本发明涉及有机合成领域，具体的涉及2-甲基呋喃的高效环保制备方法。
背景技术：
糠醛作为一种可再生的生物质能源，通过各种农作物提取的糖类脱水制备。目前，中国每年从生物质中提取的糠醛量约为2.8×105t，主要用于加氢制备糠醇(fol)、2-甲基呋喃(2-mf)、2-甲基四氢呋喃(mthf)、四氢糠醇(thfa)、1-戊醇(1-pentanol)等一系列衍生物。2-甲基呋喃作为糠醛加氢最重要的产物之一，广泛应用于医药合成，另外，由于其高辛烷值被认为是汽油的代替品。
2-甲基呋喃是重要的有机物、医药合成的中间体，广泛应用于医药、农药和高分子领域，2-甲基呋喃加氢后得到的2-甲基四氢呋喃更是化工行业的重要有机溶剂。随着国内外医药和农药等领域的发展，2-甲基呋喃产品的需求量的急剧增加，该产品的市场前景开阔，但市场竞争日趋激烈，节能减排与降低单耗势在必行。
中国专利(cn201110435732.x)公开了一种2-甲基呋喃的制备方法，该方法包括：在选择性加氢反应条件下，在加氢催化剂的存在下，将气相糠醛与氢气在加氢反应器中接触进行加氢反应，将反应产物冷凝并进行有机相和水相的分离，将得到的有机相送入到精馏塔中进行精馏得到2-甲基呋喃，其中，通过热交换将由加氢反应过程中放出的至少部分热量取出作为精馏塔塔釜的热源。该方法能耗低，节能环保。
技术实现要素：
本发明的目的是提供2-甲基呋喃的高效环保制备方法，该方法操作简单，目标产物收率高。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
2-甲基呋喃的高效环保制备方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸铜、硝酸铝溶于去离子水中搅拌至固体溶解，制得混合液；向混合液中加入柠檬酸溶液，搅拌混合，制得溶液a；
(2)将乙醇和环己烷混合搅拌均匀，然后加入油酸、三乙胺，搅拌混合后，最后滴加正硅酸乙酯，搅拌混合后转移至反应釜内在150℃下反应20h，反应结束后，制得含硅的环己烷溶胶；
(3)将步骤(1)制得的溶液a滴加到步骤(2)制得的含硅的环己烷溶胶，边滴加边搅拌，滴加完毕后然后滴加氨水沉淀，沉淀完毕后过滤，并依次用去离子水、无水乙醇洗涤沉淀，干燥，制得催化剂；
(4)将上述制得的催化剂置于高压反应釜中，并将糠醛和异丙醇加入到高压反应釜中，向高压反应釜中预先通入氢气5min，然后继续通入氢气，在2-3mpa，200-280℃下反应，反应结束后冷却至室温，过滤，去除催化剂，制得2-甲基呋喃。
作为上述方案的优选，步骤(1)中，混合液中，铝离子的浓度为3-5mol/l，铜离子的浓度为2-6mol/l。
作为上述方案的优选，步骤(1)中，所述柠檬酸溶液的质量浓度为10-20％。
作为上述方案的优选，步骤(1)中，所述柠檬酸和硝酸铜的摩尔比为1：(3-7)。
作为上述方案的优选，步骤(2)中，所述乙醇、环己烷、油酸、三乙胺、正硅酸乙酯的体积比为1:50:0.5:1:1。
作为上述方案的优选，步骤(2)中，所述正硅酸乙酯的滴加速度为1-3ml/min。
作为上述方案的优选，步骤(3)中，溶液a的滴加速度为2-5ml/l。
作为上述方案的优选，步骤(3)中，所述催化剂，氧化铜和二氧化硅的质量比为(2-6)：1。
作为上述方案的优选，步骤(4)中，所述催化剂：糠醛的质量比为(0.01-0.03)：4。
作为上述方案的优选，步骤(4)中，所述反应的时间为2-10h。
