一种利用高效催化氧化糠醛和脂肪醇制备呋喃基醛的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物质基糠醛有效利用的方法，尤其涉及一种利用高效催化氧化糠醛和脂肪醇制备呋喃基醛的方法。
【背景技术】
[0002]目前，随着全球石化资源供需矛盾日益突出，寻找和开发一种可以代替石化资源的方法成为化学化工领域面临的重要问题。为了避免给环境造成一定的负担、避免排放任何有害的污染物质，人们都在努力探索能够利用的自然能源来发掘可利用的绿色原料，参见:Y.Roman-Leshkov, J.N.Chheda, J.A.Dumesic, Science, 2006, 312, 1933;C.Zhou, X.Xiaj C.Linj D.Tong, J.Beltraminij Chem.Soc.Rev., 2011，40，5588; J.C.Serrano-Ruizj J.A.Dumesic, Energy Environ.Sc1., 2011，4，830 在地球上生物质是最大的可再生碳资源，以其为原料生产所需化学品来减少矿物资源的消耗已成为化学化工领域的一个发展趋势。
[0003]糠醛作为一种重要的生物质资源历来受到人们的广泛关注，年产量超过200 000吨，参见 B1refineries—Industrial Processes and Products, ed.B.Kammj P.R.Gruber and M.Kammj Wiley-VCHj Weinheimj 2006。利用糖酸缩合来制取咲喃基酸的方法，它不仅保护了生态环境，同时也减少了矿物资源的消耗，糠醛是一种廉价可得产品，可由多缩戊糖在酸的作用下生成戊糖，戊糖再经过环化而来，参见:K.J.ZeitschjThe Chemistry and Technology of Furfural and its Many By- Products, ElsevierScience, 2000; S.Lima, M.Pillingerj A.A.Valentej Catal.Corrnun., 2008，9，2144，因此利用糠醛制取呋喃基醛，是合理利用糠醛的一个重要途径。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对上述技术分析和存在问题，提供一种利用高效催化氧化糠醛和脂肪醇制备呋喃基醛的方法，该制备方法催化剂制作简单用量少、产物收率高且易于分离、反应条件温和、生产成本低、安全无隐患且对环境友好。
[0005]本发明的技术方案:
一种利用高效催化氧化糠醛和脂肪醇制备呋喃基醛的方法，以糠醛为底物、以负载型纳米金为催化剂制备呋喃基醛，具体方法是:将糠醛溶于有机溶剂中，加入负载型纳米金以及助剂，在温度为25-170°C、氧气氛围为0.01-5MP、搅拌转速100-5000转/分条件下，反应1-15小时，通过负载型纳米金选择性地催化氧化糠醛和脂肪醇，制得呋喃基醛。
[0006]所述有机溶剂为C1-C15的脂肪醇，糠醛与有机溶剂的用量比为0.2 g:15 mL。
[0007]所述负载型纳米金采用共沉淀法制备，载体为羟基磷灰石、负载铁的羟基磷灰石、氧化铈、四氧化三铁、四氧化三钴、氧化铌、氧化铝或水滑石；金负载量为l_10wt%，活化温度为400°C，活化时间为3小时；负载型纳米金的加入量为糠醛质量的5-40%。
[0008]所述助剂有碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸铵或氢氧化钠，助剂与糠醛的质量比为 0.004-1:lo
[0009]本发明的优点是:该制备方法简单易操作，副产物少且环境友好。采用负载型纳米金催化剂，条件温和、催化效果好、易于回收且可以重复使用；负载型纳米金催化剂可以高效率、高选择性催化糠醛氧化制备呋喃基醛，产物易于分离、生产成本低，具有显著的技术经济效果，有良好的应用前景。
【具体实施方式】
[0010]下面通过实例对本发明给予进一步的说明。实施例中，所述负载型纳米金采用共沉淀法制备，金负载量为5wt%，活化温度为400°C，活化时间为3小时。
[0011]实施例1:
一种利用高效催化氧化糠醛和脂肪醇制备3- (2-呋喃基)丙烯醛的方法，以糠醛为底物，以乙醇为溶剂，以负载铁的羟基磷灰石为载体的负载型纳米金为催化剂，以氧气为氧源，制备3-(2-呋喃基)丙烯醛，具体方法是:将0.2 g糠醛溶于15 mL乙醇中，负载铁的羟基磷灰石为载体的负载型纳米金0.05克，助剂碳酸钾0.05克，氧气氛围为0.3MP，在温度为140°C、搅拌转速120转/分条件下，反应4小时，通过负载铁的羟基磷灰石为载体的负载型纳米金选择性地催化氧化糠醛和乙醇，制得3- (2-呋喃基)丙烯醛。用气-质联用仪及气相色谱分析反应结果；糠醛的转化率为95.75%，3- (2-呋喃基)丙烯醛的选择性为94.02%。
[0012]实施例2:
一种利用高效催化氧化糠醛和脂肪醇制备3- (2-呋喃基)丙烯醛的方法，以糠醛为底物，以乙醇为溶剂，以四氧化三铁为载体的负载型纳米金为催化剂，以氧气为氧源，制备3- (2-呋喃基)丙烯醛，具体方法是:将0.2 g糠醛溶于15 mL乙醇中，以四氧化三铁为载体的负载型纳米金0.05克，助剂碳酸钾0.05克，氧气氛围为0.3MP，在温度为140°C、搅拌转速120转/分条件下，反应4小时，通过四氧化三铁为载体的负载型纳米金选择性地催化氧化糠醛和乙醇，制得3- (2-呋喃基)丙烯醛。用气-质联用仪及气相色谱分析反应结果；糠醛的转化率为88.76%，3- (2-呋喃基)丙烯醛的选择性为84.34%。
[0013]实施例3:
一种利用高效催化氧化糠醛和脂肪醇制备3- (2-呋喃基)丙烯醛的方法，以糠醛为底物，以乙醇为溶剂，以四氧化三铁为载体的负载型纳米金为催化剂，以氧气为氧源，制备3- (2-呋喃基)丙烯醛，具体方法是:将0.2 g糠醛溶于15 mL乙醇中，以四氧化三铁为载体的负载型纳米金0.05克，助剂氢氧化钠0.05克，氧气氛围为0.3MP，在温度为140°C、搅拌转速120转/分条件下，反应4小时，通过四氧化三铁为载体的负载型纳米金选择性地催化氧化糠醛和乙醇，制得3- (2-呋喃基)丙烯醛。用气-质联用仪及气相色谱分析反应结果；糠醛的转化率为71.89%，3- (2-呋喃基)丙烯醛的选择性为62.51%。
[0014]实施例4:
一种利用高效催化氧化糠醛和脂肪醇制备3- (2-呋喃基)丙烯醛的方法，以糠醛为底物，以乙醇为溶剂，以水滑石为载体的负载型纳米金为催化剂，以氧气为氧源，制备3- (2-呋喃基)丙烯醛，具体方法是:将0.2 g糠醛溶于15 mL乙醇中，以水滑石为载体的负载型纳米金0.05克，助剂碳酸钾0.05克，氧气氛围为0.3MP，在温度为140°C、搅拌转速120转/分条件下，反应4小时，通过以水滑石为载体的负载型纳米金选择