【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于5-羟甲基糠醛的合成，具体涉及一种由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法。
技术介绍
1、随着化石能源的大量消耗和环境污染问题的加剧，开发绿色可再生能源迫在眉睫。将生物质资源转化为高附加值化学品是实现“碳中和”的有效途径。5-羟甲基糠醛(hmf)作为重要的生物质平台基化合物之一，可通过氧化、加氢等反应转化为各种下游化合物，如2,5-呋喃二甲酸(fdca)，2,5-二甲酰基呋喃(dff)，5-羟甲基-2呋喃甲酸(hmfca)等，这些高附加值衍生物是制药和化工行业的重要原料，具有较广阔的应用前景。
2、hmf可以由果糖、葡萄糖、纤维素等糖类原料转化获得，其中果糖可直接脱水得到hmf，而葡萄糖需要在路易斯酸催化下先异构成果糖再脱水得到hmf，因此与葡萄糖相比，果糖转化为hmf所需能量较低，但果糖由于成本高、来源窄并不是制备hmf的理想原料。葡萄糖异构成果糖主要在lewis酸(l酸)位上进行，果糖脱水主要在酸(b酸)位上进行，因此设计和开发合适的催化剂是葡萄糖制备hmf的关键。专利cn112142693a公开了一种由葡萄糖制备hmf的方法，以葡萄糖和氯化胆碱为低共熔反应相，在l酸(如氯化钙、氯化铁、氯化镁、氯化锌等)催化剂作用下实现hmf的高效制备。专利cn103788034b提供了一种hmf的制备方法，以葡萄糖为原料，聚乙二醇为溶剂，在fecl3·6h2o/c催化剂作用下，100℃下反应6h后hmf收率达到50％。
3、近年来，将葡萄糖高效转化为hmf成为研究的热点，筛选合适的催化反应体系尤为重要。研究
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法，以解决由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的收率较低、纯度较差的问题。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法，包括以下步骤：
4、同时向填装有x％mg-y％k/c催化剂的固定床反应器中泵入有机溶剂和葡萄糖水溶液，在一定反应温度和反应压力下进行催化反应，反应结束后将反应液分离提纯得到5-羟甲基糠醛；
5、所述x％mg-y％k/c催化剂中x％为mg的质量分数，y％为k的质量分数，x％＝5wt％、10wt％、20wt％，5wt％≤y％≤20wt％。
6、作为本专利技术进一步的方案，所述x％mg-y％k/c催化剂的尺寸为50-300目。
7、作为本专利技术进一步的方案，所述有机溶剂为甲基异丁基酮、丙酮、2-甲基四氢呋喃、碳酸二甲酯、1,4-二氧六环、异丙醇、乙腈中的至少一种。
8、作为本专利技术进一步的方案，所述葡萄糖水溶液的质量分数为10-75％。
9、作为本专利技术进一步的方案，所述有机溶剂和葡萄糖水溶液的用量质量比为0.5-2:1。
10、作为本专利技术进一步的方案，所述反应流速(有机溶剂和葡萄糖水溶液的流速之和)为1-100ml/min，作为优选，所述反应流速为5-20ml/min。
11、作为本专利技术进一步的方案，所述催化反应温度为120-180℃，反应压力为0.1-5mpa；采用co、co2、n2中的任意一种气体调控压力。
12、作为本专利技术进一步的方案，所述x％mg-y％k/c催化剂固定在固定床反应器中，催化剂床层填装体积占反应器100％，葡萄糖水溶液和有机溶剂分别泵入进固定床反应器中从而与催化剂接触并发生催化反应。
13、作为本专利技术进一步的方案，所述x％mg-y％k/c催化剂的制备方法，包括以下步骤：
14、s1.胡敏素经碳化前处理得到碳化胡敏素；
15、s2.室温(25-30℃)条件下，向醋酸镁水溶液中加入碳化胡敏素，搅拌反应5-7h后过滤收集滤饼，70-90℃真空干燥后加入到醋酸钾水溶液中，继续搅拌反应5-7h，过滤收集滤饼，70-90℃真空干燥后研磨粉碎后收集反应产物；作为优选，真空干燥温度为80℃，搅拌反应时间为6h；
16、s3.将反应产物置于管式炉中，在n2气氛中升温至400-800℃后，恒温煅烧3-5h，自然冷却至室温，得到x％mg-y％k/c催化剂，x与y没有本质的联系，两者比例的不同只是影响催化剂的活性和选择性。
17、作为本专利技术进一步的方案，所述s1碳化前处理具体为将胡敏素置于n2气氛中，于600℃煅烧4h。
18、作为本专利技术进一步的方案，所述s2中醋酸镁的用量为碳化胡敏素用量的5wt％、10wt％、20wt％；所述醋酸钾的用量为碳化胡敏素用量的5wt％-20wt％。
19、作为本专利技术进一步的方案，所述s2中搅拌转速为150-250rpm，作为优选，搅拌转速为200rpm。
20、作为本专利技术进一步的方案，所述s3中n2流速为10ml/min。
21、作为本专利技术进一步的方案，所述s3中升温速率为4-6℃/min，作为优选，升温速率为5℃/min。
22、作为本专利技术进一步的方案，所述s3中煅烧温度为600℃，煅烧时间为4h。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
24、1.本专利技术提供了一种由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法，以碳化胡敏素作为新型mg-k基固体催化剂的载体，制备出x％mg-y％k/c催化剂，能够有效提高葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛的效率，制备得到的5-羟甲基糠醛纯度高、收率高。
25、2.现有的生物质糖原料酸催化脱水会产生大量胡敏素副产物，不加以利用会造成大量的资源浪费，本专利技术将工业废弃物胡敏素转化为具有高附加值的x％mg-y％k/c催化剂，具有异构化葡萄糖到果糖的效果，有效提高产物的选择性，催化活性高且制备方法简单、成本较低，使葡萄糖转化成hmf的反应更加绿色环保，对于生物质糖水解制备hmf具有重要的意义。
26、3.本专利技术采用固定床反应器可以实现反应的连续化制备，减少反应液返混的同时可大大缩短反应时间，为实现工业化生产提供思路。此外本专利技术具有产物选择性和产率较高、成本较低等优点。
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1.一种由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述葡萄糖水溶液的质量分数为10-75％。
3.根据权利要求1所述的一种由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述有机溶剂和葡萄糖水溶液的用量质量比为0.5-2:1。
4.根据权利要求1所述的一种由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述有机溶剂为甲基异丁基酮、丙酮、2-甲基四氢呋喃、碳酸二甲酯、1,4-二氧六环、异丙醇、乙腈中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述反应温度为120-180℃，反应压力为0.1-5MPa，反应流速为1-100mL/min。
6.根据权利要求5所述的一种由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述反应流速为5-20mL/min。
7.根据权利要求5所述的一种由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述反应压力采用CO、CO2、N2中的任意一种气体调控。>
8.根据权利要求1所述的一种由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述x％Mg-y％K/C催化剂的尺寸为50-300目。
9.根据权利要求1所述的一种由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述x％Mg-y％K/C催化剂填装量为100％。
...【技术特征摘要】
1.一种由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述葡萄糖水溶液的质量分数为10-75％。
3.根据权利要求1所述的一种由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述有机溶剂和葡萄糖水溶液的用量质量比为0.5-2:1。
4.根据权利要求1所述的一种由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述有机溶剂为甲基异丁基酮、丙酮、2-甲基四氢呋喃、碳酸二甲酯、1,4-二氧六环、异丙醇、乙腈中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种由葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于，所述反应...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐海，余三喜，李兴龙，徐强，
申请(专利权)人：合肥利夫生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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