一种合成2-呋喃基乙醛酸的绿色方法技术

本发明专利技术提供了一种合成2‑呋喃基乙醛酸的绿色方法，属于医药化工工艺技术领域，该方法包括以下步骤：（1）向反应釜中加入溶剂、呋喃、氯乙酸和Y型沸石分子筛后反应得到2‑呋喃基乙酸；（2）向所得2‑呋喃基乙酸中加入溶剂、四氧化三钴和2,2,6,6‑四甲基哌啶氧化物，然后通入氧气氧化2‑呋喃基乙酸得2‑呋喃基乙醛酸。本发明专利技术提供的合成2‑呋喃基乙醛酸的绿色方法所使用的原料氯乙酸廉价易得，非均相催化剂Y型沸石分子筛和四氧化三钴易于分离回收且能够循环使用，助催化剂2,2,6,6‑四甲基哌啶氧化物有助于提升氧化反应的速率和选择性，氧气做氧化剂绿色环保，使得制备2‑呋喃基乙醛酸的成本和所产生的三废量大大降低，所得2‑呋喃基乙醛酸纯度>99%，收率>90%。

A Green Method for the Synthesis of 2-Furfuryl Glyoxylic Acid

【技术实现步骤摘要】
一种合成2-呋喃基乙醛酸的绿色方法
本专利技术属于医药化工工艺
，具体涉及一种合成2-呋喃基乙醛酸的绿色方法。
技术介绍
头孢呋辛酯是一种口服高效的第二代头孢菌素系头孢呋辛的前体药物，为头孢呋辛的乙酰氧基乙酯；口服后在体内吸收被酯酶水解后而释放出头孢呋辛，可抑制细菌细胞壁合成，阻止细菌生长繁殖，因此具有强大的抗菌作用。呋喃铵盐为合成头孢卡品酯的关键侧链，目前主要是以呋喃为起始原料，经过酰化、氧化、肟化、成盐四步反应得到目标产物。2-呋喃基乙醛酸是制备呋喃铵盐的关键中间体，其已知的合成路线主要有以下几种：（1）CN107573305、CN105330627、CN105254603、CN103145656、CN101538255、CN102952118、CN103923040等均以呋喃为起始原料与乙酸酐反应制备乙酰呋喃，然后在亚硝酸钠的作用下氧化得到2-呋喃基乙醛酸，然而该路线往往会产生大量的高盐高COD废水，环保性较差；（2）CN102010390以糠酸为起始原料，经过氯化得到2-呋喃基甲酰氯，然后与氰化钠发生氰化反应，最后酸性水解得到产品。但该类方法收率较低，且使用了剧毒性化合物氰化钠，工艺操作危险系数较大；（3）CN106032366、CN105198843以糠醛为起始原料，与氢氰酸或硝基甲烷发生加成反应后，再氧化得到目标产物。氢氰酸与糠醛的加成收率较低且氢氰酸为剧毒物质。硝基甲烷与糠醛反应后再进行氧化以制备目标产物的方法具有较好的借鉴价值。因此，设计开发一种新型高效环保且成本较低的2-呋喃基乙醛酸的合成工艺对于呋喃铵盐的生产具有很重要的意义。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于开发一种合成2-呋喃基乙醛酸的绿色方法，本专利技术提供的合成2-呋喃基乙醛酸的绿色方法所使用的原料氯乙酸廉价易得，非均相催化剂Y型沸石分子筛和四氧化三钴易于分离回收且能够循环使用，助催化剂2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物有助于提升氧化反应的速率和选择性，氧气做氧化剂绿色环保，使得制备2-呋喃基乙醛酸的成本和所产生的三废量大大降低，所得2-呋喃基乙醛酸纯度>99%，收率>90%。本专利技术公开了一种合成2-呋喃基乙醛酸的绿色方法，包括以下步骤：（1）向反应釜中加入溶剂、呋喃、氯乙酸和Y型沸石分子筛后搅拌反应，待反应结束后，过滤反应液以回收Y型沸石分子筛，减压蒸馏过滤所得反应液并回收溶剂得2-呋喃基乙酸；（2）向所得2-呋喃基乙酸中加入溶剂、四氧化三钴和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物，并通入一定压力的氧气，升温，待氧化完毕后，过滤反应液以回收四氧化三钴，减压蒸馏过滤所得反应液并回收溶剂得高纯度产品2-呋喃基乙醛酸。进一步，步骤（1）所述溶剂为二氯甲烷，三氯甲烷，四氯化碳，1,2-二氯乙烷中的一种，优选二氯甲烷和三氯甲烷；步骤（1）所述溶剂与呋喃质量比为（2~4）：1，优选（2.5~3）：1。进一步，步骤（1）所述氯乙酸与呋喃质量比为（1.2~1.5）：1，优选（1.3~1.4）：1。进一步，步骤（1）所述Y型沸石分子筛与呋喃质量比为（0.01~0.06）：1，优选（0.025~0.03）：1。进一步，步骤（1）所述反应温度为15~35℃，优选18~25℃；步骤（1）所述反应时间为3~8h，优选4~5h。进一步，步骤（2）所述溶剂为甲醇，乙醇，异丙醇，乙腈，四氢呋喃，丙酮中的一种，优选乙醇和乙腈；步骤（2）所述溶剂与呋喃质量比为（1~4）：1，优选（1.6~2）：1。进一步，步骤（2）所述四氧化三钴为化学还原法制备的四氧化三钴纳米颗粒；所述四氧化三钴与呋喃质量比为（0.001~0.007）：1，优选（0.004~0.005）：1。进一步，步骤（2）所述2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物与呋喃质量比为（0.005~0.03）：1，优选（0.01~0.013）：1。进一步，步骤（2）所述氧气的压力为0.4~1.2MPa，优选0.8~0.9MPa。进一步，步骤（2）所述反应温度为40~70℃，优选45~50℃；步骤（2）所述反应时间为4~10h，优选6~7h。