[发明专利]一种2;5-呋喃二甲酸和2;5-呋喃基聚酯制备方法

说明书

本发明提供了一种2,5‑呋喃二甲酸的制备方法，包括：A)以非粮生物质为原料，制备得到糠醛；B)糠醛经氧化得到糠酸；C)糠酸与二氧化碳在催化剂的作用下加成反应得到2,5‑呋喃二甲酸。所述催化剂为碳酸钾、草酸钠、硝酸钠、硝酸钾、亚硝酸钠、亚硝酸钾、醋酸钾、醋酸钠、甲酸钾、甲酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种。本发明以以非粮生物质为原料，制备得到糠醛，原料成本低，糠酸与二氧化碳在特定的催化剂反应得到2,5‑呋喃二甲酸，该催化剂价格低，采用二氧化碳有利于环保，制备方法的产率高。

技术领域

本发明涉及有机合成及高分子合成技术领域，尤其是涉及一种2,5-呋喃二甲酸和2,5-呋喃基聚酯制备方法。

背景技术

2,5-呋喃二甲酸(FDCA)是呋喃家族的成员之一，它的来源丰富，与对苯二甲酸(PTA)结构相似，被学术界和产业界认为是一种新型的基于可再生资源的二酸单体和对苯二甲酸的替代品；被美国能源部认为是建立绿色化学工业的12种重要的化学品之一，被杜邦和帝曼斯公司誉为“沉睡的巨人”之一；据报道，人体内每天会产生3-5mgFDCA。它可以与不同链长度不同结构的二元醇聚合得到不同的2,5-呋喃二甲酸基聚酯，如聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)、聚2,5-呋喃二甲酸-1,3-丙二醇酯(PPF)和聚2,5-呋喃二甲酸-1,4-丁二醇酯(PBF)等。

目前，较为成熟的2,5-呋喃二甲酸的制备方法，是由5-羟甲基糠醛(HMF)为起始原料的，但HMF不稳定，不易存储，容易分解或聚合，有细胞毒性，且HMF一般由葡萄糖或果糖制得，占用粮食资源，离工业化生产仍有距离。而传统的由糠醛制备FDCA方法，一般先将糠醛氧化成糠酸，再通过歧化法或氯甲基化法制备FDCA，不易于工业生产，成本过高，容易生成异构体，分离困难，反应产率低，且对环境污染较大。

同时以上述方法制备呋喃基聚酯材料成本高，且FDCA原料中易残留糖类物质，造成聚酯颜色加深，不易获得高分子量聚酯。

因此，提供一种2,5-呋喃二甲酸及呋喃基聚酯的制备方法，不占用粮食资源，方法简便、快捷、无污染、成本低，易控制是非常必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种2,5-呋喃二甲酸和2,5-呋喃基聚酯制备方法，本发明提供的制备方法简单，环保无污染，成本低，收率高。

本发明提供了一种2,5-呋喃二甲酸的制备方法，包括：

A)以非粮生物质为原料，制备得到糠醛；

B)糠醛经氧化得到糠酸；

C)糠酸与二氧化碳在催化剂的作用下加成反应得到2,5-呋喃二甲酸；

所述催化剂为碳酸钾、草酸钠、硝酸钠、硝酸钾、亚硝酸钠、亚硝酸钾、醋酸钾、醋酸钠、甲酸钾、甲酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种。

优选的，所述催化剂为碳酸钾、草酸钠、硝酸钠、硝酸钾、亚硝酸钠、亚硝酸钾、醋酸钾、醋酸钠、甲酸钾、甲酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠和氢氧化钾中的两种或两种以上。

优选的，所述非粮生物质包括玉米芯、秸秆或竹材中的一种或几种。

优选的，所述二氧化碳为二氧化碳气体或超临界二氧化碳流体。

优选的，所述二氧化碳压力为0.05～30MPa。

本发明提供了一种2,5-呋喃基聚酯的制备方法，包括：

A)以非粮生物质为原料，制备得到糠醛；

B)糠醛经氧化得到糠酸；