[发明专利]一种呋喃衍生物催化转化制备环戊酮的方法

说明书

本发明涉及一种Cu/SiO₂催化剂催化呋喃衍生物转化制备环戊酮的方法。呋喃衍生物在蒸氨法制备的Cu/SiO₂‑AE催化剂作用下，以水为溶剂，经100‑120℃预热后，在间歇式搅拌反应釜中，反应温度为140～200℃，氢气压力为1～7MPa条件下，高选择性地制备环戊酮。所述催化体系中Cu负载量为催化剂总质量的5～30％。本发明具有原料廉价易得、催化剂制备方法简单、回收简便、产物易分离，对高浓度呋喃衍生物(20～70％)催化转化制备环戊酮具有高反应活性和选择性等显著优点。

技术领域

本发明涉及生物质催化转化领域，具体涉及一种呋喃衍生物催化转化制备高附加值化学品环戊酮的过程。

背景技术

环戊酮是医药及香料工业的原料，可制备新型香料氢茉莉酮酸甲酯，也用于橡胶合成、生化研究和用作杀虫剂。工业上，目前采用石油路线生产环戊酮，即通过环戊烯的液相氧化、1,6-己二醇或己二酸的环化来实现。该路径原料来源于化石能源，且反应条件苛刻，因此开发新的清洁高效、绿色环保的生产工艺具有重要的意义。

糠醛是一种重要的生物质基平台分子，可以由农林废弃物出发，在酸性条件下催化水解获得。其含有醛基、双键以及环醚结构，因此化学性质活泼，可用于合成一系列高附加值的化学品。由于高浓度糠醛在反应过程中容易聚合生成腐殖质，目前糠醛催化转化制备环戊酮的反应通常选择在较低糠醛浓度(Applied Catalysis B:Environmental,154-155,2014,294-300；RSC Adv.,5,2015,91190-91195；Green Chemistry,15,2013,1932；Green Chem.,17,2015,1038-1046；Chemical Engineering Journal,299,2016,104-111；ACS Sustainable ChemistryEngineering,2(2014)2259-2266；CN102875334A；CN105013509A；)或贵金属催化剂(Catalysis Communications,24,2012,100-104；AppliedCatalysis A:General,437-438,2012,104-111；Green Chem.,17,2015,4183-4188；GreenChem.,18,2016,2155-2164；Applied Catalysis B:Environmental,181,2016,210-219；CN108067253A；CN108863738A；CN103159606A；CN105330523A)作用下进行，因此开发非贵金属催化剂催化高浓度糠醛转化制备环戊酮具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以呋喃衍生物水溶液(呋喃衍生物的质量分数为20％～70％)为原料，使用Cu/SiO₂-AE催化剂催化转化制备环戊酮的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:

将呋喃衍生物水溶液加入到圆底烧瓶中，以呋喃衍生物的质量计，水溶液中底物浓度为20％～70％，氮气鼓泡，置换烧瓶内的空气，预热。随后向反应釜内加入催化剂，将预热好的原料加入反应釜内，氢气置换，继续向反应釜内充入氢气至一定的压力，加热反应釜，反应一定时间后停止加热。所述呋喃衍生物为糠醇和/或糠醛，底物的质量浓度优选为20％～50％。

所述催化剂为二氧化硅负载的铜催化剂，金属铜的负载量为催化剂总质量的5％～50％，优选为15％～25％，催化剂的质量与底物质量的比为0.2-2:1，优选为0.5:1。

催化剂采用蒸氨法制备，具体过程如下：