一种呋喃甲醇类化合物氢解催化剂的制备及其应用

本发明属于精细有机化学品领域，具体涉及一种呋喃甲醇类化合物氢解催化剂的制备及其应用。

背景技术：

1、5-甲基糠醛(mf)是5-羟甲基糠醛(hmf)的典型衍生物，近年来在工业和学术界得到越来越多的关注，如作为某些抗癌天然产物和药物的前体、作为有机合成研究的底物、作为农用化学品生产的中间体，此外mf还是生产候选生物燃料的关键中间体。

2、通常，生物质转化为mf需要多个步骤。国内外已经有一些有关5-羟甲基糠醛制备5-甲基糠醛的报道：申请号为cn201410302966.0的中国专利报道了一种催化生物质重整选择性制备5-甲基糠醛的双功能协同催化剂制备以及应用，该催化剂主要由蒙脱土负载金属纳米颗粒组成，以5-羟甲基糠醛为底物，130℃反应16h，可得到5-甲基糠醛产率为90.9％。hirota等人将2-甲基呋喃、光气和n,n-二甲基甲酰胺反应，然后水解反应混合物，开发了高收率制备mf的工艺；但这种途径有一个缺点，即光气是一种有毒的物质其会对环境产生不利影响。sen等人报道了一种以果糖为起始原料直接合成mf的有效方法；其以pd/c为催化剂，在加入hi的情况下，果糖的mf产率为69％。

3、如上所述，以羟甲基糠醛或糖合成mf仍存在很大的挑战，开发一种新型的、绿色的反应途径是非常迫切的。此外，如何避免高活性的醛基加氢，在不添加剩余基团的情况下去除羟基是一个挑战，这些挑战要求通过调节加氢活性来开发选择性加氢催化剂。因此，设计一个新型固体催化剂，使得催化反应可定向完成，选择性的高效生成5-甲基糠醛并且最大限度的完成分离提纯，具有十分重要的研究意义。

技术实现思路

1、针对背景技术所提问题，本发明的目的在于提供一种呋喃甲醇类化合物氢解催化剂的制备及其应用。二硫化钼(mos2)作为一种石油行业广泛采用的加氢催化剂，因其价格相对价廉而具有广阔的应用前景；杨运泉等以不同结构的mos2为催化剂对酚类化合物进行了加氢实验研究，结果表明：mos2的结构取决于制备工艺，而催化剂的活性除与其结构有很大关系外，还受到反应温度的影响。mos2具有比表面积大、活性高等特性，为催化提供了基础条件，在光催化、催化加氢等领域的应用取得了很好的成效。mos2应用于生物质油的催化加氧实验中，获得的精制油具有相对较高的h/c值，由初始生物质原油的2.35增加到3.38，是值得开发的一类加氢催化剂。

2、本发明具体采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种呋喃甲醇类化合物氢解催化剂的制备方法，包括如下步骤：

4、1)以二硫化钼为原料制备少层二硫化钼、多层二硫化钼和纳米孔二硫化钼；

5、其中，采用化学插层法制备少层二硫化钼，采用水热法制备多层二硫化钼和纳米孔二硫化钼；

6、2)分别以步骤1)所制不同二硫化钼为前体，通过过氧化氢氧化制备得到含o端的催化剂。

7、作为优选，步骤2)所述过氧化氢氧化是在30℃条件下进行的。

8、作为优选，步骤2)过氧化氢与二硫化钼的摩尔比为3：1。

9、本发明还提供了上述制备方法得到的催化剂在一步催化呋喃甲醇类化合物氢解反应中的应用。

10、作为优选，所述呋喃甲醇类化合物包括5-羟甲基糠醛、2,5-二羟甲基呋喃、糠醇、5-甲基糠醇、3-羟甲基呋喃、1-苯并呋喃-2-甲醇、2-噻吩甲醇、5-硝基糠醇、5-羟甲基-2-呋喃甲酸、4-羟甲基吡啶。

11、作为优选，一步催化呋喃甲醇类化合物氢解反应为：以呋喃甲醇类化合物作为反应物、异丙醇(ipa)作为反应介质，将反应物、反应介质与所述催化剂混合，于氢气气氛中、70℃条件下进行催化反应。

12、作为优选，所述催化剂为化学插层法合成的含o端的少层二硫化钼催化剂。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、1、本发明提供了一种呋喃甲醇类化合物氢解羟基催化剂的制备方法，制备方法易于操作，所得催化剂催化活性、选择性高，可以多次循环使用。

15、2、本发明工艺制备的催化剂可高效催化呋喃甲醇类化合物氢解转化为精细化工品，它是基于生物质平台化合物合成的，减少了对石油的过度依赖问题。

技术特征：

1.一种呋喃甲醇类化合物氢解催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述呋喃甲醇类化合物氢解催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)所述过氧化氢氧化是在30℃条件下进行的。

3.根据权利要求1所述呋喃甲醇类化合物氢解催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)过氧化氢与二硫化钼的摩尔比为3：1。

4.如权利要求1-3任一项所述制备方法得到的催化剂在一步催化呋喃甲醇类化合物氢解反应中的应用。

5.根据权利要求4所述应用，其特征在于，所述呋喃甲醇类化合物包括5-羟甲基糠醛、2,5-二羟甲基呋喃、糠醇、5-甲基糠醇、3-羟甲基呋喃、1-苯并呋喃-2-甲醇、2-噻吩甲醇、5-硝基糠醇、5-羟甲基-2-呋喃甲酸、4-羟甲基吡啶。

6.根据权利要求4所述应用，其特征在于，一步催化呋喃甲醇类化合物氢解反应为：以呋喃甲醇类化合物作为反应物、异丙醇作为反应介质，将反应物、反应介质与所述催化剂混合，于氢气气氛中、70℃条件下进行催化反应。

7.根据权利要求6所述应用，其特征在于，所述催化剂为化学插层法合成的含o端的少层二硫化钼催化剂。

技术总结
本发明公开了一种呋喃甲醇类化合物氢解催化剂的制备及其应用，属于精细有机化学品领域。本发明采用二硫化钼为原料通过不同方法如水热、化学插层等制得了不同结构的二硫化钼材料，然后将其作为前体经过过氧化氢氧化得到不同的含O端的催化剂。本发明制备的催化剂能够用于一步催化呋喃甲醇类化合物氢解反应，催化活性好、选择性高，为生物质高效催化转化提供了新的思路和方法。

技术研发人员：邓强,唐佳佳
受保护的技术使用者：南昌大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14