一种合成2,5-呋喃二甲醇衍生物的方法技术

本发明专利技术提供了一种合成2,5

【技术实现步骤摘要】
一种合成2, 5
‑
呋喃二甲醇衍生物的方法


[0001]本专利技术属于化学合成领域，具体涉及一种合成2, 5
‑
呋喃二甲醇衍生物的方法。

技术介绍

[0002]合成聚合物是推动工业和人类社会发展的重要物质基础。目前，现已开发的聚酯（如聚对苯二甲酸乙二醇酯）主要基于化石基化学品（如对苯二甲酸和乙二醇等）合成。然而，化石基化学品的过渡使用逐渐引发严重的环境（如温室气体效应）和资源短缺问题。目前，将可再生生物质及其衍生物转化为化石基化学品的替代品已成为缓解这种供需矛盾的主要方法。例如，采用2,5
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呋喃二甲酸替代对苯二甲酸与乙二醇聚合合成聚酯的研究已有广泛报道。在此基础上，2,5
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呋喃二甲醇也可用于替代化石基二醇（如乙二醇）来合成呋喃基聚酯。因此，从生物质制备2,5
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呋喃二甲醇已成为生物质转化的另一研究热点。
[0003]除氧化生成2,5
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呋喃二甲酸，经选择性催化还原反应，5
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羟甲基糠醛可被选择性还原为2,5
‑
呋喃二甲醇。例如，胡磊等公开了一种5
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羟甲基糠醛催化加氢制备2,5
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二羟甲基呋喃的方法（专利申请号：201610546058.5），但该专利技术不仅利用含锆的贵金属作为催化剂，且使用大量化石基低碳醇为反应溶剂。张俊华等公开一种催化5
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羟甲基糠醛制备2,5
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呋喃二甲醇的方法（专利申请号：202010690273.9），其同样涉及使用贵金属铪基催化剂和异丙醇等问题。尽管研究者也公开了无溶剂5
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羟甲基糠醛制备2, 5
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呋喃二甲醇的方法，但其使用氯化锌或氯化胆碱等难分离的氢供体。基于廉价过渡金属为活性催化组分、碱金属或碱土金属为助剂，张建开发了一种高效制备2, 5
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呋喃二甲醇的方法（专利申请号：201810283251.3），但与其它专利类似，其催化的底物为相对高成本的5
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羟甲基糠醛。
[0004]5‑
羟甲基糠醛是合成2,5
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呋喃二甲醇的重要生物基小分子。然而，5
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羟甲基糠醛是六碳糖（如葡萄糖和果糖）的脱水产物。一方面，六碳糖是可食用和可发酵糖，成本远高于五碳糖。此外，在相同条件下，六碳糖脱水产生5
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羟甲基糠醛的效率也明显低于五碳糖（如木糖）脱水制糠醛。目前，由木糖等五碳糖制备糠醛已实现产业化，其衍生物（如糠醇和2
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（乙氧基甲基）呋喃等）易于生产。因此，为克服已开发技术存在的缺陷，本专利技术以糠醛衍生物（如2
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（乙氧基甲基）呋喃或醋酸呋喃甲酯）为底物，温和条件下，通过廉价酸（如盐酸或乙酸）催化羟甲基化反应制备2,5
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呋喃二甲醇衍生物（5
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（乙氧基甲基）呋喃
‑2‑
甲醇或2,5
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二羟甲基呋喃酯）。总体而言，本专利技术基于廉价糠醛衍生物制备2, 5
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呋喃二甲醇衍生物，其不仅避免使用稀有或贵金属催化剂，而且为糠醛衍生物碳资源的利用开辟了新方向，提升可再生生物质衍生物的利用价值。

