[发明专利]一种木糖制备1;2-戊二醇的方法

说明书

本发明公开了一种以木糖为原料，催化加氢制备1,2‑戊二醇的方法，该方法采用负载的Rh或者Pd基加氢催化剂，以水为溶剂，在0.5‑10MPa氢气气氛中，80‑180℃温度下，将木糖转化生成1,2‑戊二醇，木糖是一种来源十分广泛的生物质资源，本发明采用木糖作为原料很好地解决了C5组分来源困难的问题，而且本发明采用的木糖水溶液可以为玉米芯、甘蔗渣、棉籽壳等的水解液，可以进一步降低生产的成本，最高收率可达46％。

技术领域

本发明涉及到化学化工领域，具体涉及到以木糖为原料通过催化加氢的方法制备1,2-戊二醇的技术路线。

背景技术

1,2-戊二醇是一种用途广泛的直链二元醇。由于具有明显的极性和非极性，因此具有不同于其他二元醇的性质。1,2-戊二醇可以用来制备医药制品，表面活性剂以及聚酯纤维等。1,2-戊二醇具有优异的抗菌，保湿，增容性能，且能有效提高防晒产品的抗水性能，因此广泛应用于化妆品领域。1,2-戊二醇还是杀菌剂丙环唑的关键原料。

目前1,2-戊二醇主要以石油化工行业中的C5馏分为原料进行制备。美国专利US4479021、US4605795和中国专利CN1552684A等报道了以正戊烯为原料，通过过氧化物氧化的方法制备1,2-戊二醇。该方法为目前工业上主要制备方法，然而该方法存在原料来源困难，过氧化物氧化剂存在安全隐患等问题。

为了解决C5组分来源困难的问题，人们尝试以常见的有机化学品为原料来制备1,2-戊二醇。美国专利US20080064905采用正丁醛为原料，以氢氰酸作为碳链增长的手段。首先正丁醛和氢氰酸反应生成相应的氰醇，然后氰醇经水解，加氢后制备1,2-戊二醇。中国专利CN101857524A公开了一种以正丁醇为原料制备1,2-戊二醇的方法。该方法首先在强酸催化下正丁醇和硫醚反应生成丁基琉盐，随后丁基琉盐和甲醛反应生成相应的环氧戊烷，最后经水解制备1,2-戊二醇。中国专利CN102180769A公开以正丁醛和多聚甲醛为原料制备1,2-戊二醇的路线。首先以噻唑盐为催化剂将正丁醛和多聚甲醛反应生成1-羟基-2-戊酮，随后经Pd/C加氢生成1,2-戊二醇。上述专利均通过相对易得的C4组分替代C5组分作为原料来源，降低了反应成本。然而技术路线中仍然存在一些需要改进的问题如：高毒性和污染性试剂的使用，复杂的反应体系和催化剂等。

糠醛分子中含有五个碳原子，主要是通过农业废弃物(如玉米芯、甘蔗渣、棉籽壳等)的水解制备得到，来源广泛。因此以糠醛及其下游产品为原料制备1,2-戊二醇引起了人们越来越多的关注。文献(Green Chem.,2012,14,3402)和中国专利CN104016831A等均报道了以糠醇为原料，通过加氢的手段制备1,2-戊二醇的方法。中国专利CN102924243A公布了糠醛一步加氢制备1,2-戊二醇的方法，该方法采用含有氧化铜的复合氧化物为催化剂，以较高的选择性将糠醛转化生成1,2-戊二醇。

发明内容

针对C5组分来源困难的问题，本发明的目的是提供一种以木糖作为原料，通过催化加氢的方法在水相中制备1,2-戊二醇的方法。

按照本发明提供的方法，木糖加氢制备1,2-戊二醇采用液相加氢法，以水为溶剂。水是安全廉价的溶剂，以水为溶剂即符合绿色化学的原则又降低了成本。本发明提供的催化剂，可以实现在水相中高收率制备1,2-戊二醇，降低了反应成本和分离难度。

具体操作步骤为：

于水中，氢气气氛条件下，反应温度为80-180℃，氢气压力为0.5-10MPa，搅拌反应为0.5-24h，负载型金属加氢催化剂催化木糖转化生成1,2-戊二醇。

采用负载型加氢催化剂有利于催化剂的分离并减少贵金属的用量降低成本。

所述的负载型金属加氢催化剂，包括载体、活性组分，载体为SiO₂或活性炭中的一种或两种，活性组分为Rh或Pd，负载型金属加氢催化剂使用前在氢气气氛中，150-400℃下还原0.5-6h，催化剂的制备中加入或不加入助剂。