[发明专利]5-羟甲基糠醛加氢制备2,5-二羟甲基四氢呋喃的方法

说明书

本发明公开了5‑羟甲基糠醛加氢制备2,5‑二羟甲基四氢呋喃的方法。本发明通过加氢反应的催化剂与过量四氢呋喃溶剂、5‑羟甲基糠醛反应，反应条件为：通入0.5‑2.2 MPa的氢气、搅拌转速为500 r/min、反应温度为80‑140℃；反应1‑4 h后即得2,5‑二羟甲基四氢呋喃。本发明提供了一种新的制备2,5‑二羟甲基四氢呋喃的技术路线，本发明所用的催化剂选择性高，DHMTHF产率优异，绿色环保且更加经济。

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种5-羟甲基糠醛加氢制备2,5-二羟甲基四氢呋喃的制备方法。

背景技术

在本世纪的进程中，以化石资源(石油，煤炭，天然气等)为原料的人类化学工业文明取得了辉煌的成就。然而，化石资源是一次能源，储量有限，而且在不断消耗。此外，化石资源的滥用给我们生活的环境带来了巨大的压力，水污染，空气污染，全球变暖等等。所有这些都让我们想起寻找新的可再生资源。因此，迫切需要改变资源的结构发展，节约和部分替代石油资源，减少化学工业对石油开发的依赖，支持化学原料多样化和工艺改造。在当今世界倡导绿色化学的今天，大力研究开发碳水化合物作为未来制备高附加值化学品的资源具有巨大的潜力和广阔的应用前景。

平台分子5-羟甲基糠醛(HMF)是呋喃族的典型代表，由葡萄糖或果糖脱水得到的产物，也是很有前途的前驱体，可用来生产化工、聚合物和液体燃料等一系列高质量化学品。人们发现，通过HMF催化反应可以转化为2,5-二羟甲基四氢呋喃(DHMTHF)、2,5-二羟甲基呋喃(DHMF)、5-甲基糠醇(MFA)和2,5-二甲基呋喃(DMF)等。DHMTHF是一种高附加值的化学品，在作为溶剂和聚合物单体方面具有重要的应用，而且其也是合成1,6-己二醇的很有潜力的新原料，易降解而且毒性低，比其他不饱和的呋喃化合物更稳定。虽然催化HMF可以直接得到DHMTHF，但是由于原料HMF价格昂贵并且对反应温度和压力的要求很高，以至于至今无法实现工业化。因此，为了使新型二次能源能够大量生产并广泛应用到人类的社会生活中，我们还要对生物质选择性加氢做进一步努力。虽然中国专利CN109603819A公开报道了石墨烯负载的PdRu双金属催化剂，在压力为4MPa的情况下可以获得95％的DHMTHF产率。但是目前尚未有比较经济、合理、高效的催化加氢还原制备2,5-甲基呋喃的方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种5-羟甲基糠醛加氢制备2,5-二羟甲基四氢呋喃的方法。同时本发明工艺过程操作简单，选择性高，成本低廉，为可再生生物质资源转化为高附加值化学品提供参考，对新型可再生能源的开发具有重要意义。

为实现上述发明目的，采用的技术方案如下：

5-羟甲基糠醛加氢制备2,5-二羟甲基四氢呋喃的方法，包括如下步骤：

(1)将Me/[BMIM]_xH_3-x-PW₁₂O₄₀@SiO₂(Me选自Pd、Pt、Ru、Rh、Re中的任意一种)与过量四氢呋喃溶剂置入高压反应釜中，再加入原料5-羟甲基糠醛以及内标液十四烷，其中，Me/[BMIM]_xH_3-x-PW₁₂O₄₀@SiO₂中的x＝1,2,3，Me/[BMIM]_xH_3-x-PW₁₂O₄₀@SiO₂与原料5-羟甲基糠醛的质量比为1:1.7-10，Me/[BMIM]_xH_3-x-PW₁₂O₄₀@SiO₂中磷钨酸(H₃PW₁₂O₄₀)与离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)的摩尔比是1:1-3；