本发明属于化工领域，具体涉及一种催化制备5-羟甲基糠醛的方法。
背景技术：
：5-羟甲基糠醛(5-HMF)由葡萄糖或果糖脱水生成，分子中含有一个呋喃环，一个醛基和一个羟甲基，其化学性质比较活泼，可以通过氧化、氢化和缩合等反应制备多种衍生物，是重要的精细化工原料。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种催化制备5-羟甲基糠醛的方法。本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：一种催化制备5-羟甲基糠醛的方法：在固体催化剂的作用下，在极性溶剂中，将果糖催化转化为5-羟甲基糠醛；所述固体催化剂以镁铝水滑石为前体，改性纳米凹土为载体，前体质量为载体质量的25-45％，将前体和载体研磨混合均匀后于500-700℃煅烧2-4小时即得；所述镁铝水滑石中镁元素与铝元素的摩尔比例为2-3:1，制备方法为：将镁盐和铝盐混合并溶解于去离子水中配制成混合盐溶液；再将沉淀剂溶于去离子水中制得碱溶液；将所得混合盐溶液与碱溶液采用并流方式加入反应容器内，然后在温度为40-80℃、pH为9-11条件下反应30-60分钟，再静置8-16小时，将所得沉淀洗涤至中性，干燥即得。优选地，所述改性纳米凹土制备方法为：取纳米凹土30-40份分散于50-60份质量分数为5-15％的乙二胺四乙酸二钠水溶液中，于40-50℃条件下搅拌1-2小时，再加入5-15份硫酸锌，搅拌20-30min，降温后过滤，干燥即得。优选地，所述改性纳米凹土制备方法为：取纳米凹土35份分散于55份质量分数为10％的乙二胺四乙酸二钠水溶液中，于45℃条件下搅拌1.5小时，再加入10份硫酸锌，搅拌25min，降温后过滤，干燥即得。优选地，所述镁盐为硝酸镁、醋酸镁或硫酸镁；所述铝盐为硝酸铝、醋酸铝或硫酸铝；所述沉淀剂为氢氧化钾、碳酸钾、氢氧化钠和碳酸钠中的一种或几种。优选地，所述极性溶剂为二甲基亚砜。优选地，果糖与极性溶剂的质量比为1:80-120。优选地，固体催化剂占果糖重量的10-20％。优选地，反应温度为120-140℃，反应时间为8-18h。本发明的优点：本发明提供的方法简单易于操作，转化率高；固体催化剂分离后可以反复套用，且反复套用多次后催化效率无明显降低。具体实施方式下面结合实施例进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明保护范围。尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。下述实施例中，镁盐选用硝酸镁，也可使用醋酸镁或硫酸镁；铝盐选用硝酸铝，也可使用醋酸铝或硫酸铝，沉淀剂选用氢氧化钾，也可使用碳酸钾、氢氧化钠或碳酸钠。实施例1：催化制备5-羟甲基糠醛的方法在固体催化剂的作用下，在极性溶剂中，将果糖催化转化为5-羟甲基糠醛。所述极性溶剂为二甲基亚砜，果糖与极性溶剂的质量比为1:100，固体催化剂占果糖重量的15％。反应温度为130℃，反应时间为13h。所述固体催化剂以镁铝水滑石为前体，改性纳米凹土为载体，前体质量为载体质量的35％，将前体和载体研磨混合均匀后于600℃煅烧3小时即得；所述镁铝水滑石中镁元素与铝元素的摩尔比例为2.5:1，制备方法为：将镁盐和铝盐混合并溶解于去离子水中配制成混合盐溶液；再将沉淀剂溶于去离子水中制得碱溶液；将所得混合盐溶液与碱溶液采用并流方式加入反应容器内，然后在温度为60℃、pH为10条件下反应45分钟，再静置12小时，将所得沉淀洗涤至中性，干燥即得。所述改性纳米凹土制备方法为：取纳米凹土35份分散于55份质量分数为10％的乙二胺四乙酸二钠水溶液中，于45℃条件下搅拌1.5小时，再加入10份硫酸锌，搅拌25min，降温后过滤，干燥即得。实施例2：催化制备5-羟甲基糠醛的方法在固体催化剂的作用下，在极性溶剂中，将果糖催化转化为5-羟甲基糠醛。所述极性溶剂为二甲基亚砜，果糖与极性溶剂的质量比为1:80，固体催化剂占果糖重量的10％。反应温度为120℃，反应时间为18h。所述固体催化剂以镁铝水滑石为前体，改性纳米凹土为载体，前体质量为载体质量的25％，将前体和载体研磨混合均匀后于500℃煅烧4小时即得；所述镁铝水滑石中镁元素与铝元素的摩尔比例为2:1，制备方法为：将镁盐和铝盐混合并溶解于去离子水中配制成混合盐溶液；再将沉淀剂溶于去离子水中制得碱溶液；将所得混合盐溶液与碱溶液采用并流方式加入反应容器内，然后在温度为40℃、pH为9条件下反应60分钟，再静置8小时，将所得沉淀洗涤至中性，干燥即得。