[发明专利]一种制备5-羟基戊酸的方法

说明书

本发明公开了一种制备5‑羟基戊酸的方法，包括：在水溶液中，在加氢脱氧催化剂的存在下，使糠酸与氢气进行反应，得到所述5‑羟基戊酸；其中，所述加氢脱氧催化剂为负载型贵金属催化剂与至少一种负载型金属氧化物催化剂和/或至少一种负载型杂多酸催化剂的混合物。本发明方法绿色环保，5‑羟基戊酸收率高。

技术领域

本发明涉及一种制备5-羟基戊酸的方法。

背景技术

5-羟基戊酸(5-hydroxypentanoic acid，CAS：13392-69-3)是近年内在制药行业中受到重视的药物合成中间体，其在抗肿瘤类药物、抗结核类药物、治疗糖尿病类药物等的合成过程中可以作为碳骨架或增加药物的生物相容性。目前文献中还没有工业级大规模生产5-羟基戊酸的报道，一般实验室采用水解δ-环戊内酯的方法得到5-羟基戊酸的水溶液。同样，5-羟基戊酸脱水也可以高效地得到δ-环戊内酯。δ-环戊内酯作为一种有机中间体，可用于生产纤维(聚酯)、药用材料以及植物保护剂。目前，δ-环戊内酯的合成主要以环戊酮为原料的Baeyer-Villiger氧化反应最为成熟。但是，环戊酮作为一种石油基的化工平台化合物，在石油等化石能源日益枯竭的能源危机大背景下，从其出发合成δ-环戊内酯的路径必将面临着原料供应不足和生产成本提高等问题。

除了在医药领域和聚酯领域的应用潜能外，将5-羟基戊酸的羟甲基氧化为羧基可得到1,5-戊二酸，用于生产聚合物，如聚酯、聚酰胺等，对降低聚合物弹性十分有用；或将其羧基还原为羟甲基可得到1,5-戊二醇，用于聚酯合成或增塑剂。所以，通过多相催化的方法，从生物质基原料出发，绿色高效地合成5-羟基戊酸具有非常重要的科研和应用价值。

另一方面，糠醛是一种在生物质转化利用过程中非常重要的平台分子。生产糠醛的原料来源非常广泛，包括玉米杆、玉米芯等。全世界玉米种植面积二十多亿亩，世界总产量约为500Mt，为糠醛的生产提供了大量的可再生的原料基础。近年来随着生物质的开发利用，势必带来糠醛市场价格的下跌，对整个生物质的开发利用有着非常重要的经济意义。

CN106278889B公开了一种从糠醛出发，两步法制备5-羟基戊酸甲酯的方法。该方法首先使糠醛、甲醇、水在脱氢催化剂的催化下，得到含有糠酸甲酯的反应液，再将得到的含有糠酸甲酯的反应液和氢气在氢解催化剂的催化下进行氢解，得到含有5-羟基戊酸甲酯的反应液。其中，第二步中糠酸甲酯氢解所用的氢解催化剂为负载型金属催化剂，活性组分为Ag和/或Au，载体为Zn、In、Sn、Pb、Sb、Bi和Te中的一种或多种的金属氧化物。该方法在转化过程中使用了高浓度的甲醇(甲醇/水/糠醛的摩尔比为(2～8)/(0.01～0.1)/1)作为反应溶剂，并参与反应，而甲醇具有毒性、易挥发性、易燃性和易爆性等特征，明显降低了该方法的安全性和环保价值。并且所得到的5-羟基戊酸甲酯产物也会不必要的在其后续转化过程中引入甲氧基的影响。

与以上方法相似的是，CN108774135A和CN108929224A同样公开了两种从糠醛出发，经由糠酸甲酯，两步法制备5-羟基戊酸甲酯的方法，不同的是这两篇专利所使用的氢解催化剂分别为Cu-La-Al₂O₃催化剂和Zn-Ce-TiO₂催化剂。但这两种方法同样使用了高浓度的甲醇，存在着与CN106278889B相同的问题。

需要说明的是，以上三种方法所使用的氢解催化剂均含有在酸性条件下不稳定的组分，如Zn或Cu等，所以以上三种方法所使用的氢解催化剂均无法在酸性水溶液中使用。

糠酸是一种重要的有机合成原料，主要通过糠醛的氧化得到，用途十分广泛。从糠酸出发合成5-羟基戊酸对降低石油基产品的依赖，进一步提升糠酸与5-羟基戊酸的应用价值具有重要意义，而目前还未见这方面的研究报道。

发明内容

本发明提供一种在水溶液中由糠酸制备5-羟基戊酸的方法，该方法不使用甲醇，绿色环保，收率高。