[发明专利]一种制备5;5’-双呋喃二甲酸的方法

说明书

本发明属于有机合成及催化领域，公开了一种制备5,5'‑双呋喃二甲酸的方法，该方法是将同时含有5‑溴糠酸、水、无机碱、负载型催化剂及还原剂的反应体系，在60摄氏度～90摄氏度的温度下搅拌反应10分钟～80分钟，即可得到5,5'‑双呋喃二甲酸；所述5‑溴糠酸具有如下式1所示的化学结构，所述5,5'‑双呋喃二甲酸具有如下式2所示的化学结构。本发明利用5‑溴糠酸为原料，并通过对参与构建反应体系的各种反应物、以及反应条件等进行改进，与现有技术相比能够有效解决产率不高或反应条件要求苛刻的问题。式1化合物、式2化合物的结构式分别如下：

技术领域

本发明属于有机合成及催化领域，更具体地，涉及一种制备5,5'-双呋 喃二甲酸的方法。

背景技术

随着化石能源的枯竭，能源危机日趋严重，开发新能源迫在眉睫。当 代科学家一个重要的研究方向是探究出环境友好的工艺路线，开发绿色可 再生的资源和能源，来代替传统的化石能源。广义的生物质：由光合作用 固定下来的太阳能都可以统称生物质，狭义的生物质：由光合作用固定下 来，除了果实和种子都统称生物质，主要包括农林废弃物，例如秸秆、谷 壳、枯枝落叶等。生物质具有以下两个突出的优点：1)生物质是可再生资 源，来源广泛，储量巨大；2)生物质消耗后生成CO₂和H₂O，是植物进行光 合作用的原材料，不会污染环境。生物质资源的以上优点吸引了科学家的 广泛关注。

5,5'-双呋喃二甲酸(BFDCA)有着与4,4’-联苯二甲酸相似的结构和性 质，因此被认为可代替4,4’-联苯二甲酸作为合成新一代生物可降解聚酯类 材料的单体。根据欧洲生物塑料协会研究报告统计，全球生物塑料产能在 2013年达到约160万吨，并预计到2021年将达到610万吨左右。而5-溴糠 酸多是从玉米芯、秸秆、甘蔗渣、麦麸、锯末等农林废弃物中提取制备， 具有不与人类竞争粮食资源、取之不尽用之不竭的特点，同时5-溴糠酸本 身也存在下游产品开发不足导致产品生产能力过剩的问题，因此研究由5- 溴糠酸如何高效转化为自偶联产物的途径不仅能缓解粮食供给紧张，还能 拓宽5-溴糠酸等C5平台生物质分子的利用途径，具有重要的现实意义。

其中，Naoki等(参见：Journal of polymer science，2018，56:1516-1519) 直接用2,2'-双呋喃-5,5'-二羧酸二甲酯，反应时间4小时来制备得到5,5'-双 呋喃二甲酸(BFDCA)，反应条件苛刻，来源要合成，使得该方法并不经济。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种制 备5,5'-双呋喃二甲酸的方法，利用5-溴糠酸为原料，并通过对参与构建反 应体系的各种反应物、以及反应条件等进行改进，与现有技术相比能够有 效解决产率不高或反应条件要求苛刻的问题，收率最高可达99.9％。本发明 5,5'-双呋喃二甲酸([2,2'-bifuran]-5,5'-dicarboxylic acid，BFDCA)的制备方 法，以来源广泛廉价易得的C5平台生物质分子5-溴糠酸为原料，比HMF 等C6平台生物质原料能切实做到“不与人争粮，不与粮争地”，同时也使得C5平台生物质分子5-溴糠酸的下游产品更加多元化。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种制备5,5'-双呋喃二甲酸的 方法，其特征在于，该方法是将同时含有5-溴糠酸、水、无机碱、负载型 催化剂及还原剂的反应体系，在60摄氏度～90摄氏度的温度下搅拌反应10 分钟～80分钟，即可得到5,5'-双呋喃二甲酸；其中，

所述5-溴糠酸具有如下式1所示的化学结构，所述5,5'-双呋喃二甲酸 具有如下式2所示的化学结构：

作为本发明的进一步优选，所述无机碱为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、 碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸铯中的至少一种，优选为氢氧化钠；