[发明专利]一种催化5-羟甲基糠醛氨氧化制备2;5-呋喃二甲酰胺的方法

说明书

一种催化5‑羟甲基糠醛氨氧化制备2,5‑呋喃二甲酰胺的方法，该方法以5‑羟甲基糠醛为原料，以氧气或空气中的一种或二种为氧化剂，液氨、氨水或铵盐中的一种或二种以上为氮源，在催化剂作用下，进行氨氧化反应，离心除去催化剂，减压蒸馏除去溶剂，重结晶法纯化得到2,5‑呋喃二甲酰胺产品。该方法产物收率高，产物易于分离，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及绿色化学和能源领域，具体地，涉及催化5-羟甲基糠醛氨氧化制备2,5-呋喃二甲酰胺的方法。

背景技术

为实现可持续发展，开发利用可再生、储量丰富的生物质资源，替代或补充化石资源的短缺，具有非常重要的意义，受到国内外科学界和工业界的广泛关注与重视。其中，生物质资源是一类绿色可再生的能源资源，且在自然界中分布广泛。而生物质转化过程中的一个重要平台化合物5-羟甲基糠醛的合成及催化转化受到研究者们广泛的关注。近些年来，徐杰研究团队围绕5-羟甲基糠醛氧化(ChemSusChem 2011,4,51；Appl.Catal.A-Gen.2014,482,231；Chem.-Eur.J.2013,19,14215；Green Chem.2011,13,554.)、加氢(ChemCatChem 2013,5,2822；ChemSusChem 2014,7,1352.)、醚化(Bioresour.Technol.2012,119,433；J.Energy Chem.2013,22,93.)等，已经开展了大量的研究。最近，我们发展了5-羟甲基糠醛催化氨氧化-Pinner加成串联反应制备2,5-呋喃二甲亚胺酸酯的方法(Green Chem.2016,18,974.)。

酰胺在生物、化工等领域有广泛的应用。具体地，酰胺可作为合成氨基酸、肽等的中间体；神经酰胺用于化妆品中，具有抗衰老、保湿等功能，烟酰胺可抑制黑色素，用于防晒霜中，丙烯酰胺可用于合成聚丙烯酰胺，己内酰胺用于合成尼龙-6等等。另一方面，2,5-呋喃二甲酰胺还原可以得到2,5-二(氨基甲基)呋喃，而后者是合成聚合物的单体。酰胺的合成通常是由羧酸衍生物，如酰氯、酸酐、酯等与胺(氨)反应得到，也可通过Beckmann重排、Aube-Schmidt重排、Staudinger连接反应获得。然而，这些过程通常需要计量有毒试剂并且产生副产物。催化氨氧化的方法，以分子氧为氧源，副产物为水，是人们追求的绿色过程。

催化5-羟甲基糠醛选择氨氧化制备2,5-呋喃二甲酰胺，底物5-羟甲基糠醛含有呋喃杂环、羟甲基、醛基官能团，高选择性合成2,5-呋喃二甲酰胺具有很大的挑战。目前为止，关于金属掺杂的OMS-2催化5-羟甲基糠醛氨氧化制2,5-呋喃二甲酰胺的工作尚未见著报道。

本发明的研究思路是，开发一条催化5-羟甲基糠醛氨氧化制备2,5-呋喃二甲酰胺的新方法。具体地说，以氧气或空气中的一种或二种为氧化剂，以氨水、液氨或铵盐中的一种或二种以上为氮源，在催化剂作用下，5-羟甲基糠醛氨氧化制备2,5-呋喃二甲酰胺。

发明内容

本发明的目的是，开发一种催化5-羟甲基糠醛氨氧化制备2,5-呋喃二甲酰胺的方法。

本发明采用的技术方案为：以氧气或空气中的一种或二种为氧化剂，以氨水、液氨、铵盐中的一种或二种以上为氮源，在催化剂作用下，由5-羟甲基糠醛氨氧化制备2,5-呋喃二甲酰胺。

按照本发明提供的方法，反应底物为5-羟甲基糠醛，其特征是分子结构中含有呋喃环、醛基和羟甲基，是生物质基平台化合物。

按照本发明提供的方法，底物的氨氧化反应是实现该过程的必经步骤。氧化需要采用氧化催化剂实现，氨化及加成需要采用酸性或碱性催化剂实现，因此使用的催化剂应具有催化氧化活性中心和酸碱催化中心。

按照本发明提供的方法，所述催化剂为金属掺杂的M-K-OMS-2；