一种生物质原料合成呋喃二酸的方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质原料合成呋喃二酸的方法。以木质纤维素为原料，采用固体酸催化剂，首先合成出5‑羟甲基糠醛。采用负载型催化剂，将5‑羟甲基糠醛氧化成呋喃二酸，所得的产物过滤，分离出催化剂和液体产物。本发明专利技术开发了一种由生物质路线生产呋喃二酸的新方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物质制化学品的领域，具体涉及一种非食用生物质原料生产呋喃二酸的方法。
技术介绍
聚对苯二甲酸二甲酯(PET)是一种重要的高分子原料，在世界上广泛应用。现有技术中合成PET以对二甲苯为原料，对二甲苯生产主要以石油为原料。我国是一个石油净进口国，对外的能源依赖度高达60％以上，形势十分严峻。随着这些不可再生的化石能源的逐渐枯竭，充分利用可再生、可降解的资源，通过化学合成的方法使其成为重要的工业原料成为解决资源枯竭和环境污染的有效手段。秸秆类等生物质原料在自然界储量丰富，价格低廉，是重要的生物质资源，通过化学方法可将其合成为高附加值的化学品，成为生物质资源合理利用的重要途径。我国是一个农业大国，年产秸秆大约在7亿吨左右，是一种经济易得的农业废弃物原料。因此，以生物质原料生产呋喃二酸是符合经济和社会可持续发展，减少环境污染的必由之路。呋喃类化合物是一种基于生物质的重要平台小分子。如5-羟甲基糠醛可被直接转化为各种具有经济价值的乙酰丙酸(LA)、2，5一二甲基呋喃(DMF)、2，5-呋喃二甲酸(FDCA)等高附加值化合物，被认为是一种介于生物质化学和石油工业有机化学之间的最具开发潜力的生物质平台化合物。以平台化合物5-羟甲基糠醛为原料，经过一步法合成呋喃二酸是值得尝试的方法。国内外已经有一些关于5-羟甲基糠醛氧化制呋喃二酸的报道，但以木质纤维原料合成呋喃二酸鲜有报道。本专利技术以木质纤维素为原料，经过水解和氧化两个反应步骤，可以得到较高收率的呋喃二酸，从而提供了一条从非食用的生物质合成呋喃二酸的绿色新途径。
技术实现思路
解决的技术问题：本专利技术提出的是一种非食用的生物质原料生产呋喃二酸的新方法，其目的是解决生物质原料高值化利用的问题，其特点是本专利技术结合催化水解、催化氧化等方法耦合，具有反应条件温和、反应工艺绿色等特点。技术方案：一种生物质原料合成呋喃二酸的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)采用固体酸催化剂，在两相体系中，催化生物质原料制备出5-羟甲基糠醛，所得的产物过滤，回收催化剂和液体产物；(2)将步骤1所得液体产物经过滤，吸附杂质，加入含有Pd的双金属催化剂，经过氧化反应，可合成出呋喃二酸。2.根据权利要求1所述的生物质原料合成呋喃二酸的方法，其特征是所述的固体酸催化剂，为FePO4、Sc2(PO4)3的一种。3、根据权利要求1所述的生物质原料合成呋喃二酸的方法，其特征是所述的两相体系，其中一相为水，另一相为四氢呋喃、正丁醇、甲苯、2-丁醇的一种或者两种组分。4、根据权利要求1所述的生物质原料合成呋喃二酸的方法，其特征是所述的负载型金属催化剂，其载体为水滑石、氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化镁、蒙脱土、活性炭、碳纳米管、石墨烯中的一种。5、根据权利要求1所述的生物质原料合成呋喃二酸的方法，其特征是含有Pd的双金属催化剂，其组分为Rh、Ru、Ir、Pt、Au、Cu、Ag、Fe、Co、Ni、Re、Mo的一种或者两种组分。6、根据权利要求1所述的生物质原料合成呋喃二酸的方法，其特征是所述的生物质原料，为小麦秸秆、玉米秸秆、木屑、高粱秸秆、油茶壳、水稻秸秆的一种。有益效果：本专利技术以可再生的生物质为原料，经水解、氧化两个步骤生产呋喃二酸。本专利技术发展了一种以生物质为原料合成呋喃二酸的新途径。具体实施方式实施例1将200mg微晶纤维素，20mgFePO4为催化剂，加入10mL去离子水和30mLTHF，加入3.5gNaCl，160℃反应2小时，反应完过滤，可得到收率高于40％的5-羟甲基糠醛的水溶液。