本发明具有以下有益效果：
本发明制得的催化剂以氧化铜和氧化铝为活性组分，以氧化硅为载体，且为了提高催化剂的活性在制备的过程中，首先以硝酸铜、硝酸铝为原料，溶于水中，然后加入柠檬酸溶液，制得溶液a；然后采用溶胶凝胶法制得含硅的环己烷溶胶；
然后将溶液a以一定的速度滴加到含硅溶胶中，通过调节溶液a的滴加速度，来控制沉淀的滴加速度，制得的催化剂催化活性高，孔隙率大，可有效催化加氢反应。本发明公开的方法操作简单，制备成本低，目标产物收率高。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
2-甲基呋喃的高效环保制备方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸铜、硝酸铝溶于去离子水中搅拌至固体溶解，制得混合液；向混合液中加入柠檬酸溶液，搅拌混合，制得溶液a；其中，混合液中，铝离子的浓度为3mol/l，铜离子的浓度为2mol/l；柠檬酸溶液的质量浓度为10％；柠檬酸和硝酸铜的摩尔比为1：3；
(2)将乙醇和环己烷混合搅拌均匀，然后加入油酸、三乙胺，搅拌混合后，最后滴加正硅酸乙酯，搅拌混合后转移至反应釜内在150℃下反应20h，反应结束后，制得含硅的环己烷溶胶；其中，所述正硅酸乙酯的滴加速度为1ml/min；
(3)将步骤(1)制得的溶液a滴加到步骤(2)制得的含硅的环己烷溶胶，边滴加边搅拌，滴加完毕后然后滴加氨水沉淀，沉淀完毕后过滤，并依次用去离子水、无水乙醇洗涤沉淀，干燥，制得催化剂；其中，溶液a的滴加速度为2ml/l；所述催化剂，氧化铜和二氧化硅的质量比为2：1；
(4)将上述制得的催化剂置于高压反应釜中，并将糠醛和异丙醇加入到高压反应釜中，向高压反应釜中预先通入氢气5min，然后继续通入氢气，在2mpa，200℃下反应2h，反应结束后冷却至室温，过滤，去除催化剂，制得2-甲基呋喃；其中，所述催化剂：糠醛的质量比为0.01：4。2-甲基呋喃的收率为97.5％。
实施例2
2-甲基呋喃的高效环保制备方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸铜、硝酸铝溶于去离子水中搅拌至固体溶解，制得混合液；向混合液中加入柠檬酸溶液，搅拌混合，制得溶液a；其中，混合液中，铝离子的浓度为4.6mol/l，铜离子的浓度为5.5mol/l；柠檬酸溶液的质量浓度为20％；柠檬酸和硝酸铜的摩尔比为1：7；
(2)将乙醇和环己烷混合搅拌均匀，然后加入油酸、三乙胺，搅拌混合后，最后滴加正硅酸乙酯，搅拌混合后转移至反应釜内在150℃下反应20h，反应结束后，制得含硅的环己烷溶胶；其中，所述正硅酸乙酯的滴加速度为2.5ml/min；
(3)将步骤(1)制得的溶液a滴加到步骤(2)制得的含硅的环己烷溶胶，边滴加边搅拌，滴加完毕后然后滴加氨水沉淀，沉淀完毕后过滤，并依次用去离子水、无水乙醇洗涤沉淀，干燥，制得催化剂；其中，溶液a的滴加速度为4.5ml/l；所述催化剂，氧化铜和二氧化硅的质量比为5.5：1；
(4)将上述制得的催化剂置于高压反应釜中，并将糠醛和异丙醇加入到高压反应釜中，向高压反应釜中预先通入氢气5min，然后继续通入氢气，在3mpa，270℃下反应5h，反应结束后冷却至室温，过滤，去除催化剂，制得2-甲基呋喃；其中，所述催化剂：糠醛的质量比为0.03：4。2-甲基呋喃的收率为96.9％。
实施例3
