CN112047912B - 一种呋喃二甲酸的制备方法 - Google Patents

一种呋喃二甲酸的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112047912B
CN112047912B CN202011108401.0A CN202011108401A CN112047912B CN 112047912 B CN112047912 B CN 112047912B CN 202011108401 A CN202011108401 A CN 202011108401A CN 112047912 B CN112047912 B CN 112047912B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydroxymethylfurfural
light stabilizer
molar ratio
furandicarboxylic acid
oxygen source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011108401.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112047912A (zh
Inventor
傅尧
李兴龙
徐冬冬
沈鸿波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology of China USTC
Original Assignee
University of Science and Technology of China USTC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology of China USTC filed Critical University of Science and Technology of China USTC
Priority to CN202011108401.0A priority Critical patent/CN112047912B/zh
Publication of CN112047912A publication Critical patent/CN112047912A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112047912B publication Critical patent/CN112047912B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/34—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D307/56—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D307/68—Carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Furan Compounds (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)

Abstract

本发明公开了一种呋喃二甲酸的制备方法，包括如下步骤：将羟甲基糠醛、光稳定剂、助催化剂和溶剂在氧源的存在下反应，得到呋喃二甲酸。本发明的选择性高，副产物少，反应条件温和，具有一定的工业应用前景。

