一种用于制备5‑羟甲基糠醛的固载化离子液体催化剂及其制备的制作方法

文档序号:12147477阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于制备5-羟甲基糠醛的固载化离子液体催化剂,其特征在于:是将酸性功能化离子液体固载在载体中得到,其中离子液体在载体上的负载量为5%~30%。

2.根据权利要求1所述用于制备5-羟甲基糠醛的固载化离子液体催化剂,其特征在于:所述载体为分子筛或多壁碳纳米管,所述分子筛为SBA-15、NaY、MCM-41、MCM-22或ZSM-5中一种以上,所述多壁碳纳米管为羧基化的多壁碳纳米管;

所述酸性功能化离子液体由阳离子和阴离子构成,所述阳离子为侧链带有磺酸基或羧酸基的咪唑盐类阳离子;

所述阴离子为硫酸氢根阴离子或氯离子。

3.根据权利要求1~2任一项所述用于制备5-羟甲基糠醛的固载化离子液体催化剂的制备方法,其特征在于:包括以下三种方法:

方法a为:(a-1)以有机溶剂为反应介质,将咪唑类化合物与卤代烷基烷氧基硅烷进行反应,旋蒸,得到前驱体I;

(a-2)以有机溶剂1为反应介质,将前驱体I与卤代烷基羧酸进行反应,旋蒸,得到离子液体a;在有机溶剂2中,将载体与离子液体a进行加热搅拌,过滤,洗涤,干燥,得到固载化离子液体催化剂;

方法b为:(b-1)以有机溶剂为反应介质,将咪唑类化合物与卤代烷基烷氧基硅烷进行反应,旋蒸,得到前驱体I;

(b-2)将前驱体I与磺酸内酯进行反应,旋蒸,得到前驱体II;

(b-3)将前驱体II、浓硫酸以及载体进行反应,得到固载化离子液体催化剂;

方法c为:(c-1)在有机溶剂中,将咪唑类化合物和载体进行搅拌混合,加入磺酸内酯进行反应,过滤,洗涤,得到粗产物;

(c-2)将粗产物溶解在有机溶剂中,加入浓硫酸,加热反应,过滤洗涤,干燥,得到固载化离子液体催化剂。

4.根据权利要求3所述用于制备5-羟甲基糠醛的固载化离子液体催化剂的制备方法,其特征在于:所述方法a、方法b和方法c中咪唑类化合物为咪唑、N-甲基咪唑、N-乙基咪唑、N-丙基咪唑中一种以上;

所述方法b和方法c中磺酸内酯为1,3-丙烷磺酸内酯或1,4-丁烷磺酸内酯中一种以上;

所述方法a和方法b中卤代烷基烷氧基硅烷为3-氯丙基三乙氧基硅烷或3-氯丙基三甲氧基硅烷中一种以上;

所述方法a中卤代烷基羧酸为氯乙酸或氯丙酸中一种以上;

所述方法a中有机溶剂1为常规有机溶剂。

5.根据权利要求3所述用于制备5-羟甲基糠醛的固载化离子液体催化剂的制备方法,其特征在于:所述方法c的步骤(c-1)中加入磺酸内酯进行反应的反应条件为于50~65℃下反应8~12h;

所述方法c的步骤(c-2)中加热反应的条件为于50~65℃下反应8~24h;

所述方法a中步骤(a-1)和方法b中步骤(b-1)的反应条件为于60~100℃反应12~24h;

所述方法a的步骤(a-2)中前驱体I与卤代烷基羧酸进行反应的反应条件为于50~65℃下反应8~24h;所述载体与离子液体a进行加热搅拌的条件为于90~120℃下搅拌24~48h;

所述方法b的步骤(b-2)中所述前驱体I与磺酸内酯进行反应的反应条件为于40~65℃下反应8~24h。

6.根据权利要求3所述用于制备5-羟甲基糠醛的固载化离子液体催化剂的制备方法,其特征在于:所述步骤(b-3)具体步骤为:在冰浴的条件下,将浓硫酸加入前驱体II中,升温反应,得到离子液体b;在有机溶剂3中,将载体与离子液体b进行加热搅拌,过滤,洗涤,干燥,得到固载化离子液体催化剂;

或者所述步骤(b-3)具体步骤为:将前驱体II与载体在有机溶剂4中加热搅拌,过滤,洗涤,得到粗产物;将粗产物分散在有机溶剂5中,冰浴条件下,加入浓硫酸,加热反应,过滤,洗涤,干燥,得到固载化离子液体催化剂。

7.根据权利要求6所述用于制备5-羟甲基糠醛的固载化离子液体催化剂的制备方法,其特征在于:步骤(b-3)中所述升温反应的条件为于50~60℃下反应12~24h;所述载体与离子液体b进行加热搅拌的条件为于80~120℃下搅拌24~48h;

步骤(b-3)中所述前驱体II与载体在有机溶剂4中加热搅拌的条件为于90~120℃下搅拌24~48h;所述加热反应的条件为于50~65℃下反应8~24h;

所述有机溶剂4为常规有机溶剂;所述有机溶剂5为常规有机溶剂;所述有机溶剂3为常规有机溶剂。

8.根据权利要求3所述用于制备5-羟甲基糠醛的固载化离子液体催化剂的制备方法,其特征在于:所述方法a和方法b中咪唑类化合物:卤代烷基烷氧基硅烷的摩尔比为1:(1~1.2);

所述方法a中咪唑类化合物:卤代烷基羧酸的摩尔比为1:(1~1.2);所述方法a中咪唑类化合物的摩尔用量与载体质量比为(0.01~0.7)mol:(1~5)g;

所述方法b中咪唑类化合物:磺酸内酯:硫酸的摩尔比为1:(1~1.2):(1~1.2);所述方法b中咪唑类化合物的摩尔用量与载体质量比为(0.01~0.7)mol:(1~5)g;

所述方法c中咪唑类化合物与磺酸内酯的摩尔比为1:(1~2.2);所述咪唑类化合物与硫酸的摩尔比为1:(1~1.2);所述咪唑类化合物的摩尔用量与载体质量比为(0.01~0.7)mol:(1~5)g。

9.根据权利要求1~2任一项所述用于制备5-羟甲基糠醛的固载化离子液体催化剂的应用,其特征在于:所述固载化离子液体催化剂用于制备HMF的方法为:将底物生物质、催化剂和溶剂置于反应釜中加热反应,得到HMF;所述催化剂为上述固载化离子液体催化剂。

10.根据权利要求9所述应用,其特征在于:所述底物生物质:溶剂:催化剂的用量为(0.1~1.0)g:(5~15)ml:(25~100)mg,所述反应温度为80℃~120℃,反应时间为0.5h~3h;

所述生物质为葡萄糖或果糖中一种以上,但不限于此;所述溶剂为甲基异丁基酮与水的混合物、二甲亚砜、异丙醇中一种以上。

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