一种用于果糖转化为5-羟甲基糠醛的催化剂的制作方法
【专利摘要】本发明涉及多相催化领域，具体涉及一种用于果糖转化为5-羟甲基糠醛的催化剂，其制备方法及采用该催化剂的果糖转化为5-羟甲基糠醛的方法。本发明的催化剂是采用磺酸基功能化离子液体和甲基三氯硅烷制备而成的。所制备的催化剂催化活性高、反应条件温和且可重复利用。
【专利说明】一种用于果糖转化为5-羟甲基糠醛的催化剂
【技术领域】
[0001] 本发明涉及多相催化领域，具体涉及一种用于果糖转化为5-羟甲基糠醛的催化 齐U，其制备方法及采用该催化剂的果糖转化为5-羟甲基糠醛的方法。
【背景技术】
[0002] 由于不可再生资源（如石油、煤和天然气）日趋枯竭，能源短缺问题迫在眉睫，发 展可再生能源成为了研究者研究的主要方向。我国树木、草等可再生生物质较为丰富，这些 生物质中含有大量的纤维素、木质素，若能低值高效的开发这些生物质能源，对我国的经济 发展具有重要的意义。
[0003] 5-羟甲基糠醛（5-HMF)因其具有较活泼的羟基和醛基官能团，可转化为一系列重 要的化工产品。例如，5-HMF可以转化得到乙酰丙酸、2, 5-二甲基呋喃等衍生物。5-HMF可 由纤维素、木质素经降解转化得到。纤维素降解产物是果糖，因此由果糖到5-HMF的制备成 为关键步骤之一。
[0004] 由果糖制备5-HMF已经有一些文献报道：中国专利CN200710158825. 6公开了一 种制备5-HMF的方法，该方法以离子液体1-甲基-3-烷基咪唑溴等为反应溶剂，以酸性离 子液体（咪唑硫酸氢盐、1-甲基-3- 丁基咪唑硫酸氢盐）、无机酸（盐酸、硝酸、磷酸）和有 机酸（甲酸、乙酸、柠檬酸）为催化剂，催化果糖生产5-HMF。该方法的缺点：离子液体粘度 大、价格昂贵，并且盐酸、硫酸等无机酸对设备腐蚀较为严重，不易工业化生产。申请号为 CN200810011726.X的中国专利公开了一种制备5-HMF的方法，该专利以饱和氯化钠-正丁 醇体系为反应溶剂，磷鹤酸为催化剂，将果糖转化为5-HMF。该方法的缺点：催化剂磷鹤酸 不易回收，且产物收率不是很高。申请号为201110376665. 9的专利公开了一种以木质素作 为集体通过碳化-磺化法合成催化剂，并将其用于果糖与葡萄糖脱水制备5-HMF的方法，产 率可达到84%和68%。该方法缺点能量输入大，资源利用率低，且产生大量废酸。
[0005] 总之，目前由果糖制备5-HMF还存在环境不友好、效率低、难产业化等问题。因此 如何在环境友好体系下，采用可循环使用的催化剂，低值高效的合成目标产物5-HMF是我 们亟待解决的问题。
【发明内容】
[0006] 为了解决目前的由果糖制备5-HMF的催化剂所存在的上述问题，本发明提供一种 用于果糖转化为5-羟甲基糠醛的催化剂，其制备方法及采用该催化剂的果糖转化为5-羟 甲基糠醛的方法。
[0007] 为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
[0008] -种用于果糖转化为5-羟甲基糠醛的催化剂，所述催化剂的结构式为：
[0009]
【权利要求】
1. 一种用于果糖转化为5-羟甲基糠醛的催化剂，其特征在于，所述催化剂的结构式 为：
结构式中=IL-SO3H为磺酸基功能化离子液体。
2. 根据权利要求1所述的一种用于果糖转化为5-羟甲基糠醛的催化剂，其特征在于， 所述IL-SO3H的结构通式为：
其中R为CV4, n为3-4, X为无机酸根阴离子。
3. 根据权利要求2所述的一种用于果糖转化为5-羟甲基糠醛的催化剂，其特征在于， 所述X为硫酸氢根、氯、溴或醋酸根。
4. 一种根据权利要求1所述的一种用于果糖转化为5-羟甲基糠醛的催化剂的制备方 法，其特征在于，包括以下步骤：将0. 5-2mL浓度为0. 005-0. lmol/L的IL-SO3H水溶液加入 到50mL液体石錯中，超声I-IOmin,然后在室温下静止I-IOmin,重复超声和静止5次,然后 再加入10-50mL浓度为0. 1-lmol/L的甲基三氯硅烷的异辛烷溶液，并在室温下搅拌，同时 以0. 5-2L/min的速率通入水蒸气，反应2-8h，最后抽滤，所得固体在60-KKTC下干燥20h 以上得催化剂。
5. -种采用权利要求1所述的催化剂将果糖转化为5-羟甲基糠醛的方法，其特征在 于，将所述催化剂与果糖按照质量比为1:2-1:20的比例并和溶剂一起，投入到配有搅拌 器、温度计的反应容器中，加热搅拌反应；溶剂为二甲亚砜、N，N二甲基乙酰胺、N，N二甲基 甲酰胺或正丁醇，反应温度50-150°C，反应时间5-480min，得到含有5-羟甲基糠醛的混合 物。
【文档编号】C07D307/46GK104324748SQ201410469366
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】肖文军, 彭家建, 徐大鹏, 蒋剑雄, 厉嘉云, 白赢 申请人:杭州师范大学