[发明专利]一种多相催化剂以及由5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲胺的方法

说明书

本发明公开了一种多相催化剂以及由5‑羟甲基糠醛制备2,5‑呋喃二甲胺的方法，其中多相催化剂是由加氢金属负载于金属氧化物载体上而获得，所述加氢金属选自Ru、Pd、Co、Ni中的一种，所述金属氧化物载体选自CeOx、ZrOx、LaOx中的一种。本发明以5‑羟甲基糠醛为原料，以四氢呋喃为溶剂，在上述多相催化剂的存在下，于氢气和氨气气氛中反应生成2,5‑呋喃二甲胺。本方法原料5‑羟甲基糠醛的转化率达到100％，2,5‑呋喃二甲胺的产率可达97％以上，从而为从5‑羟甲基糠醛生物质原料直接出发催化生产2,5‑呋喃二甲胺提供了全新途径。

技术领域

本发明属于有机合成领域，具体涉及一种多相催化剂以及由5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲胺的方法。

背景技术

胺类化合物是一类重要的含氮化合物，广泛应用于药物、农药、表面活性剂、染料、聚合物和生物活性化合物的合成中。伯二胺是生产聚酰胺和聚氨酯最有用的单体之一。聚酰胺和聚氨酯广泛应用于日常生活，包括汽车、航空航天、电气和电子、建筑和生物医药等领域，传统的工业化方法中，它们由来自化石资源的羰基和醇类化合物生产合成。然而，化石资源的消耗以及与它们的使用相关的环境影响都是一个大问题。此外，工业上对生物相容性聚合物的需求也在增加，例如，在包装和生物医学方面。因此，利用可再生资源替代化石资源生产伯二胺是迫切需要的。

生物质作为一种可再生的、普遍存在的资源，被认为是化学工业的下一代原料。利用生物质作为原料，有潜力实现用可再生原料取代日益减少的化石燃料，从而减轻对石油基材料的依赖，并减少污染。此外，生物质衍生的二胺单体将满足对生物相容性聚合物日益增长的需求。因此，开发利用生物基可再生材料制备二胺的有效方法，对建立社会的可持续发展具有广阔的前景。

5-羟甲基糠醛(5-HMF)作为生物质衍生的重要平台分子之一，因其独特而广泛的化学结构而受到越来越多的关注。5-HMF可用于合成2,5-呋喃二甲胺(BAMF)，然而5-HMF的选择性合成是一项具有挑战性的任务，因为5-HMF的转化容易形成一系列仲、叔、聚胺类的副产物。因此，现有技术中开发了许多多步合成BAMF的路线。林鹿课题组最近发表在ChemSusChem期刊上的一篇文章使用雷尼镍催化HMF还原胺化制备得到2,5-呋喃二甲胺，收率达到80％以上。但是该方法取得的收率仍存在很大的进步空间，因此需要探寻一种高效催化剂，使得HMF转化为BAMF具有更高的收率。

发明内容

针对上述现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种多相催化剂以及由5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲胺的方法。利用该多相催化剂，本方法能够实现温和条件下高效率地由5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲胺。本方法工艺简洁，反应设备简单，操作简便，反应条件较为温和，催化剂廉价易得，催化效率高，循环使用性能稳定，适用于工业化生产，具有非常广阔的应用前景。

本发明提供的多相催化剂，是由加氢金属负载于金属氧化物载体上而获得，所述加氢金属选自Ru、Pd、Co、Ni中的一种，所述金属氧化物载体选自CeOx、ZrOx、LaOx等中的一种。需要说明的是，其中的x不代表任何具体数值，仅用于表示所述金属氧化物是金属铈(Ce)、锆(Zr)或镧(La)的氧化物，即它们分别以氧化物的形式存在。

进一步地，所述加氢金属的质量为所述多相催化剂质量的1～20％，优选5～15％。

进一步地，所述加氢金属通过浸渍或沉淀法负载到所述金属氧化物载体上。

本发明多相催化剂可以通过浸渍法或沉淀法将加氢金属负载到金属氧化物载体上而获得。例如，本发明多相催化剂可以通过如下方法获得：