[发明专利]生产羟甲基糠醛的方法

说明书

本发明涉及生产5‑羟甲基糠醛(HMF)的方法，其包括a)将碳水化合物转化为HMF的步骤，该转化步骤包括提供包含碳水化合物、催化剂、水、四氢呋喃(THF)和盐的反应介质以形成包含水相和THF相的双相溶剂体系，和b)分离THF相和水相的步骤，以提供单独的THF相和单独的水相，其特征在于存在有机季铵盐。根据本发明的方法获得碳水化合物的高转化率和以高选择性形成HMF且副产物的形成低，以及将HMF有效地萃取进入THF相。

技术领域

本发明涉及一种从碳水化合物中生产5-羟甲基糠醛(HMF)的方法。

背景技术

羟甲基糠醛(HMF)很容易从碳水化合物等可再生资源中获得，它是形成各种呋喃单体的合适的起始来源，这些呋喃单体可用于制备非石油衍生聚合物材料。HMF具有以下结构式：

本领域已经描述了制造HMF的方法。

US7572925描述了从碳水化合物中制造HMF的方法，该方法包括在包含含有水性反应溶液和基本上不混溶的有机萃取溶液的双相反应介质的反应容器中，可选地在酸催化剂的存在下，将碳水化合物原料溶液脱水，从而导致形成有机萃取溶液中存在HMF的双相体系。然后将包含HMF的有机萃取溶液与包含催化剂和许多副产物的水性层分离，并从有机萃取溶液中回收HMF。该参考文献中使用的萃取剂包括醇类，其中优选1-丁醇；酮类，其中优选甲基丁基酮；和氯代烷，其中优选二氯甲烷。

Y.Román-Leshkov和J.A.Dumesic(Top Catal(2009)52：297-303)描述了THF作为萃取溶剂在双相体系中的使用，由于THF和水是能混溶的，NaCl被用于确保双相体系的形成。

然而，已经发现，在本领域中需要一种方法，它结合了碳水化合物源转化为HMF的高转化率和对HMF具有高选择性的HMF的高萃取效率，以及其他化合物的低生成率。本发明提供了这样的方法。

发明内容

本发明涉及一种生产5-羟甲基糠醛(HMF)的方法，其包括a)将碳水化合物转化为HMF的步骤，该转化步骤包括提供包含碳水化合物、催化剂，水，四氢呋喃(THF)和盐的反应介质，以形成包含水相和THF相的双相溶剂体系，和b)分离THF相和水相的步骤，以提供单独的THF相和单独的水相，其特征在于存在有机季铵盐。

已经发现，THF作为溶剂和有机季铵盐的存在的特定组合获得了一个令人惊讶的和有吸引力的方法。发现根据本发明的方法导致碳水化合物的高转化率和以高选择性形成HMF且副产物的形成低，以及将HMF有效地萃取进入THF相。本发明和具体实施方式的进一步优点将在进一步的说明书中变得显而易见。

值得注意的是Q.Cao等人，Appl.Cat.A General(pp 98-103)，2011描述了在果糖转化为HMF的过程中或者是在四氢呋喃(THF)存在的情况下，四乙基氯化铵(TEAC)和其他铵盐的使用。果糖和盐合并在一起形成了一种熔体。

这项参考文献不针对使用水/萃取剂体系的双相萃取。

WO2016/059205涉及一种从糖类中生产和分离HMF的方法。CN101906088涉及一种制备HMF的方法，特别是利用铵盐和糖的共晶混合物有效地将糖转化为HMF的方法。WO2014/180979涉及一种具有6个碳原子的单糖(己糖)，二糖，低聚糖和由此产生的多糖的脱水以产生HMF的方法。据说该HMF的收率高，纯度高。这些参考文献也不针对使用水/萃取剂体系的双相萃取。

本发明将在下面进一步讨论。

根据本发明的方法中的起始材料是碳水化合物。