所述改性纳米凹土制备方法为：取纳米凹土30份分散于50份质量分数为5％的乙二胺四乙酸二钠水溶液中，于40℃条件下搅拌2小时，再加入5份硫酸锌，搅拌20min，降温后过滤，干燥即得。实施例3：催化制备5-羟甲基糠醛的方法在固体催化剂的作用下，在极性溶剂中，将果糖催化转化为5-羟甲基糠醛。所述极性溶剂为二甲基亚砜，果糖与极性溶剂的质量比为1:120，固体催化剂占果糖重量的20％。反应温度为140℃，反应时间为8h。所述固体催化剂以镁铝水滑石为前体，改性纳米凹土为载体，前体质量为载体质量的45％，将前体和载体研磨混合均匀后于700℃煅烧2小时即得；所述镁铝水滑石中镁元素与铝元素的摩尔比例为3:1，制备方法为：将镁盐和铝盐混合并溶解于去离子水中配制成混合盐溶液；再将沉淀剂溶于去离子水中制得碱溶液；将所得混合盐溶液与碱溶液采用并流方式加入反应容器内，然后在温度为80℃、pH为11条件下反应30分钟，再静置16小时，将所得沉淀洗涤至中性，干燥即得。所述改性纳米凹土制备方法为：取纳米凹土40份分散于60份质量分数为15％的乙二胺四乙酸二钠水溶液中，于50℃条件下搅拌1小时，再加入15份硫酸锌，搅拌30min，降温后过滤，干燥即得。实施例4：催化制备5-羟甲基糠醛的方法在固体催化剂的作用下，在极性溶剂中，将果糖催化转化为5-羟甲基糠醛。所述极性溶剂为二甲基亚砜，果糖与极性溶剂的质量比为1:100，固体催化剂占果糖重量的12％。反应温度为130℃，反应时间为13h。所述固体催化剂以镁铝水滑石为前体，改性纳米凹土为载体，前体质量为载体质量的35％，将前体和载体研磨混合均匀后于600℃煅烧3小时即得；所述镁铝水滑石中镁元素与铝元素的摩尔比例为2.5:1，制备方法为：将镁盐和铝盐混合并溶解于去离子水中配制成混合盐溶液；再将沉淀剂溶于去离子水中制得碱溶液；将所得混合盐溶液与碱溶液采用并流方式加入反应容器内，然后在温度为60℃、pH为10条件下反应45分钟，再静置12小时，将所得沉淀洗涤至中性，干燥即得。所述改性纳米凹土制备方法为：取纳米凹土35份分散于55份质量分数为10％的乙二胺四乙酸二钠水溶液中，于45℃条件下搅拌1.5小时，再加入10份硫酸锌，搅拌25min，降温后过滤，干燥即得。实施例5：催化制备5-羟甲基糠醛的方法在固体催化剂的作用下，在极性溶剂中，将果糖催化转化为5-羟甲基糠醛。所述极性溶剂为二甲基亚砜，果糖与极性溶剂的质量比为1:100，固体催化剂占果糖重量的18％。反应温度为130℃，反应时间为13h。所述固体催化剂以镁铝水滑石为前体，改性纳米凹土为载体，前体质量为载体质量的35％，将前体和载体研磨混合均匀后于600℃煅烧3小时即得；所述镁铝水滑石中镁元素与铝元素的摩尔比例为2.5:1，制备方法为：将镁盐和铝盐混合并溶解于去离子水中配制成混合盐溶液；再将沉淀剂溶于去离子水中制得碱溶液；将所得混合盐溶液与碱溶液采用并流方式加入反应容器内，然后在温度为60℃、pH为10条件下反应45分钟，再静置12小时，将所得沉淀洗涤至中性，干燥即得。所述改性纳米凹土制备方法为：取纳米凹土35份分散于55份质量分数为10％的乙二胺四乙酸二钠水溶液中，于45℃条件下搅拌1.5小时，再加入10份硫酸锌，搅拌25min，降温后过滤，干燥即得。实施例6：对比实施例，纳米凹土不改性在固体催化剂的作用下，在极性溶剂中，将果糖催化转化为5-羟甲基糠醛。所述极性溶剂为二甲基亚砜，果糖与极性溶剂的质量比为1:100，固体催化剂占果糖重量的15％。反应温度为130℃，反应时间为13h。所述固体催化剂以镁铝水滑石为前体，纳米凹土为载体，前体质量为载体质量的35％，将前体和载体研磨混合均匀后于600℃煅烧3小时即得；所述镁铝水滑石中镁元素与铝元素的摩尔比例为2.5:1，制备方法为：将镁盐和铝盐混合并溶解于去离子水中配制成混合盐溶液；再将沉淀剂溶于去离子水中制得碱溶液；将所得混合盐溶液与碱溶液采用并流方式加入反应容器内，然后在温度为60℃、pH为10条件下反应45分钟，再静置12小时，将所得沉淀洗涤至中性，干燥即得。实施例7：效果实施例分别测试实施例1-6反应的转化率(％)以及催化剂反复套用五十次后催化效率降低百分值(％)，结果如下。转化率(％)催化效率降低百分率(％)实施例199.85实施例688.547实施例2-5测定结果与实施例1基本一致，不再一一罗列。结果表明，本发明提供的方法简单易于操作，转化率高；固体催化剂分离后可以反复套用，且反复套用多次后催化效率无明显降低。上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。当前第1页1 2 3