[发明专利]一种生物质类化合物电催化氧化制取2;5-呋喃二甲酸的方法

说明书

本发明涉及一种生物质类化合物电催化氧化制取2,5‑呋喃二甲酸的方法，它采用H型电解槽进行反应，在阳极室，将负载型催化剂作为工作电极，以生物质类化合物为反应底物溶解在碱性溶液中作为阳极液；在阴极室，铂片作为对电极，碱性溶液作为阴极液，在温度为30‑90℃、电流为5‑50 mA，槽电压为1‑10 V，进行电催化氧化反应，反应时间0.5‑5小时，反应结束经后处理得2,5‑呋喃二甲酸，本发明的工艺方法，电催化氧化反应过程条件温和，绿色无污染，原料转化率较高，FDCA选择性较好，相对于现有技术普遍采用的贵金属催化剂，本发明使用的金属钒化物催化剂成本低，避免稀有贵金属原料的消耗。

技术领域

本发明涉及一种有机化工产品的合成方法，特别涉及一种生物质类化合物电催化氧化制取2,5-呋喃二甲酸的方法。

背景技术

2,5-呋喃二甲酸（FDCA）的分子结构中含有芳香环，用于合成生物基高分子材料，被认为是石油基单体对苯二甲酸的理想替代品，也可以替代间苯二甲酸、己二酸、丁二酸等应用于聚酯、聚酰胺、环氧树脂等生物基聚合物的合成。因此，它已被美国能源部评为12 种最具潜力的生物基平台化合物之一，被杜邦和DSM 公司认为是“沉睡的巨人”。另外，由于近年开发出许多FDCA的新用途，导致市场需求量不断增加。

目前普遍使用5-羟甲基糠醛（HMF）非均相催化氧化法制备FDCA，该法存在着转化率低、选择性差、贵金属催化剂、环境污染严重等问题。因此，寻找一种能最大程度提高原料转化率、醛酸选择性、非贵金属催化剂，且绿色环保的催化方法有重要意义。

生物质资源具有储量大、可再生、环境友好等优点，被认为是化石资源的理想替代品，其开发与利用受到了广泛的关注。目前已有文献报道在非均相条件下将HMF转化为FDCA的研究。例如：Zhang等人制备了γ-Fe₂O₃@HAP-Pd、C-Fe₃O₄-Pd催化剂，将其用于HMF氧化制取FDCA（Zehui Zhang, Judun Zhen, Bing Liu, Kangle Lv, Kejian Denga. Selectiveaerobic oxidation of the biomass-derived precursor 5-hydroxymethylfurfural to2,5-furandicarboxylic acid under mild conditions over a magnetic palladiumnanocatalyst. Green Chem., 2015, 17, 1308-1317；Bing Liu, Yongshen Rena, ZehuiZhang. Aerobic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural into 2,5-furandicarboxylic acid in water under mild conditions. Green Chem., 2015, 17,1610-1617）。然而传统液相氧化法能耗高，需要在高温高压下进行，反应条件苛刻，并引起催化剂快速失活。因此，不利于工业大规模生产。