[发明专利]一种2,5-四氢呋喃二甲酸的制备方法

说明书

本发明属于生物质能源化工领域，针对现有技术中2,5‑四氢呋喃二甲酸制备方法存在的选择性低、产率低、能耗高的问题，具体公开了一种2,5‑四氢呋喃二甲酸的制备方法，将2,5‑呋喃二甲酸在溶剂中与催化剂和氢源接触，在1～8MPa恒定压力条件下，70～160℃条件下反应1～10小时，即可得到所述2,5‑四氢呋喃二甲酸。该发明具有较高的2,5‑呋喃二甲酸转化率、2,5‑四氢呋喃二甲酸产率、催化剂回收使用率；制备方法和后处理工艺简单、生产稳定性好、反应过程可控、能耗低，为工业化生产提供了切实可行的技术路线。

技术领域

本发明属于生物质能源化工领域，具体涉及一种2,5-四氢呋喃二甲酸的制备方法。

背景技术

由于传统石化资源的日渐短缺，再加上传统石化资源加工利用面临着日益严峻的环境污染问题，人们逐渐将目光瞄准了可用来合成化工原料的生物质材料上，以期获得可以逐步替代传统石化产品的化工原料。其中，5-羟甲基糠醛就是一种重要的连接生物质和化工原料的平台化合物，其化学性质活泼，可通过加氢、氧化、酯化等化学作用，合成一系列具有高附加值的其他新型呋喃衍生物，如2,5-呋喃二甲醛、2,5-呋喃二甲酸、2,5-呋喃二甲醇、2,5-四氢呋喃二甲醇、2,5-四氢呋喃二甲酸等。尤其是类似2,5-呋喃二甲酸、2,5-四氢呋喃二甲酸等二元羧酸可被应用于聚酯、聚氨酯等产品，是有望成为替代传统石油来源的对苯二甲酸的新型生物基材料，而饱和的2,5-四氢呋喃二甲酸比呋喃环上存在不饱和键的2,5-呋喃二甲酸性质更稳定。2,5-呋喃二甲酸被还原为2,5-四氢呋喃二甲酸，后者又可被用作为生产己二酸的原料，而己二酸是生产尼龙66所必需的单体，采用可再生来源的2,5-四氢呋喃二甲酸将是替代原油来源生产己二酸的理想合成路线。

2,5-四氢呋喃二甲酸作为一种非常有潜力的开发对象，CN111971274A公开了一种用贵金属Pt/Bi催化剂氧化2,5-四氢呋喃二甲醇合成2,5-四氢呋喃二甲酸的方法，其在空气环境下于150℃条件下加热反应16h后，2,5-四氢呋喃二甲酸的产率50％。CN104334537A在对粗品2,5-呋喃二甲酸加氢纯化的过程中，目的是让5-甲酰基-2-羧基呋喃(FFCA)被还原成溶于水不沉淀的小分子，从而达到与2,5-呋喃二甲酸分离的目的。但在剧烈加氢时发现可生成少量的不希望的副产物2,5-四氢呋喃二甲酸。

目前，如何高选择性、高产率、低能耗的制备2,5-四氢呋喃二甲酸的报道仍然较少，但这却是属于生物质平台衍生物开发的一项非常有意义的工作，本申请的目的也是要解决现有技术中存在的无法高选择性、高产率、低能耗的制备2,5-四氢呋喃二甲酸的技术问题。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种2,5-四氢呋喃二甲酸的制备方法，该方法包括以下步骤：

S1、将2,5-呋喃二甲酸、溶剂加入高压反应釜，再加入催化剂，密闭高压反应釜；

S2、置换出所述高压反应釜内的空气，通入氢气并保持氢气压力恒定在1～8MPa之间；

S3、升温至70～160℃，恒温反应1～10小时，即可得到所述2,5-四氢呋喃二甲酸；

所述2,5-呋喃二甲酸、催化剂质量比为(2～500)：1；2,5-呋喃二甲酸物料与溶剂的质量比为1：5～1000。

进一步地，所述催化剂包括催化剂载体和活性组分，所述活性组分选自Ⅷ族的贵金属Pt、Pd、Ru、Rh、Ir中至少的一种，所述催化剂载体选自碳材料，所述活性组分负载在碳材料载体上。

进一步地，所述碳材料为纳米级的活性炭，比表面积为200～2000m²/g。

进一步地，所述催化剂中活性组分占干基质量含量为0.5～10wt.％。

进一步地，所述溶剂选自水、N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、甲醇、四氢呋喃中的至少一种。