[发明专利]一种果糖脱水制备5-羟甲基糠醛的方法

说明书

本发明公开了一种果糖脱水制备5‑羟甲基糠醛的方法。所述方法包括：使包含果糖与二苯基亚砜和/或二苯基亚砜衍生物的混合反应体系发生反应，之后将混合反应体系冷却发生相转变，使得5‑羟甲基糠醛与溶剂分离，获得5‑羟甲基糠醛。本发明中二苯基亚砜和/或二苯基亚砜衍生物作为一种温度响应的相转变溶剂，与水不互溶，有便于反应完成后，实现水对体系中5‑羟甲基糠醛的萃取；本发明使用的溶剂与现有的工艺相比，可以实现产物的有效分离，是一种具有良好潜在工业应用前景的制备方法；同时本发明中5‑羟甲基糠醛产率可达68.4％。

技术领域

本发明属于生物质能源化学品制备技术领域，具体涉及一种果糖脱水制备5-羟甲基糠醛的方法，尤其涉及一种果糖脱水易分离溶剂体系制备5-羟甲基糠醛的方法。

背景技术

5-羟甲基糠醛(HMF)是一种重要的生物质基平台化合物，以其为原料可衍生出一系列的高附加值化合物，如2,5-呋喃二甲酸、2,5-二甲基呋喃、2,5-二甲基四氢呋喃和乙氧基乙基糠醛等。尽管制备5-羟甲基糠醛的研究很多，但是绝大多数仅限于实验室规模，难以放大生产。阻碍工业化5-羟甲基糠醛生产的主要因素之一是5-羟甲基糠醛分离困难，将5-羟甲基糠醛从反应体系中分离时往往涉及复杂繁琐的步骤且需要消耗巨大的能量。选择合适的溶剂不仅能够简化分离步骤，减少能耗，降低成本，还可能抑制副反应的发生，提高5-羟甲基糠醛的产率。

在离子液体中，果糖能高效脱水转化获得高产率的5-羟甲基糠醛，但是离子液体价格昂贵，产物分离困难；在有机溶剂比如二甲基亚砜(DMSO)中也能得到较高产率的5-羟甲基糠醛，但是由于二甲基亚砜沸点高且5-羟甲基糠醛在二甲基亚砜中溶解性好，使得5-羟甲基糠醛分离不易，所耗能量过大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种果糖脱水易分离溶剂体系制备5-羟甲基糠醛的方法，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种果糖脱水制备5-羟甲基糠醛的方法，其包括：

以二苯基亚砜(DPhSO)和/或二苯基亚砜衍生物同时作为相转变溶剂和催化剂，并使包含果糖与二苯基亚砜和/或二苯基亚砜衍生物的混合反应体系于100～160℃反应0.5～11h，之后将混合反应体系冷却发生相转变，使得5-羟甲基糠醛与溶剂分离，获得5-羟甲基糠醛。

进一步的，所述二苯基亚砜和/或二苯基亚砜衍生物既作为催化剂又作为溶剂。

进一步的，所述方法包括：在所述反应完成后，向所述混合反应体系加水振荡萃取，之后进行降温、分液处理，获得包含5-羟甲基糠醛的水溶液。

进一步的，所述方法包括：在所述反应完成后，对所述混合反应体系进行降温处理，之后加水进行超声、分液处理，获得包含5-羟甲基糠醛的水溶液。

进一步的，所述方法还包括：向所述分液处理后所获固形物中加入包含H₂O₂和碱性物质的碱溶液，之后进行热氧化处理，回收二苯基亚砜和/或二苯基亚砜衍生物。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明提供的二苯基亚砜和/或二苯基亚砜衍生物溶剂体系，二苯基亚砜和/或二苯基亚砜衍生物具有温度控制的相转变性质，常温下为固体，而且5-羟甲基糠醛在二苯基亚砜和/或二苯基亚砜衍生物与水中的分配系数大，有利于反应完成后实现产物的简单分离，是一种具有良好潜在工业应用前景的制备方法；

(2)本发明提供的二苯基亚砜和/或二苯基亚砜衍生物溶剂体系，不需要加入其他催化剂即可完成催化果糖脱水，而且5-羟甲基糠醛具有较高的产率，产率可达68.4％；

(3)本发明提供的二苯基亚砜和/或二苯基亚砜衍生物溶剂体系，二苯基亚砜和/或二苯基亚砜衍生物具有良好的热稳定性，循环性能好，可重复利用。