专利名称：一种制备5-羟甲基糠醛的方法
技术领域：
本发明涉及米用Bransted-Lewis双酸型尚子液体催化生物质糖脱水制备5-轻甲基糠醛，即涉及采用Bransted-Lewis双酸型离子液体催化果糖、葡萄糖和蔗糖等生物质糖高效转化成产物5-羟甲基糠醛的新方法。
背景技术：
5-羟甲基糠醛(HMF)是一种重要的新型平台化合物，可通过加氢、脱氢、酯化、卤化、聚合和水解等反应制备出数百种化学品，并被广泛应用于医药、树脂类塑料、柴油燃料添加物等方面。淀粉、纤维素等生物质水解可生成葡萄糖和果糖等生物质糖，再经过脱水能够制备出HMF。制备HMF常用的催化剂有酸、固体酸、离子交换树脂等。传统酸催化具有副反应多、产品收率偏低、产物分离操作复杂、腐蚀设备和环境污染大等问题；固体超强酸等多相催化剂的制备成本高、易中毒并结焦失活等缺陷；离子交换树脂类催化剂存在分离时易流失、制备重现性差以及传质和扩散阻力大等问题，限制了它们在HMF制备过程中的应用。室温离子液体因其具有分子溶剂性和催化剂特性，且环境友好，被广泛应用于催化和非催化反应中。其中，酸功能化离子液体具有一系列的优点:酸性的调节更容易、更精细，利于其催化机理的研究和作为催化剂的筛选。此外，离子液体还具有液体的流动性、酸位密度高和算强度分布均匀、可循环使用、结构可设计的优点。由此，酸功能化离子液体作为替代传统酸碱催化剂具有极大的应用潜力。酸功能化离子液体催化果糖等生物质糖制备HMF已有文献报道，并在提高转化率、选择性和催化剂循环使用等方面获得了理想效果，但这些文献所采用的离子液体均为Brensted或Lewis酸性的单酸型离子液体。
发明内容
本发明的目的是采用一种催化性能优良的Brensted-Lewis双酸型离子液体为催化剂催化生物质糖制备HMF。本发明涉及一种制备HMF的方法，即一种米用Bronsted-Lewis双酸型尚子液体催化生物质糖制备HMF的方法，其特征在于采用烷基磺酸功能化的Bransted酸性咪唑盐阳离子与Lewis酸性的无机阴尚子构成的Bronsted-Lewis双酸型尚子液体为催化剂，利用两者间的酸强度可调变特性和具有协同催化效应，达到提高HMF产率的目的。反应条件为:水与有机溶剂体积比为1: 5 1: 20，催化剂离子液体、生物质糖(果糖、葡萄糖、蔗糖)质量比为1: 2 1: 10，反应温度160°C 220°C，反应时间5min 60min的条件下，制备HMF0
本发明所使用Bransted-Lewis双酸型催尚子液体结构通式为:
权利要求
1.一种米用Bransted-Lewis双酸型离子液体催化生物质糖制备5-轻甲基糠醒的方法，其特征在于米用烧基磺酸功能化的Bransted酸性咪唑盐阳尚子与Lewis酸性的无机阴尚子构成的Bransted-Le wis双酸型尚子液体为催化剂，利用两者间的酸强度可调变特性和具有协同催化效应，达到提高HMF产率的目的。反应条件为:水与有机溶剂体积比为1: 5 I: 20，催化剂离子液体和生物质糖(果糖、葡萄糖、蔗糖)质量比为1: 2 1: 10，反应温度160°C 220°C，反应时间5min 60min的条件下，制备HMF。
2.如权利要求1所述的方法，Bransted-Lewis双酸型催尚子液体结构通式为:
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于制备HMF所诉的反应条件以蔗糖、葡萄糖和果糖等生物质糖为反应物，催化剂离子液体占反应物的质量20% 50%，反应温度180°C 200°C，反应时间5min 30min为佳。
全文摘要
一种制备5-羟甲基糠醛的方法，即采用双酸型催化剂催化生物质糖制备5-羟甲基糠醛的方法，其特征在于采用烷基磺酸功能化的酸性季铵盐阳离子与Lewis酸性的无机阴离子构成的双酸型化合物为催化剂，利用两者间的酸强度可调变特性和协同催化效应，达到提高HMF产率的目的。反应条件为水与有机溶剂体积比为1∶5～1∶20，催化剂和生物质糖(果糖、葡萄糖、蔗糖)质量比为1∶2～1∶10，反应温度160℃～220℃，反应时间5min～60min的条件下，制备HMF。与现有技术相比1.催化剂具有独特催化特性，且催化性能稳定、易分离、可重复使用。2.工艺简单、三废排放量少。3.原料生物质糖选择范围宽，可使用廉价的蔗糖等生物质糖作为反应物生产高附加值的产品。
文档编号C07D307/46GK103204836SQ201310133179
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月31日 优先权日2013年3月31日
发明者刘仕伟, 李露, 于世涛, 解从霞, 刘福胜, 孔珊珊 申请人:青岛科技大学