[发明专利]以生物质为原料制备5-羟甲基糠醛的方法

说明书

本发明属于5‑羟甲基糠醛技术领域，具体涉及一种以生物质为原料制备5‑羟甲基糠醛的方法。所述方法包括以下步骤：A.将催化剂和生物质依次引入到反应器中，密闭，在80‑100℃下搅拌3‑6h，冷却至室温，过滤，洗涤，得到混合溶液；B.将步骤A洗涤得到的混合溶液和有机溶剂引入到反应器中，在140‑160℃下加热6‑8h，即得；所述催化剂包括氯化胆碱和有机酸溶液。采用本发明的方法制备5‑羟甲基糠醛，5‑羟甲基糠醛浓度可达80‑120g/L,催化剂重复使用10次，5‑羟甲基糠醛的浓度几乎不变，稳定性很好。

技术领域

本发明属于糠醛技术领域，具体涉及一种以生物质为原料制备5-羟甲基糠醛的方法。

背景技术

化石资源，特别是石油资源的日益紧缺，促使人们不断开发新的可再生能源来替代目前的化石资源。在能源替代的各种方式中，如风能、太阳能、水能、地热能和生物质能等可再生能源中，只有生物质能是直接以多种化合物和化学质能的形式存在，从现有的工业体系和社会应用体系的角度，用生物质能替代石油能源有着天然的相关性。生物质对石油资源的替代方式是多方面的，一方面发展生物燃料替代化石燃料，另一方面发展各种生物质化工产品替代化石产品，从而利用可再生的资源间接替代化石燃料（“生物质在能源资源替代中的途径及前景展望”，方向晨，化工进展，2011年第30卷第11期，第2333页左栏第1段第1行至第2333页右栏第1段倒数第1行，公开日2011年12月31日）。

生物质是自然界中唯一可再生的碳资源，有着储量丰富，来源广泛，含硫量低，二氧化碳零排放等优点。因此，使用生物质或生物质化学品取代化石资源作为化工生产的原料，可有效解决目前工业生产中的能源危机和环境问题（“离子液体在生物质催化转化为高附加值化学品中的应用”，黎英文，华南理工大学硕士学位论文，2017年，摘要第1段第3-6行，公开日2017年12月31日）。生物质基平台化合物是指那些来源丰富、价格低廉、用途众多的一类基本有机化合物，可合成一系列具有巨大市场和高附加值的产品。2004年，美国能源部从筛选出最具代表性的12种平台化合物（“催化转化生物质基乙酰丙酸制备高附加值化学品研究”，杜贤龙，复旦大学博士学位论文，2012年，第4页第2段第1-4行，公开日2013年4月1日）。

其中，5-羟甲基糠醛（5-hydroxymethylfurfural，HMF）被认为是可由生物质原料制备的，最具价值和潜力替代化石工业中基础化学品的生物基平台化合物，在国际上被视为一种介于生物基糖化学和石油基化学之间的关键桥梁化合物。欧盟BREW将HMF列为最重要的六碳平台化合物。HMF分子呋喃环上带有醛基和羟甲基，可以催化氧化生成一系列呋喃类芳香化合物，从而替代石油来源的苯类大宗化学品，因此具有广泛的经济和社会意义（“5-羟甲基糠醛的生物催化氧化研究进展”，吴树丽等，生物技术通报，2016年第32卷第9期，第50页左栏第1段第5行至第51页左栏第1段倒数第1行，公开日2016年12月31日）。

目前，5-羟甲基糠醛普遍通过葡萄糖或果糖脱水得到（“维生素一步法制备5-羟甲基糠醛的研究进展”，张恒等，中国造纸学报，2012年第27卷第4期，第58页左栏第3段第1-2行，公开日2012年12月31日）。葡萄糖脱水制备HMF的国内外研究报道很多，但是随着研究工作的不断深入，人们逐渐发现了一些问题，这些问题已经成为制约葡萄糖制HMF规模化生产的瓶颈，如多相催化体系活性相对较低或催化剂失活严重。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种催化活性高的以生物质为原料制备5-羟甲基糠醛的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

5-羟甲基糠醛的制备方法，包括以下步骤：

A.将催化剂和生物质依次引入到反应器中，密闭，在80-100℃下搅拌3-6h，冷却至室温，过滤，洗涤，得到混合溶液；

B.将步骤A洗涤得到的混合溶液和有机溶剂引入到反应器中，在140-160℃下加热6-8h，即得；