2-甲基呋喃的高效环保制备方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸铜、硝酸铝溶于去离子水中搅拌至固体溶解，制得混合液；向混合液中加入柠檬酸溶液，搅拌混合，制得溶液a；其中，混合液中，铝离子的浓度为3.5mol/l，铜离子的浓度为3mol/l；柠檬酸溶液的质量浓度为12％；柠檬酸和硝酸铜的摩尔比为1：4；
(2)将乙醇和环己烷混合搅拌均匀，然后加入油酸、三乙胺，搅拌混合后，最后滴加正硅酸乙酯，搅拌混合后转移至反应釜内在150℃下反应20h，反应结束后，制得含硅的环己烷溶胶；其中，所述正硅酸乙酯的滴加速度为1.5ml/min；
(3)将步骤(1)制得的溶液a滴加到步骤(2)制得的含硅的环己烷溶胶，边滴加边搅拌，滴加完毕后然后滴加氨水沉淀，沉淀完毕后过滤，并依次用去离子水、无水乙醇洗涤沉淀，干燥，制得催化剂；其中，溶液a的滴加速度为3ml/l；所述催化剂，氧化铜和二氧化硅的质量比为3：1；
(4)将上述制得的催化剂置于高压反应釜中，并将糠醛和异丙醇加入到高压反应釜中，向高压反应釜中预先通入氢气5min，然后继续通入氢气，在2.2mpa，220℃下反应4h，反应结束后冷却至室温，过滤，去除催化剂，制得2-甲基呋喃；其中，所述催化剂：糠醛的质量比为0.015：4。2-甲基呋喃的收率为97.5％。
实施例4
2-甲基呋喃的高效环保制备方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸铜、硝酸铝溶于去离子水中搅拌至固体溶解，制得混合液；向混合液中加入柠檬酸溶液，搅拌混合，制得溶液a；其中，混合液中，铝离子的浓度为4mol/l，铜离子的浓度为4mol/l；柠檬酸溶液的质量浓度为14％；柠檬酸和硝酸铜的摩尔比为1：5；
(2)将乙醇和环己烷混合搅拌均匀，然后加入油酸、三乙胺，搅拌混合后，最后滴加正硅酸乙酯，搅拌混合后转移至反应釜内在150℃下反应20h，反应结束后，制得含硅的环己烷溶胶；其中，所述正硅酸乙酯的滴加速度为2ml/min；
(3)将步骤(1)制得的溶液a滴加到步骤(2)制得的含硅的环己烷溶胶，边滴加边搅拌，滴加完毕后然后滴加氨水沉淀，沉淀完毕后过滤，并依次用去离子水、无水乙醇洗涤沉淀，干燥，制得催化剂；其中，溶液a的滴加速度为3.5ml/l；所述催化剂，氧化铜和二氧化硅的质量比为4：1；
(4)将上述制得的催化剂置于高压反应釜中，并将糠醛和异丙醇加入到高压反应釜中，向高压反应釜中预先通入氢气5min，然后继续通入氢气，在2.4mpa，240℃下反应6h，反应结束后冷却至室温，过滤，去除催化剂，制得2-甲基呋喃；其中，所述催化剂：糠醛的质量比为0.02：4。2-甲基呋喃的收率为98.5％。
实施例5
2-甲基呋喃的高效环保制备方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸铜、硝酸铝溶于去离子水中搅拌至固体溶解，制得混合液；向混合液中加入柠檬酸溶液，搅拌混合，制得溶液a；其中，混合液中，铝离子的浓度为4.5mol/l，铜离子的浓度为5mol/l；柠檬酸溶液的质量浓度为16％；柠檬酸和硝酸铜的摩尔比为1：6；
(2)将乙醇和环己烷混合搅拌均匀，然后加入油酸、三乙胺，搅拌混合后，最后滴加正硅酸乙酯，搅拌混合后转移至反应釜内在150℃下反应20h，反应结束后，制得含硅的环己烷溶胶；其中，所述正硅酸乙酯的滴加速度为2ml/min；
