[发明专利]合成5-羟甲基糠醛的方法

说明书

本发明涉及5‑羟甲基糠醛合成领域，公开了一种合成5‑羟甲基糠醛的方法，该方法包括：在式(I)所示的离子液体的存在下，使糖源发生脱水反应，得到5‑羟甲基糠醛。通过上述技术方案，本发明避免了常规酸催化剂存在后续处理复杂、设备腐蚀严重以及大量工业废水排放等问题，且使用的催化剂在制备5‑HMF反应中表现出良好的耐热稳定性和高效的催化活性(质量收率最高可达61％)，同时反应条件温和，克服了酸催化剂对环境的污染以及对设备的腐蚀，简化了生产工艺，节约了生产成本。

技术领域

本发明涉及5-羟甲基糠醛合成领域，具体涉及一种合成5-羟甲基糠醛的方法。

背景技术

当前世界所需的能源和有机化工原料绝大部分来源于石油、煤和天然气。这些化石类资源为社会的发展和经济的繁荣做出了巨大的贡献。但是随着不可再生的化石能源的逐渐枯竭以及为了实现人类可持续发展的目的，以植物为主的生物质资源将是未来能源的理想选择，例如：生物质(如秸秆)经过水解、发酵、蒸馏制备乙醇及其下游产品如冰醋酸、乙烯等；以淀粉为原料，通过接枝共聚发制备高吸水性碳水化合物材料。目前比较热门的一个研究方向是从糖类化合物出发合成具有特殊性质的呋喃类衍生物，其中非常具有代表性的化合物是5-羟甲基糠醛(5-HMF)，它潜在的商业价值甚至可与对苯二甲酸媲美。5-HMF因具有高活性的呋喃环系、芳醇、仿醛的结构而成为一种重要的精细化工产品。此外5-HMF具有高反应活性和聚合能力，其衍生物被广泛的用作真菌剂、腐蚀抑制剂、香料；同时可以代替对苯二酸合成聚酯，也可以替代相应的苯系化合物合成可降解的生物高分子材料。5-HMF一般以糖类化合物为原料，经过酸催化脱水而制备。由于5-HMF高温下不稳定，在水溶液中极易发生水合分解而生成甲酸和乙酰丙酸，或者与反应中间体发生缩合反应生成不溶性的胡敏素，因此HMF生产过程中副产物多，产物选择性低，分离提纯困难，能耗大，价格昂贵，目前尚未实现大规模工业化生产。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种合成5-羟甲基糠醛的方法，通过使用特定的离子液体，该方法具有后处理工艺简单、设备使用寿命延长、反应条件温和的优点。

本发明的发明人发现，式(I)所示的离子液体具有良好的热稳定性和溶解性、低挥发性和稳定的酸碱性，因此能够作为糖类化合物高效脱水为5-羟甲基糠醛的催化剂。为了实现上述目的，本发明提供了一种合成5-羟甲基糠醛的方法，该方法包括：在式(I)所示的离子液体的存在下，使糖源发生脱水反应，得到5-羟甲基糠醛。

通过上述技术方案，本发明避免了常规酸催化剂存在后续处理复杂、设备腐蚀严重以及大量工业废水排放等问题，且使用的催化剂在制备5-HMF反应中表现出良好的耐热稳定性和高效的催化活性(质量收率最高可达61％)，同时反应条件温和，克服了酸催化剂对环境的污染以及对设备的腐蚀，简化了生产工艺，节约了生产成本。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供了一种合成5-羟甲基糠醛的方法，该方法包括：在式(I)所示的离子液体和溶剂的存在下，使糖源发生脱水反应，得到5-羟甲基糠醛，

其中，R为C1-C6的亚烷基，X为对甲苯磺酸、CF₃SO₃-或HSO₄-。

根据本发明的优选实施方式，R为-CH₂CH₂CH₂-或-CH₂CH₂CH₂CH₂-。