技术实现思路

[0005]为克服上述缺陷，本专利技术提供了一种基于糠醛衍生物制备2, 5
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呋喃二甲醇衍生物的方法。该方法可利用廉价五碳糖衍生呋喃化合物作为反应底物，温和条件下制备2,5
‑
呋喃二甲醇衍生物。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
一种制备2, 5
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呋喃二甲醇衍生物的方法，包括以下步骤：首先，以糠醛衍生物为底物、甲醛或多聚甲醛为羟甲基化试剂、酸为催化剂或反应剂；其次，添加或不添加溶剂的情况下，将底物、羟甲基化试剂和酸加入反应釜，将反应釜加热到一定温度后，反应一定时间；最终，采用氯仿萃取反应所得溶液中的2, 5
‑
呋喃二甲醇衍生物，测定产物浓度，由此计算产物得率。
[0007]进一步的，所述糠醛衍生物为2
‑
（乙氧基甲基）呋喃（又名乙基糠基醚，CAS号6270
‑
56
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0）或醋酸呋喃甲酯（又名乙酸糠酯，CAS号623
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6）中的一种。所述2,5
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呋喃二甲醇衍生物为5
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（乙氧基甲基）呋喃
‑2‑
甲醇、2,5
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二羟甲基呋喃单乙酯、2,5
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二羟甲基呋喃二乙酯中的一种或两种。
[0008]进一步地，当所述糠醛衍生物为2
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（乙氧基甲基）呋喃时，所加入酸为盐酸；加入酸后，反应体系中氢离子浓度为0.02~0.1mol/L（优选0.04~0.6mol/L）。
[0009]进一步地，当所述糠醛衍生物为2
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（乙氧基甲基）呋喃时，羟甲基化试剂为质量含量为37%的甲醛水溶液，甲醛与2
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（乙氧基甲基）呋喃的摩尔比为10:1~35:1（优选15:1~25:1）。
[0010]进一步地，当所述糠醛衍生物为2
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（乙氧基甲基）呋喃时，反应需加入1,4
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二氧六环作为溶剂，所加入1,4
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二氧六环与37wt%甲醛水溶液的体积比为1:1~2:1。
[0011]进一步地，当所述糠醛衍生物为2
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（乙氧基甲基）呋喃时，反应温度为30~50℃（优选40~45℃），反应时间为1~8h（优选4~6h），反应产生的2,5
‑
呋喃二甲醇衍生物为5
‑
（乙氧基甲基）呋喃
‑2‑
甲醇。
[0012]进一步地，当所述糠醛衍生物为醋酸呋喃甲酯时，酸为无水乙酸，羟甲基化试剂为多聚甲醛，多聚甲醛与醋酸呋喃甲酯的质量比为0.5:1~1.5:1（优选0.8:1~1.2:1），醋酸呋喃甲酯质量与无水乙酸体积比为1g:20mL ~1g:100mL（优选1g:30mL ~1g:50mL）。
[0013]进一步地，当所述糠醛衍生物为醋酸呋喃甲酯时，反应产生的2,5
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呋喃二甲醇衍生物为2,5
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二羟甲基呋喃单乙酯和2,5
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二羟甲基呋喃二乙酯中的一种或两种。
[0014]进一步地，当所述糠醛衍生物为醋酸呋喃甲酯时，反应温度为80~125℃（优选110~120℃），反应时间为1~7h（优选2~4h）。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：与传统采用昂贵5
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羟甲基糠醛及其衍生物为原料、稀有金属为催化剂及剧烈条件来制备2,5
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呋喃二甲醇及其衍生物的方法相比，本专利技术以廉价糠醛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合成2, 5
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呋喃二甲醇衍生物的方法，其特征在于，包括以下步骤：以糠醛衍生物为底物、甲醛或多聚甲醛为羟甲基化试剂、酸为催化剂或反应剂；在添加或不添加溶剂的情况下，将底物、羟甲基化试剂和酸加入反应釜，将反应釜加热到一定温度后，反应一定时间，得到2, 5
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呋喃二甲醇衍生物。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述糠醛衍生物为2
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（乙氧基甲基）呋喃或醋酸呋喃甲酯中的一种。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述2,5
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呋喃二甲醇衍生物为5
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（乙氧基甲基）呋喃
‑2‑
甲醇、2,5
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二羟甲基呋喃单乙酯、2,5
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二羟甲基呋喃二乙酯中的一种或两种。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当糠醛衍生物为2
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（乙氧基甲基）呋喃时，所述酸为盐酸，反应需加入1,4
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二氧六环作为溶剂，羟甲基化试剂为37wt%的甲醛水溶液，甲醛与2
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（乙氧基甲基）呋喃的摩...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗小林，程鑫，帅李，吕贤清，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：