[发明专利]一种5-羟甲基糠醛光催化制备2;5-呋喃二甲酸的方法

说明书

本发明公开了一种5‑羟甲基糠醛光催化制备2,5‑呋喃二甲酸的方法。以5‑羟甲基糠醛为原料，利用光触媒催化剂，以水为溶剂，在光照下，以光催化分解水产生的氧气或过氧化氢为氧化剂，对5‑羟甲基糠醛进行选择性氧化制备2,5‑呋喃二甲酸。反应体系环境友好，绿色无污染；在低温下就能实现2,5‑呋喃二甲酸的高效、选择性合成，5‑羟甲基糠醛的转化率达到90％以上。

技术领域

本发明属于化工领域，具体是一种5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法。

背景技术

目前，随着化石燃料的消耗，寻找可再生和具有可持续发展的燃料和化学品的替代品已经成为研究重点。化学工业已经将他们的关注焦点集中在生产工艺之中，采用具有环境友好型的生物质资源。生物质资源具有价格低廉，储量丰富，可再生等优点。木质素、纤维素、半纤维素等可再生物质，资源丰富。利用它们可以转化制备平台化合物5-羟甲基糠醛。5-羟甲基糠醛是重要的精细化工原料，可以通过氧化、氢化和缩合等反应制备多种衍生物。

2,5-呋喃二甲酸是国际上公认的12大具有潜在价值的基础化合物之一，是5-羟甲基糠醛氧化形成的衍生物之一。2,5-呋喃二甲酸可用于合成多种精细化学品和呋喃基聚合物，在合成纤维和聚酯中具有重要的潜在应用价值。

传统5-羟甲基糠醛氧化，采用具有强氧化性的试剂，如铬酸盐、重铬酸盐、高锰酸盐等，采用计量氧化法，这些氧化试剂具有环境污染、存在毒性的缺点。目前，5-羟甲基糠醛氧化制备2,5-呋喃二甲酸的研究主要集中于贵金属氧化，如金、钯、铂等贵金属复合材料作催化剂，以分子氧或过氧化氢为氧化剂，存在催化剂价格昂贵、成本高的问题。近些年来有报道采用铜作为催化剂，以分子氧或过氧化氢为氧化剂，尽管解决了成本问题，但是产物选择性相对较低。申请号201510395096.0公开了以钼酸季铵盐和钨酸季铵盐为催化剂，氧气、双氧水或者空气为氧化剂，在碱性环境下加热到80-120℃，对5-羟甲基糠醛进行选择性氧化。该制备方法环境友好、选择性和收率高、成本降低，但氧化剂成本较高，主要为氧气瓶灌装氧气或双氧水。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法。以5-羟甲基糠醛为原料，利用光触媒催化剂，以水为溶剂，在光照下，以光催化分解水产生的氧气或过氧化氢为氧化剂，对5-羟甲基糠醛进行选择性氧化制备2,5-呋喃二甲酸。反应体系环境友好，绿色无污染；在低温下就能实现2,5-呋喃二甲酸的高效、选择性合成，5-羟甲基糠醛的转化率达到90％以上。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法，其特征在于该方法以5-羟甲基糠醛为原料，以水为溶剂，利用光触媒催化剂，在光照条件下，反应时间为1-12h，反应温度为25-120℃，以光催化分解水产生的氧气或过氧化氢为氧化剂，对5-羟甲基糠醛进行选择性氧化制备2,5-呋喃二甲酸；

5-羟甲基糠醛：光触媒催化剂：溶剂的质量比＝100:1-50:500-5000；

所述光触媒催化剂为TiO₂、ZnO、CdS、WO₃、Fe₂O₃、PbS、SnO₂、ZnS、SrTiO₃、SiO₂、C₃N₄、TiO₂/石墨烯、ZnO/石墨烯、CdS/石墨烯、WO₃/石墨烯、Fe₂O₃/石墨烯、PbS/石墨烯、SnO₂/石墨烯、ZnS/石墨烯、SrTiO₃/石墨烯、SiO₂/石墨烯、C₃N₄/石墨烯或石墨烯中的至少一种。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：