(3)将步骤(1)制得的溶液a滴加到步骤(2)制得的含硅的环己烷溶胶，边滴加边搅拌，滴加完毕后然后滴加氨水沉淀，沉淀完毕后过滤，并依次用去离子水、无水乙醇洗涤沉淀，干燥，制得催化剂；其中，溶液a的滴加速度为4ml/l；所述催化剂，氧化铜和二氧化硅的质量比为5：1；
(4)将上述制得的催化剂置于高压反应釜中，并将糠醛和异丙醇加入到高压反应釜中，向高压反应釜中预先通入氢气5min，然后继续通入氢气，在2.6mpa，260℃下反应7h，反应结束后冷却至室温，过滤，去除催化剂，制得2-甲基呋喃；其中，所述催化剂：糠醛的质量比为0.02：4。2-甲基呋喃的收率为99.0％。
实施例6
2-甲基呋喃的高效环保制备方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸铜、硝酸铝溶于去离子水中搅拌至固体溶解，制得混合液；向混合液中加入柠檬酸溶液，搅拌混合，制得溶液a；其中，混合液中，铝离子的浓度为5mol/l，铜离子的浓度为6mol/l；柠檬酸溶液的质量浓度为20％；柠檬酸和硝酸铜的摩尔比为1：7；
(2)将乙醇和环己烷混合搅拌均匀，然后加入油酸、三乙胺，搅拌混合后，最后滴加正硅酸乙酯，搅拌混合后转移至反应釜内在150℃下反应20h，反应结束后，制得含硅的环己烷溶胶；其中，所述正硅酸乙酯的滴加速度为3ml/min；
(3)将步骤(1)制得的溶液a滴加到步骤(2)制得的含硅的环己烷溶胶，边滴加边搅拌，滴加完毕后然后滴加氨水沉淀，沉淀完毕后过滤，并依次用去离子水、无水乙醇洗涤沉淀，干燥，制得催化剂；其中，溶液a的滴加速度为5ml/l；所述催化剂，氧化铜和二氧化硅的质量比为6：1；
(4)将上述制得的催化剂置于高压反应釜中，并将糠醛和异丙醇加入到高压反应釜中，向高压反应釜中预先通入氢气5min，然后继续通入氢气，在3mpa，280℃下反应10h，反应结束后冷却至室温，过滤，去除催化剂，制得2-甲基呋喃；其中，所述催化剂：糠醛的质量比为0.03：4。2-甲基呋喃的收率为98％。
对比例
2-甲基呋喃的高效环保制备方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸铜、硝酸铝溶于去离子水中搅拌至固体溶解，制得混合液；向混合液中加入柠檬酸溶液，搅拌混合，制得溶液a；其中，混合液中，铝离子的浓度为5mol/l，铜离子的浓度为6mol/l；柠檬酸溶液的质量浓度为20％；柠檬酸和硝酸铜的摩尔比为1：7；
(2)将乙醇和环己烷混合搅拌均匀，然后加入油酸、三乙胺，搅拌混合后，最后滴加正硅酸乙酯，搅拌混合后转移至反应釜内在150℃下反应20h，反应结束后，制得含硅的环己烷溶胶；其中，所述正硅酸乙酯的滴加速度为3ml/min；
(3)将步骤(1)制得的溶液a滴加到步骤(2)制得的含硅的环己烷溶胶，边滴加边搅拌，滴加完毕后然后滴加氨水沉淀，沉淀完毕后过滤，并依次用去离子水、无水乙醇洗涤沉淀，干燥，制得催化剂；其中，溶液a的滴加速度为10ml/l；所述催化剂，氧化铜和二氧化硅的质量比为6：1；
(4)将上述制得的催化剂置于高压反应釜中，并将糠醛和异丙醇加入到高压反应釜中，向高压反应釜中预先通入氢气5min，然后继续通入氢气，在3mpa，280℃下反应10h，反应结束后冷却至室温，过滤，去除催化剂，制得2-甲基呋喃；其中，所述催化剂：糠醛的质量比为0.03：4。2-甲基呋喃的收率为69％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。