Description

一种呋喃二甲酸的制备方法
技术领域
本发明涉及化学物质制备技术领域，尤其是涉及一种呋喃二甲酸的制备方法。
背景技术
随着世界经济的快速增长，化石燃料(尤其是石油)的日益枯竭和造成的环境污染给人类社会带来一系列的社会和环境问题。因此，从可再生能源之一的生物质及其衍生物出发合成燃料和精细化学品的相关研究成为国内外科学工作者关注的热点之一。
2,5-呋喃二甲酸(FDCA)作为新型的聚合结构单体，本身性能稳定，可以用来制备聚酯、聚酰胺和聚氨酯等。FDCA制备得到的聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)被认为是取代聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的重要聚酯材料，具有生物可降解、环保等优势。FDCA通过氧化反应、还原反应、胺化反应等形成的衍生物包括呋喃二甲醛、2,5-二羟甲基呋喃和2,5-二羟甲基四氢呋喃等也是很好的聚合物单体。FDCA开环得到的己二酸和丁二酸等也是工业上用途广泛的工业原料。
制备FDCA的传统方法主要为5-羟甲基糠醛(5-HMF)的氧化转化，但是由糖制备5-HMF的过程收率较低，并且产物本身性质不稳定，易于在酸催化下与中间体发生多种副反应，这增大了其提纯分离的难度，也限制了其下游产物FDCA的发展和利用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种呋喃二甲酸的制备方法。本发明的方法具有选择性高、副产物少、反应条件温和等优点。
本发明提供了一种制备呋喃二甲酸的方法，所述方法包括：
Figure BDA0002727738750000021
将羟甲基糠醛、光稳定剂、助催化剂和溶剂在氧源的存在下反应，得到呋喃二甲酸。
在一些实施方案中，光稳定剂为受阻胺光稳定剂，包括但不限于Chimassorb 944、光稳定剂HS-508。
在一些实施方案中，助催化剂为乙酰丙酮氧钒、硫酸氧钒和五氧化二钒中的至少一种。
在一些实施方案中，溶剂为乙酸乙酯、丙酮、甲基异丁基酮和二甲亚砜中的至少一种。
在一些实施方案中，氧源为双氧水。
在一些实施方案中，反应温度为10-40℃。优选地，反应温度为10-30℃。
在一些实施方案中，反应时间为0.5-72小时。优选地，反应温度为10-24小时。
在一些实施方案中，光稳定剂与羟甲基糠醛的摩尔比为0.05:1至10:1。优选地，光稳定剂与羟甲基糠醛的摩尔比为0.05:1至0.3:1。
在一些实施方案中，助催化剂与羟甲基糠醛的摩尔比为0.1:1至10:1。优选地，助催化剂与羟甲基糠醛的摩尔比为0.1:1至0.5:1。
在一些实施方案中，氧源与羟甲基糠醛的摩尔比为3:1至20:1。优选地，氧源与羟甲基糠醛的摩尔比为4:1至8:1。
在一些实施方案中，羟甲基糠醛与溶剂的摩尔体积比为1:5至1:20mol/L。
本发明通过选择适宜的光稳定剂、助催化剂和氧源来增加反应的选择性，提高呋喃二甲酸的收率，并且反应条件温和，适合工业化生产。
附图说明
图1示出了实施例1的产物呋喃二甲酸的核磁氢谱(d-DMSO溶解)。
具体实施方式
为了更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进行进一步的详细说明。但是以下实施例仅是本发明的简单列举，并不代表或限制本发明的保护范围。本发明的保护范围以权利要求书为准。除了特别强调，所用光稳定剂和5-羟甲基糠醛采购自阿拉丁，其他试剂采购自国药集团
实施例1
取羟甲基糠醛1mmol、乙酸乙酯10mL、双氧水0.5mL、10mol％Chimassorb 944和10mol％硫酸氧钒加入到35mL耐压管中，磁力搅拌下于30℃反应12小时。反应完成后，冷却至室温，用甲醇稀释定容至100mL，取样过滤，待测。使用高效液相色谱检测FDCA纯度，液相条件：Hitachi L2000 HPLC***，Alltech C18柱，流动相：A泵：纯甲醇，B泵：0.5％三氟乙酸水溶液，流动相组成比例为A泵:B泵＝20:80，流速：1.0mL/min，柱温：30℃，检测器：DAD，检测波长：264nm。通过HPLC确定呋喃二甲酸收率为94％。制备的呋喃二甲酸的核磁氢谱如图1所示。
实施例2
具体的反应过程和检测方法与实施例1相同，区别仅在于将硫酸氧钒改为乙酰丙酮氧钒，其中产物呋喃二甲酸的收率为89％。
实施例3
具体的反应过程和检测方法与实施例1相同，区别仅在于将硫酸氧钒改为五氧化二钒，其中产物呋喃二甲酸的收率为92％。
实施例4
具体的反应过程和检测方法与实施例1相同，区别仅在于将乙酸乙酯改为丙酮，其中产物呋喃二甲酸的收率为81％。
实施例5
具体的反应过程和检测方法与实施例1相同，区别仅在于将乙酸乙酯改为二甲亚砜，其中产物呋喃二甲酸的收率为89％。
实施例6
具体的反应过程和检测方法与实施例1相同，区别仅在于将双氧水的量改为0.2ml，其中产物呋喃二甲酸的收率为81％。
实施例7
具体的反应过程和检测方法与实施例1相同，区别仅在于将反应温度改为40℃，其中产物呋喃二甲酸的收率为86％。
实施例8
具体的反应过程和检测方法与实施例1相同，区别仅在于将反应温度改为20℃，其中产物呋喃二甲酸的收率为93％。
实施例9
具体的反应过程和检测方法与实施例1相同，区别仅在于将反应时间改为36小时，其中产物呋喃二甲酸的收率为94％。
实施例10
具体的反应过程和检测方法与实施例1相同，区别仅在于将反应时间改为6小时，其中产物呋喃二甲酸的收率为80％。
实施例11
具体的反应过程和检测方法与实施例1相同，区别仅在于将光稳定剂Chimassorb944改为光稳定剂HS-508，其中产物呋喃二甲酸的收率为88％。
实施例12
具体的反应过程和检测方法与实施例1相同，区别仅在于将光稳定剂的量改为20mol％，其中产物呋喃二甲酸的收率为93％。
实施例13
具体的反应过程和检测方法与实施例1相同，区别仅在于将助催化剂硫酸氧钒的量改为50mol％，其中产物呋喃二甲酸的收率为85％.
实施例14
具体的反应过程和检测方法与实施例1相同，区别仅在于将溶剂乙酸乙酯的量改为5ml，其中产物呋喃二甲酸的收率为87％.
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种制备呋喃二甲酸的方法，所述方法包括：
Figure FDA0003584117940000011
将5-羟甲基糠醛、光稳定剂、助催化剂和溶剂在氧源的存在下反应，得到呋喃二甲酸，
其中所述光稳定剂为Chimassorb 944或光稳定剂HS-508，
所述助催化剂为乙酰丙酮氧钒、硫酸氧钒和五氧化二钒中的至少一种，并且
所述氧源为双氧水。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述溶剂为乙酸乙酯、丙酮、甲基异丁基酮和二甲亚砜中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中反应温度为10-40℃。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中反应温度为10-30℃。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中反应时间为0.5-72小时。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中反应时间为10-24小时。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述光稳定剂与5-羟甲基糠醛的摩尔比为0.05:1至10:1。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述光稳定剂与5-羟甲基糠醛的摩尔比为0.05:1至0.3:1。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述助催化剂与5-羟甲基糠醛的摩尔比为0.1:1至10:1。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述助催化剂与5-羟甲基糠醛的摩尔比为0.1:1至0.5:1。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述氧源与5-羟甲基糠醛的摩尔比为3:1至20:1。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述氧源与5-羟甲基糠醛的摩尔比为4:1至8:1。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其中5-羟甲基糠醛与所述溶剂的摩尔体积比为1:5至1:20mol/L。
CN202011108401.0A 2020-10-16 2020-10-16 一种呋喃二甲酸的制备方法 Active CN112047912B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011108401.0A CN112047912B (zh) 2020-10-16 2020-10-16 一种呋喃二甲酸的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011108401.0A CN112047912B (zh) 2020-10-16 2020-10-16 一种呋喃二甲酸的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112047912A CN112047912A (zh) 2020-12-08
CN112047912B true CN112047912B (zh) 2022-07-15

