛或EMF)。类似的情况是共同未决专利申请PCT/EP2007/002146，其记载了HMF酯，如乙酰基甲基糠醛(AMF)的制备。

此外，由多糖半纤维素，即各自含有5个碳原子的糖的聚合物制备糠醛是已知的。当用硫酸加热时，半纤维素经过水解生成这些糖，主要为木糖。在相同的加热和酸性条件下，木糖和其他的五碳糖经过脱水，脱去3个水分子变成糠醛：

C₅H₁₀O₅→C₅H₄O₂+3H₂O。