本专利技术公开了一种合成2-呋喃基乙醛酸的绿色方法，包括如下步骤：（1）向反应釜中加入溶剂、呋喃、氯乙酸和Y型沸石分子筛后搅拌反应，待反应结束后，过滤反应液以回收Y型沸石分子筛，减压蒸馏过滤所得反应液并回收溶剂得2-呋喃基乙酸；（2）向所得2-呋喃基乙酸中加入溶剂、四氧化三钴和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物，并通入一定压力的氧气，升温，待氧化完毕后，过滤反应液以回收四氧化三钴，减压蒸馏过滤所得反应液并回收溶剂得高纯度产品2-呋喃基乙醛酸。本专利技术提供的合成2-呋喃基乙醛酸的绿色方法所使用的原料氯乙酸廉价易得，非均相催化剂Y型沸石分子筛和四氧化三钴易于分离回收且能够循环使用，助催化剂2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物有助于提升氧化反应的速率和选择性，氧气做氧化剂绿色环保，使得制备2-呋喃基乙醛酸的成本和所产生的三废量大大降低，所得2-呋喃基乙醛酸纯度>99%，收率>90%。具体实施方式实施例1：步骤（1）:向反应釜中加入200g二氯甲烷、100g呋喃、120g氯乙酸和1.2gY型沸石分子筛，15℃下搅拌反应8h，待反应结束后，过滤反应液以回收Y型沸石分子筛，减压蒸馏过滤所得反应液并回收二氯甲烷得2-呋喃基乙酸；步骤（2）:向所得2-呋喃基乙酸中加入100g甲醇、0.1g四氧化三钴和0.6g2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物，并通入氧气至其压力为0.4MPa，升温至40℃下反应10h，待氧化完毕后，过滤反应液以回收四氧化三钴，减压蒸馏过滤所得反应液并回收甲醇得185.5g2-呋喃基乙醛酸（收率90.13%，纯度99.32%）。实施例2：步骤（1）:向反应釜中加入322g三氯甲烷、124g呋喃、161.2g氯乙酸和3.5gY型沸石分子筛，22℃下搅拌反应6h，待反应结束后，过滤反应液以回收Y型沸石分子筛，减压蒸馏过滤所得反应液并回收三氯甲烷得2-呋喃基乙酸；步骤（2）:向所得2-呋喃基乙酸中加入248g乙醇、0.4g四氧化三钴和1.4g2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物，并通入氧气至其压力为0.7MPa，升温至50℃下反应8h，待氧化完毕后，过滤反应液以回收四氧化三钴，减压蒸馏过滤所得反应液并回收乙醇得236.7g2-呋喃基乙醛酸（收率90.55%，纯度99.37%）。实施例3：步骤（1）:向反应釜中加入307g四氯化碳、96g呋喃、134.4g氯乙酸和4.1gY型沸石分子筛，27℃下搅拌反应5h，待反应结束后，过滤反应液以回收Y型沸石分子筛，减压蒸馏过滤所得反应液并回收四氯化碳得2-呋喃基乙酸；步骤（2）:向所得2-呋喃基乙酸中加入268g乙腈、0.5g四氧化三钴和1.8g2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物，并通入氧气至其压力为0.9MPa，升温至58℃下反应6.5h，待氧化完毕后，过滤反应液以回收四氧化三钴，减压蒸馏过滤所得反应液并回收乙腈得178.3g2-呋喃基乙醛酸（收率90.24%，纯度99.37%）。实施例4：步骤（1）:向反应釜中加入440g1,2-二氯乙烷、110g呋喃、165g氯乙酸和6.6gY型沸石分子筛，35℃下搅拌反应3h，待反应结束后，过滤反应液以回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合成2‑呋喃基乙醛酸的绿色方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）向反应釜中加入溶剂、呋喃、氯乙酸和Y型沸石分子筛后搅拌反应，待反应结束后，过滤反应液以回收Y型沸石分子筛，减压蒸馏过滤所得反应液并回收溶剂得2‑呋喃基乙酸；（2）向所得2‑呋喃基乙酸中加入溶剂、四氧化三钴和2,2,6,6‑四甲基哌啶氧化物，并通入一定压力的氧气，升温，待氧化完毕后，过滤反应液以回收四氧化三钴，减压蒸馏过滤所得反应液并回收溶剂得高纯度产品2‑呋喃基乙醛酸。

【技术特征摘要】
1.一种合成2-呋喃基乙醛酸的绿色方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）向反应釜中加入溶剂、呋喃、氯乙酸和Y型沸石分子筛后搅拌反应，待反应结束后，过滤反应液以回收Y型沸石分子筛，减压蒸馏过滤所得反应液并回收溶剂得2-呋喃基乙酸；（2）向所得2-呋喃基乙酸中加入溶剂、四氧化三钴和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物，并通入一定压力的氧气，升温，待氧化完毕后，过滤反应液以回收四氧化三钴，减压蒸馏过滤所得反应液并回收溶剂得高纯度产品2-呋喃基乙醛酸。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述溶剂为二氯甲烷，三氯甲烷，四氯化碳，1,2-二氯乙烷中的一种；步骤（1）所述溶剂与呋喃质量比为（2~4）：1。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述氯乙酸与呋喃质量比为（1.2~1.5）：1。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述Y型沸石分子筛与呋喃质量比为（0....

【专利技术属性】
技术研发人员：郑庚修，王彬，高令峰，管西博，侯乐伟，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37