[发明专利]一种高收率糠醛的制备方法

说明书

本发明涉及一种高收率糠醛的制备方法，以木糖为原材料，采用凹凸棒石负载金属氧化物催化剂在液相条件下在不高于250℃的温度下发生所述木糖的催化脱水反应，制得糠醛；其中所述凹凸棒石负载金属氧化物催化剂是以凹凸棒石为载体，加入金属的有机或无机前体，分散于水中，搅拌3h～72h，干燥后进行焙烧制得；所述凹凸棒石负载金属氧化物催化剂中的金属为钽和/或铌。本发明方法采用凹凸棒石负载金属氧化物作为催化剂，制得糠醛(FA)的收率在65％以上。

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种高收率糠醛的制备方法。

背景技术

糠醛，又称2-呋喃甲醛(FA)。在酸作用下，戊聚糖水解生成戊糖，再由戊糖脱水环化而成糠醛。糠醛的化学性质活泼，是重要的精细化工原料，也是呋喃环系最重要的衍生物，可通过氧化、缩合等反应制备众多的衍生物。其衍生物有很高的附加值，特别是糠基醇，它是呋喃树脂的基础原料；糠醛被广泛应用于合成橡胶、树脂、涂料、医药、农药等工业。生产的主要原料为玉米芯等农副产品。

相较于果糖等六碳糖转化为5-羟甲基糠醛(5-HMF)的收率，木糖转化为糠醛的收率一般较低，且迄今为止只能由植物纤维原料通过水解制得。果糖与木糖区别较大，果糖属于酮糖，且具有吡喃式和呋喃式两种结构，呋喃果糖较具有稳定椅式结构的吡喃糖更容易脱水转化为5-羟甲基糠醛。而木糖是醛糖，在转化为糠醛的过程中需要醛酮异构化，往往需要异构化试剂才能顺利完成转化过程。而且木糖为吡喃式木糖，具有稳定的椅式结构，所以反应不容易进行。果糖虽然能高效的转化为5-HMF，但是其价格较高，木糖在自然界中来源广泛，是组成自然界含量丰富的半纤维素主要的单体。

中国是世界上最大的糠醛产地，全球70％左右的糠醛产自中国。目前，糠醛工业生产仍依赖于传统工艺，大多采用传统质子酸为催化剂。但是，这些工艺能耗高且糠醛产率往往只有理论值的45％～55％，催化剂和处理过程中所产生的废液废渣回收、循环利用难，对生态环境造成威胁。所以寻找一种经济、高效、环保的糠醛制备方法迫在眉睫。

发明内容

为了解决由木糖合成糠醛(FA)的收率低一级传统质子酸催化剂不环保的技术问题，而提供一种高收率糠醛的制备方法。本发明方法采用凹凸棒石负载金属氧化物作为催化剂，制得糠醛(FA)的收率在65％以上。

为了达到以上目的，本发明通过以下制备方法实现：

一种高收率糠醛的制备方法，以木糖为原材料，采用凹凸棒石负载金属氧化物催化剂在液相条件下在不高于250℃的温度下发生所述木糖的催化脱水反应，制得糠醛。

进一步地，所述凹凸棒石负载金属氧化物催化剂是以凹凸棒石为载体，加入金属的有机或无机前体，分散于水中，搅拌3h～72h，干燥后进行焙烧，得到凹凸棒石负载金属氧化物催化剂。

再进一步地，所述凹凸棒石负载金属氧化物催化剂中的金属为钽或铌；所述金属的有机或无机前体与所述凹凸棒石的摩尔比为1:(2～10)。

再进一步地，所述干燥的过程是在40℃～150℃烘箱中干燥1天以上；所述焙烧的过程是在马弗炉中以5℃/min的升温速率在温度升至360℃～560℃后焙烧5h。

进一步地，所述液相条件为水和仲丁醇的混合物，所述水与所述仲丁醇的体积比为2:3。

进一步地，所述木糖在所述液相条件中的质量浓度为1.5％～2.5％；所述凹凸棒石负载金属氧化物催化剂的用量是所述木糖的质量的4％～20％。

进一步地，所述催化脱水反应的温度为190℃、时间为4h～8h。

有益技术效果：