[发明专利]一种光催化制备2;5-呋喃二甲酸的方法

说明书

本发明公开了一种光催化制备2,5‑呋喃二甲酸的方法，包括如下步骤：将5‑羟甲基糠醛、光催化剂、碱性物质、溶剂混匀，且有氧源存在的条件下，光照催化得到2,5‑呋喃二甲酸。本发明避免使用贵金属催化剂，反应条件温和，能耗低，大大降低了本发明的生产成本，选择性高，副产物少，制备得到的2,5‑呋喃二甲酸的收率高、纯度好。

技术领域

本发明涉及化学物质制备技术领域，尤其涉及一种光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法。

背景技术

2,5-呋喃二甲酸(简称FDCA)，是美国能源部划定的重要的十二个平台分子之一，2,5-呋喃二甲酸最重要的用途就是用来作聚合反应，可以用来制备聚酯、聚酰胺和聚氨酯等，FDCA形成的聚酯有很大的潜力用来替换PET和PBT等聚酯，具有生物可降解、环保等优势。FDCA在药理学中也有重要的作用，有研究表明，2,5-呋喃二甲酸二乙酯与可卡因类似有很强的麻醉效果，2,5-呋喃二甲酸二钙对巨大芽孢杆菌的生长有抑制作用。

5-羟甲基糠醛(简称HMF)，来源于六碳糖的水解，可以转化为多种重要的化合物，HMF可以氧化转化为多种重要的化合物，如马来酸酐、呋喃二甲醛、5-羟甲基呋喃酸，5-甲酰基呋喃酸，呋喃二甲酸等。

鉴于2,5-呋喃二甲酸的重要作用和用途，研究碳水化合物尤其是HMF到FDCA的转化是十分具有意义的，但制备过程仍然存在反应条件较苛刻，催化剂价格昂贵、催化剂制备过程复杂不可控、不利于大规模工业化生产等问题。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法，本发明避免使用贵金属催化剂，反应条件温和，能耗低，大大降低了本发明的生产成本，选择性高，副产物少，制备得到的2,5-呋喃二甲酸的收率高、纯度好。

本发明提出的一种光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法，包括如下步骤：将5-羟甲基糠醛、光催化剂、碱性物质、溶剂混匀，且有氧源存在的条件下，光照催化得到2,5-呋喃二甲酸，其中，光催化剂为下列物质1-24中的至少一种，其结构式如下：

优选地，碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、叔丁醇钾、叔丁醇钠、甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾中的至少一种。

优选地，溶剂为醇、水、乙腈、1，4-二氧六环、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、乙酸乙酯和四氢呋喃中的至少一种。

优选地，醇为碳原子数为1-6的直链醇或支链醇。

优选地，氧源为双氧水、氧气、空气、臭氧、过氧化物、次卤酸盐中的至少一种。

优选地，光照的光源为蓝色发光二极管灯，其功率为5-50W。

优选地，光照催化的温度为10-80℃。

优选地，光照催化的温度为20-50℃。

优选地，光照催化的时间为1-72h。

优选地，光照催化的时间为24-36h。

优选地，当氧源为气体时，光照催化的压力为0.1-2MPa。

优选地，当氧源为气体时，光照催化的压力为0.1-1MPa。

优选地，5-羟甲基糠醛与光催化剂的摩尔比为0.1-20：1。

优选地，5-羟甲基糠醛与光催化剂的摩尔比为5-10：1。

上述水均为去离子水。