一种2，5-四氢呋喃二甲醇的制备方法

本发明属于化合物制备，具体涉及一种两步加氢制备2,5-四氢呋喃二甲醇的方法。

背景技术：

1、2,5-四氢呋喃二甲醇作为一种含有呋喃环的生物基呋喃单体，相比于苯环更容易氢解，对环境污染较小。呋喃环具有较强的刚性，由2,5-四氢呋喃二甲醇可以制备多种新型呋喃环聚合物材料；同时在合成可降解塑料具有巨大潜力。

2、传统制备2,5-四氢呋喃二甲醇的主要方法是微生物发酵法，该方法反应过程复杂、不易控制、产率和生产效率都相对较低、产生大量的废液和废料、可再生难度大，因此未能实现大规模工业化应用。

3、由生物质资源合成2,5-四氢呋喃二甲醇是一种清洁、可再生路线，5-羟甲基糠醛(hmf)作为一种生物质平台化合物，可以通过催化加氢转化为2,5-四氢呋喃二甲醇，但是hmf不稳定，容易自身反应生成humins(acs sustain.chem.eng.2021,9,2212–2223)，导致催化剂失活和产物分离困难。因此，亟需研究开发一种适于工业化生产的2,5-四氢呋喃二甲醇的制备方法。

技术实现思路

1、针对背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种适于工业化生产的2,5-四氢呋喃二甲醇的制备方法，该方法以2,5-呋喃二甲醛为原料，采用两步加氢制备2,5-四氢呋喃二甲醇，不仅保证催化剂的稳定性和活性，还能提高选择性，使之更贴合工业化生产，同时大幅降低生产成本。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供一种2,5-四氢呋喃二甲醇的制备方法，所述的制备方法主要包括以下步骤：

4、(1)2,5-呋喃二甲醛在氢气压力为0.5-3mpa、反应温度为60-160℃以及负载型金属催化剂的作用下，制备得到2,5-呋喃二甲醇；

5、(2)步骤(1)制得的2,5-呋喃二甲醇在氢气压力为1-5mpa、反应温度为100-220℃以及负载型金属纳米颗粒催化剂的作用下，制备得到2,5-四氢呋喃二甲醇。

6、基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中反应温度为100-140℃，氢气压力为1-2mpa，反应时间1-5h。

7、基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)中反应温度为140-180℃，氢气压力为2-4mpa，反应时间2-10h。

8、基于上述技术方案，进一步地，所述的制备方法是在加压的固定床或间歇反应器中进行的。

9、基于上述技术方案，进一步地，所述的制备方法所用的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正己烷、1,4-二氧六环、水中的一种或两种以上的混合溶液。

10、基于上述技术方案，进一步地，2,5-呋喃二甲醛的浓度为1-200mg/ml。

11、基于上述技术方案，进一步地，所述的负载型金属催化剂包括活性组分和载体，活性组分为金、铂、钯、铱、铑、钌、镍、钴、铜中的一种或两种以上的组合，载体为金属氧化物、碳材料、硅藻土、磷灰石、分子筛中的一种或两种以上的组合。

12、基于上述技术方案，进一步地，所述负载型金属催化剂中的金属元素的质量百分含量为0.2％-20％。

13、基于上述技术方案，进一步地，所述的负载型金属催化剂与2,5-呋喃二甲醛的质量比为1:100-1:0.1。

14、基于上述技术方案，进一步地，所述的负载型金属纳米颗粒催化剂包括活性组分和载体，活性组分为金属纳米颗粒，纳米颗粒尺寸为1-50nm，优选为2-10nm，金属为金、铂、钯、铱、铑、钌、镍、钴、铜中的一种或两种以上的组合，载体为金属氧化物、碳材料、硅藻土、磷灰石、分子筛中的一种或两种以上的组合。

15、基于上述技术方案，进一步地，所述负载型金属催化剂中的金属元素的质量百分含量为1％-50％。

16、基于上述技术方案，进一步地，本申请中所用的术语“纳米颗粒尺寸”是通过扫描电子显微镜(sem)或者透射电子显微镜(tem)所确定的平均尺寸。

17、基于上述技术方案，进一步地，所述的负载型金属纳米颗粒催化剂与2,5-呋喃二甲醇的质量比为1:100-1:0.1。

18、相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

19、1)本发明的两步加氢制备2,5-四氢呋喃二甲醇的方法所用设备简单，易于大规模实施，所用的原料2，5-呋喃二甲醛可由充足的可再生来源(例如果糖，蔗糖)制备。

20、2)本发明的制备2,5-四氢呋喃二甲醇的方法由第一阶段反应和第二阶段反应组成，由于第一阶段和第二阶段所需催化剂和反应条件不同，采用两个阶段可以有效地避免副产物的产生，提高产物选择性。

21、3)本发明的制备2,5-四氢呋喃二甲醇的方法有效地避免了humins生成，提高了催化剂的活性与稳定性。

22、4)本发明的制备2,5-四氢呋喃二甲醇的方法由于较高的转化率，产物易分离。

23、5)本发明的制备2,5-四氢呋喃二甲醇的方法采用生物基原料，环保、清洁。

技术特征：

1.一种2,5-四氢呋喃二甲醇的制备方法，其特征在于，所述的制备方法主要包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中反应温度为100-140℃，氢气压力为1-2mpa，反应时间1-5h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中反应温度为140-180℃，氢气压力为2-4mpa，反应时间2-10h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法是在加压的固定床或间歇反应器中进行的。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法所用的溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、正己烷、1,4-二氧六环、水中的一种或两种以上的混合溶液。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，2,5-呋喃二甲醛的浓度为1-200mg/ml。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的负载型金属催化剂包括活性组分和载体，活性组分为金、铂、钯、铱、铑、钌、镍、钴、铜中的一种或两种以上的组合，载体为金属氧化物、碳材料、硅藻土、磷灰石、分子筛中的一种或两种以上的组合。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述负载型金属催化剂中的金属元素的质量百分含量为0.2％-20％；所述的负载型金属催化剂与2,5-呋喃二甲醛的质量比为1:100-1:0.1。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的负载型金属纳米颗粒催化剂包括活性组分和载体，活性组分为金属纳米颗粒，纳米颗粒尺寸为1-50nm，金属为金、铂、钯、铱、铑、钌、镍、钴、铜中的一种或两种以上的组合，载体为金属氧化物、碳材料、硅藻土、磷灰石、分子筛中的一种或两种以上的组合。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述负载型金属催化剂中的金属元素的质量百分含量为1％-50％；所述的负载型金属纳米颗粒催化剂与2,5-呋喃二甲醇的质量比为1:100-1:0.1。

技术总结
本发明公开了一种2,5‑四氢呋喃二甲醇的制备方法，属于化合物制备技术领域。本发明首先将2,5‑呋喃二甲醛在氢气压力为0.5‑3MPa、反应温度为60‑160℃以及负载型金属催化剂的作用下，制备得到2,5‑呋喃二甲醇，然后将2,5‑呋喃二甲醇在氢气压力为1‑5MPa、反应温度为100‑220℃以及负载型金属纳米颗粒催化剂的作用下制备得到2,5‑四氢呋喃二甲醇。本发明的制备方法具有以下优点：1)容易大规模实施；2)两个阶段所需催化剂和反应条件不同，可以有效地避免副产物的产生，提高产物选择性；3)有效地避免了humins生成，提高了催化剂的活性与稳定性；4)产物易分离，环保、清洁。

技术研发人员：黄家辉,付俊红
受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15