Family

ID=73606036

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011108401.0A Active CN112047912B (zh) 2020-10-16 2020-10-16 一种呋喃二甲酸的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112047912B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013079819A1 (fr) * 2011-12-01 2013-06-06 Agro Industrie Recherches Et Developpements (A.R.D.) Procede de preparation du 5-hydroxymethylfurfural a partir de sucres cetoses obtenus par isomerisation de sucres aldoses.
WO2016202858A1 (en) * 2015-06-15 2016-12-22 Biome Bioplastics Limited Processes for the formation of furandicarboxylic acid (fdca) via a multistep biocatalytic oxidation reaction of 5-hydroxymethylfurfural (hmf)
CN106279080A (zh) * 2016-08-03 2017-01-04 天津工业大学 一种5‑羟甲基糠醛光催化制备2,5‑呋喃二甲酸的方法
CN106565647A (zh) * 2016-10-29 2017-04-19 华东理工大学 一种催化氧化5‑羟甲基糠醛制备2,5‑呋喃二甲酸的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013079819A1 (fr) * 2011-12-01 2013-06-06 Agro Industrie Recherches Et Developpements (A.R.D.) Procede de preparation du 5-hydroxymethylfurfural a partir de sucres cetoses obtenus par isomerisation de sucres aldoses.
WO2016202858A1 (en) * 2015-06-15 2016-12-22 Biome Bioplastics Limited Processes for the formation of furandicarboxylic acid (fdca) via a multistep biocatalytic oxidation reaction of 5-hydroxymethylfurfural (hmf)
CN106279080A (zh) * 2016-08-03 2017-01-04 天津工业大学 一种5‑羟甲基糠醛光催化制备2,5‑呋喃二甲酸的方法
CN106565647A (zh) * 2016-10-29 2017-04-19 华东理工大学 一种催化氧化5‑羟甲基糠醛制备2,5‑呋喃二甲酸的方法

