本发明涉及化合物合成，具体涉及2,5-呋喃二甲酸的制备方法。
背景技术：
1、开发绿色可再生生物质资源，替代传统的石油资源，是如今发展和研究的重点。2,5-呋喃二甲酸(以下简称fdca)是来源于淀粉、纤维素等生物材料的新型生物基单体。以生物质资源为原料合成的fdca具有与对苯二甲酸(tpa)类似的结构，可用于合成聚酯、尼龙等生物基高性能聚合物或生物基可降解共聚酯。由于自然界存在大量的纤维素，将其结合到聚酯工业中，基于呋喃二甲酸的聚酯和共聚酯将成为生物基聚合物的关键单体，其聚合物将部分取代现有的石油基聚酯(如pet、pbat)，并将提供更好的性能(如力学性能、气体阻隔性)或新功能用途(生物降解、弹性体等)。例如fdca与乙二醇聚合所得聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(pef)，具有比聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)更优异的力学、热性质及更好的阻气性能。
2、fdca合成方法主要有化学法和生物法。其中化学法研究相对较成熟，可选择的反应原料主要有5-羟甲基糠醛(hmf)、糠酸糠醛、己糖二酸、二甘醇酸等，通过选择性氧化、或脱水环化制备得到。如中国专利202010030966.5公开了一种从糠醛生产呋喃二甲酸及其衍生物的方法，其以5-hmf为反应物，经氧化后得fdca，hmf的高效转化是目前合成的主流方向。如中国专利202110936135.9公开了一种合成2,5-呋喃二甲酸盐的反应系统及制备2,5-呋喃二甲酸的生产线，以糠酸盐为反应物，经歧化后制得fdca。如美国专利us0265896a1公开了fungal production offdca，其将糠酸盐与co2或cn-反应后，再转化为fdca。如美国专利us9938547以呋喃环的酰基化反应制得fdca，如美国专利us10428039 b2以多糖环化制得fdca。而生物酶催化或工程菌株生物催化，因生产效率相对较低，多处于研发阶段。以上几种原料的起始原料又均可由生物质资源得到，可有效减少碳排放，大大降低fdca生产成本。以上均在溶剂条件下进行。而本发明采用固相熔盐法，以糠酸铯和丙二酸铯为反应原料，可以直接得到2,5-呋喃二甲酸盐产物，后续经过质子化、提纯即得到fdca。
技术实现思路
1、本发明旨在提供2,5-呋喃二甲酸的制备方法。本发明方法目标产物选择性高，fdca产物收率高。
2、为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
3、2,5-呋喃二甲酸的制备方法，包括如下步骤：将糠酸铯与二羧酸铯盐混合均匀后置于反应釜中，可选择性地加入铯盐催化剂，然后在氮气或惰性气体氛围、搅拌、加压的条件下进行固相熔盐反应得到中间产物铯盐，后续进行质子化处理以及提纯处理即得到终产物2,5-呋喃二甲酸；
4、所述二羧酸铯盐为丙二酸铯盐、甲基丙二酸铯盐、乙基丙二酸铯盐、1,3-丙酮二羧酸铯盐中的一种或多种。
5、进一步地，所述糠酸铯与所述二羧酸铯盐的混合为干法机械混合或者湿法混合，所述湿法混合的过程是：将所述二羧酸铯盐加入到所述糠酸铯的水溶液中，搅拌均匀后进行脱水。糠酸铯可以采用糠酸与铯盐(如碳酸铯)进行反应获得。
6、进一步地，所述铯盐催化剂为碳酸铯或醋酸铯；所述糠酸铯与所述二羧酸铯盐的摩尔比为1:1；所述铯盐催化剂的添加量是所述糠酸铯摩尔量的的0-300％。
7、进一步地，所述惰性气体为氩气；所述搅拌的转速为50-300rpm；所述加压为控制反应釜内压力在3-10mpa。
8、进一步地，所述固相熔盐反应的温度为200-260℃、反应时间为5-72h。反应温度较低，低于糠酸盐的歧化温度(340-450℃)。
9、进一步地，所述质子化处理是采用20-25wt％的硫酸溶液对所述中间产物铯盐进行搅拌处理1-2h；所述硫酸溶液中的硫酸与所述中间产物铯盐的摩尔比为(1.0-1.5):1。
10、进一步地，所述提纯处理是减压升华，压力为1-50mmhg、温度为200-300℃、时间为0.5-6h。
11、有益技术效果：相对于现有的糠酸盐与碳酸盐、二氧化碳反应制备2,5-呋喃二甲酸盐的技术路线，本发明采用糠酸铯与丙二酸铯盐进行固相熔盐反应，丙二酸铯盐产生脱羧，并使脱除的羧基转移，与呋喃环发生反应获得目标产物，本发明方法对目标产物选择性高达96％以上，后续对产物的分离工艺简单，目标产物收率高，且成本低。
1.2,5-呋喃二甲酸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的2,5-呋喃二甲酸的制备方法，其特征在于，所述糠酸铯与所述二羧酸铯盐的混合为干法机械混合或者湿法混合，所述湿法混合的过程是：将所述二羧酸铯盐加入到所述糠酸铯的水溶液中，搅拌均匀后进行脱水。
3.根据权利要求1所述的2,5-呋喃二甲酸的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的2,5-呋喃二甲酸的制备方法，其特征在于，所述搅拌的转速为50-300rpm；所述加压为控制反应釜内压力在3-10mpa。
5.根据权利要求1所述的2,5-呋喃二甲酸的制备方法，其特征在于，所述固相熔盐反应的温度为200-260℃、反应时间为5-72h。
6.根据权利要求1所述的2,5-呋喃二甲酸的制备方法，其特征在于，所述质子化处理是采用20-25wt％的硫酸溶液对所述中间产物铯盐进行搅拌处理1-2h；所述硫酸溶液中的硫酸与所述中间产物铯盐的摩尔比为(1.0-1.5):1。
7.根据权利要求1所述的2,5-呋喃二甲酸的制备方法，其特征在于，所述提纯处理是减压升华，压力为1-50mmhg、温度为200-300℃、时间为0.5-6h。