将液体产物中的水蒸干，得到固体粉末。将固体粉末溶于水溶液，加入Pd-Au/HT(1wt％Pd，3.7wt.％Au)，126mgNaOH，50mL去离子水，在转速550r/min，通入60ml/min的O2，60℃下反应360min，可得到收率大于90％的呋喃二酸。实施例2将1g微晶纤维素，50mgFePO4为催化剂，加入10mL去离子水和30mLTHF，加入3.5gNaCl，160℃反应2小时，反应完过滤，可得到收率高于50％的5-羟甲基糠醛的水溶液。将液体产物中的水蒸干，得到固体粉末。将固体粉末溶于水溶液，加入Pd-Au/HT(1wt％Pd，3.7wt.％Au)，126mgNaOH，50mL去离子水，在转速550r/min，通入60ml/min的O2，60℃下反应360min，可得到收率大于90％的呋喃二酸。实施例3将1g小麦秸秆，20mgFePO4和20mgNaH2PO4为催化剂，加入10mL去离子水和30mLTHF，3.5gNaCl，170℃反应2小时，反应完过滤，可得到收率高于42％的5-羟甲基糠醛的水溶液。将液体产物中的水蒸干，得到固体粉末。将固体粉末溶于水溶液，加入Pd-Au/HT(1wt％Pd，5.0wt.％Au)，126mgNaOH，50mL去离子水，在转速550r/min，通入60ml/min的O2，60℃下反应360min，可得到收率大于90％的呋喃二酸。实施例4将1g油茶壳原料，50mgFePO4和20mgNaH2PO4为催化剂，加入10mL去离子水和30mLTHF，加入3.5gNaCl，170℃反应2小时，反应完过滤，可得到收率高于45％的5-羟甲基糠醛的水溶液。将液体产物中的水蒸干，得到固体粉末。将固体粉末溶于水溶液，加入Pd-Au/HT(1wt％Pd，5.0wt.％Au)，126mgNaOH，50mL去离子水，在转速550r/min，通入60ml/min的O2，60℃下反应360min，可得到收率大于90％的呋喃二酸。实施例5将1g玉米秸秆，50mgFePO4和20mgNaH2PO4为催化剂，加入10mL去离子水和30mLTHF，加入3.5gNaCl，170℃反应2小时，反应完过滤，可得到收率高于45％的5-羟甲基糠醛的水溶液。将液体产物中的水蒸干，得到固体粉末。将固体粉末溶于水溶液，加入Pd-Au/HT(1wt％Pd，5.0wt.％Au)，126mgNaOH，50mL去离子水，在转速550r/min，通入60ml/min的O2，60℃下反应360min，可得到收率大于90％的呋喃二酸。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质原料合成呋喃二酸的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)采用固体酸催化剂，在两相体系中，催化生物质原料制备出5‑羟甲基糠醛，所得的产物过滤，回收催化剂和液体产物；(2)将步骤1所得液体产物经过滤，吸附杂质，加入含有Pd的双金属催化剂，经过氧化反应，可合成出呋喃二酸。

【技术特征摘要】
1.一种生物质原料合成呋喃二酸的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)采用固体酸催化剂，在两相体系中，催化生物质原料制备出5-羟甲基糠醛，所得的产物过滤，回收催化剂和液体产物；(2)将步骤1所得液体产物经过滤，吸附杂质，加入含有Pd的双金属催化剂，经过氧化反应，可合成出呋喃二酸。2.根据权利要求1所述的生物质原料合成呋喃二酸的方法，其特征是所述的固体酸催化剂，为FePO4、Sc2(PO4)3的一种。3.根据权利要求1所述的生物质原料合成呋喃二酸的方法，其特征是所述的两相体系，其中一相为水，另一相为四氢呋喃、正丁醇、甲苯、2-丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏海岸，丁宇微，卢頔，谢丽丽，左宋林，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32