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
5-羟甲基糠醛的制备及其催化氧化研究进展;徐杰等;《石油化工》;20121231;第41卷(第11期);1225-1233 *
Highly efficient and selective oxidation of 5-hydroxymethylfurfural by molecular oxygen in the presence of Cu-MnO2catalyst;X. Tong et al.;《Catalysis Communications》;20161201;第90卷;91-94 *
Highly Efficient Oxidation of 5-Hydroxymethylfurfuralto 2,5-Furandicarboxylic Acid with Heteropoly Acids and Ionic Liquids;Ruru Chen et al.;《ChemSusChem》;20190520;第12卷;2175-2724 *
Nanobelt-arrayed vanadium oxide hierarchical microspheres as catalysts for selective oxidation of 5-hydroxymethylfurfural toward 2,5-diformylfuran;Y. Yan et al.;《Applied Catalysis B: Environmenta》;20170214;第207卷;358-365 *
Selective oxidation of 5-hydroxymethylfurfural into 2,5-diformylfuran over VPO catalysts under atmospheric pressure;Jinhua Lai et al.;《RSC Adv.》;20190507;第9卷;14242-14246 *
V2O5/SBA-15 Nanocatalysts for the Selective Oxidation of 5-Hydroxymethylfurfural into 2,5-Diformylfuran;Liao Longfei et al.;《Journal of Biobased Materials and Bioenergy》;20180801;第12卷(第4期);321-329 *
催化合成典型5-羟甲基糠醛衍生物的研究进展;郑路凡等;《化工进展》;20151231;第34卷(第6期);1511-1518 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112047912A (zh) 2020-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106565647B (zh) 一种催化氧化5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲酸的方法
CN109824636A (zh) 2,5-呋喃二甲酸的制备方法
Elhaj et al. Functionalized quaternary ammonium salt ionic liquids (FQAILs) as an economic and efficient catalyst for synthesis of glycerol carbonate from glycerol and dimethyl carbonate
CN111153876B (zh) 一种从糠醛生产呋喃二甲酸及其衍生物的方法
CN111606875B (zh) 一种竹生物质制备呋喃二甲酸单体的方法
KR101715169B1 (ko) 2,5-푸란디카르복실산의 제조 방법
WO2017076947A1 (en) Process for preparing furan-2,5-dicarboxylic acid
Shen et al. Production of 100% bio-based semi-aromatic nylon by aerobic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural to 2, 5-furandicarboxylic acid with bio aliphatic diamine
CN108892652B (zh) 一种制备2,5-呋喃二甲酸二甲酯的方法
CN111187238B (zh) 一种2,5-呋喃二甲酸的合成方法
CN114605362A (zh) 一种2，5-呋喃二甲酸的制备方法
CN112047912B (zh) 一种呋喃二甲酸的制备方法
CN113698373A (zh) 一种高效光催化氧化制备2,5-呋喃二甲酸的方法
CN108117489B (zh) 一种由巴豆醛和甲醛制备酯的方法
CN112625014B (zh) 一种由5-氯甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲酰氯的方法
CN106008415B (zh) 一种制备2,5‑呋喃二甲醛的方法
CN109622031B (zh) 2-羟基膦酰基乙酸锆的制备方法及其在糠醇合成中的应用
CN113968834A (zh) 一种5-羟甲基糠酸的制备方法
CN107540520B (zh) 一种由频那醇制备均苯四甲酸或偏苯三甲酸的方法
CN112047907B (zh) 一种甲酸供氢、金属卤化物协同催化下葡萄糖一锅法制备2,5-呋喃二甲醇的方法
CN108864010B (zh) 一种由5-羟甲基糠醛制备邻苯二甲酸酐的方法
CN113845500A (zh) 一种催化氧化5-羟甲基糠醛制备5-甲酰基-2-呋喃甲酸的方法
Ver Elst et al. Synthesis of Levulinic Acids From Muconic Acids in Hot Water
Feng et al. Chemoenzymatic cascade reaction for the production of furan-based polyesters with different thermal performance
CN111548330A (zh) 锰基尖晶石催化剂上选择氧化5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲醛的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant