以结晶法纯化2,5-呋喃二甲酸的粗产物的溶剂与方法技术

本揭露提供以结晶法纯化2,5‑呋喃二甲酸的粗产物(以下简称cFDCA)的方法，包括：(a)混合2,5‑呋喃二甲酸的粗产物与溶剂，以形成混合物，且溶剂的偶极矩介于3.7D(Debye)至4.1D之间；(b)加热混合物；(c)在步骤(b)后冷却混合物，以析出固体；以及(d1)在步骤(c)后过滤混合物以收集固体的湿饼，并干燥湿饼以得纯化的2,5‑呋喃二甲酸，其中纯化的2,5‑呋喃二甲酸的2,5‑呋喃二甲酸纯度，大于2,5‑呋喃二甲酸粗产物的2,5‑呋喃二甲酸纯度。本发明专利技术的方法简易且温和。

Solvent and Method for Purification of Crude Products of 2,5-Furfuradic Acid by Crystallization

The present disclosure provides a method for purifying crude products of 2,5 -furan dicarboxylic acid (cFDCA) by crystallization, including: (a) mixing crude products of 2,5 -furan dicarboxylic acid with solvents to form mixtures with dipole moments ranging from 3.7D (Debye) to 4.1D; (b) heating mixtures; (c) cooling mixtures after steps (b) to precipitate solids; and (d 1) filtering mixtures after steps (c). The purity of 2,5 furan-dicarboxylic acid was higher than that of 2,5 furan-dicarboxylic acid, the crude product of 2,5 furan-dicarboxylic acid. The method of the invention is simple and mild.

【技术实现步骤摘要】
以结晶法纯化2,5-呋喃二甲酸的粗产物的溶剂与方法
本揭露关于以结晶法纯化FDCA的粗产物的方法，更特别关于其采用的溶剂。
技术介绍
近年来生质材料引起许多关注，其中2,5-呋喃二甲酸(2,5-furandicarboxylicacid，FDCA)具有取代对苯二甲酸(Terephthalicacid，TPA)的潜力。FDCA可与乙二醇(Ethyleneglycol，EG)聚合形成聚酯(polyethylenefuranoate，PEF)，但FDCA中的不纯物2-甲酰基-5-呋喃甲酸(2-formyl-5-furancarboxylicacid，FFCA)的含量将会影响聚酯的分子量以及色度。上述FDCA的结构为而FFCA的结构为现有的FDCA纯化法多采用氢化或氧化，这些方法通常需要高温高压的制程。其他的FDCA纯化法如成盐法会产生许多废水，造成环境负担。综上所述，目前亟需简易温和的FDCA纯化法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以简易且温和纯化FDCA的粗产物的方法。本专利技术的目的还在于提供用于上述方法的溶剂。本揭露一实施例提供以结晶法纯化2,5-呋喃二甲酸的粗产物的溶剂，包括：偶极矩介于3.7D至4.1D之间的一溶剂。本揭露一实施例提供以结晶法纯化2,5-呋喃二甲酸的粗产物的方法，包括：(a)混合2,5-呋喃二甲酸的粗产物与溶剂，以形成一混合物，且溶剂的偶极矩介于3.7D至4.1D之间；(b)加热混合物；(c)在步骤(b)后冷却混合物，以析出固体；以及(d1)在步骤(c)后过滤混合物以收集固体的湿饼，并干燥湿饼以得纯化的2,5-呋喃二甲酸，其中纯化的2,5-呋喃二甲酸的2,5-呋喃二甲酸纯度，大于2,5-呋喃二甲酸粗产物的2,5-呋喃二甲酸纯度。本揭露一实施例提供以结晶法纯化2,5-呋喃二甲酸的粗产物的方法，包括：(a)混合2,5-呋喃二甲酸粗产物与溶剂，以形成混合物，混合物中含有一固体，且溶剂的偶极矩介于3.7D至4.1D之间；以及(d2)过滤混合物以收集固体的湿饼，并干燥湿饼以得纯化的2,5-呋喃二甲酸，其中纯化的2,5-呋喃二甲酸的2,5-呋喃二甲酸纯度，大于2,5-呋喃二甲酸粗产物的2,5-呋喃二甲酸纯度。本专利技术的优点在于：本专利技术仅通过采用特定偶极矩的合适溶剂将FDCA的粗产物进行再结晶，即可提高纯化的FDCA中的FDCA纯度。具体实施方式本揭露一些实施例提供以结晶法纯化FDCA的粗产物的溶剂，其偶极矩介于3.7D至4.1D。在一实施例中，上述溶剂可为二甲基亚砜(Dimethylsulfoxide，DMSO)、二甲基乙酰胺(Dimethylacetamide，DMAC)、乙腈(Acetonitrile)、二甲基甲酰胺(Dimethylformamide，DMF)、2-硝基丙烷(2-Nitropropane)、N-甲基吡咯烷酮(N-Methyl-2-pyrrolidone，NMP)、或上述的组合。在一实施例中，FDCA的粗产物包含80wt％至99wt％的FDCA与0.01wt％至10wt％的FFCA。在一实施例中，FDCA的粗产物包含90wt％至99wt％的FDCA与0.01wt％至10wt％的FFCA。在一实施例中，FDCA的粗产物包含95wt％至99wt％的FDCA与0.01wt％至5wt％的FFCA。若FDCA的粗产物其FDCA纯度过低或FFCA的含量过高，则会导致纯化效率过低。在一些实施例中，以结晶法纯化FDCA的粗产物的方法，包括(a)于室温下混合FDCA的粗产物与上述溶剂，以形成混合物。在一实施例中，上述混合步骤可为搅拌、超音波振荡、或上述的组合。FDCA的粗产物与溶剂之间的重量比例，端视溶剂种类与粗产物中的FDCA纯度而定。下述例子以粗产物的FDCA纯度高达98wt％为例，但本
人士自可采用其他FDCA纯度的粗产物而不限于此。当溶剂为DMSO时，FDCA的粗产物与DMSO之间的重量比例介于1:1至1:10之间。当溶剂为DMAC时，FDCA的粗产物与DMAC之间的重量比例介于1:1至1:15之间。当溶剂为乙腈时，FDCA的粗产物与乙腈之间的重量比例介于1:1至1:15之间。当溶剂为DMF时，FDCA的粗产物与DMF之间的重量比例介于1:1至1:15之间。当溶剂为2-硝基丙烷时，FDCA的粗产物与2-硝基丙烷之间的重量比例介于1:5至1:20之间。当溶剂为NMP时，FDCA的粗产物与NMP之间的重量比例介于1:1至1:10之间。若溶剂的用量过低，将造成纯化效率过低。若溶剂的用量过高，则无法直接得到FDCA的结晶，须藉由浓缩等方式以获得FDCA的结晶。在一实施例中，上述方法亦包含(b)加热混合物，比如将混合物加热到40℃至120℃之间。加热温度端视所用的溶剂而定。当溶剂为DMSO时，步骤(b)的加热温度介于40℃至120℃之间。当溶剂为DMAC时，步骤(b)的加热温度介于40℃至120℃之间。当溶剂为乙腈时，步骤(b)的加热温度介于40℃至80℃之间。当溶剂为DMF时，步骤(b)的加热温度介于40℃至120℃之间。当溶剂为2-硝基丙烷时，步骤(b)的加热温度介于40℃至100℃之间。当溶剂为NMP时，步骤(b)的加热温度介于40℃至120℃之间。在一实施例中，上述方法包括(c)在步骤(b)后冷却混合物至室温，以析出固体。在一实施例中，步骤(c)可控制混合物的冷却速度介于0.1℃/分钟至10℃/分钟之间。在一实施例中，冷却速度可为1℃/分钟。若冷却速度过慢，则结晶时间过长。若冷却速度过快，将造成FDCA纯度较低。在一实施例中，上述方法包括(d1)在步骤(c)后过滤混合物，以收集固体的湿饼，并干燥湿饼以得纯化的FDCA。经步骤(a)至(d1)后所得的纯化的FDCA，其FDCA纯度大于FDCA的粗产物的FDCA纯度。举例来说，纯化的FDCA可包含99wt％至99.9wt％的FDCA与0wt％至0.5wt％的FFCA。步骤(d1)中过滤混合物的步骤可分离滤液与固体。在一实施例中，上述方法可回收步骤(d1)产生的滤液，并将滤液用于下一批次的纯化步骤中步骤(a)的溶剂，而不需另外纯化滤液。另一方面，步骤(d1)所得的纯化的FDCA可与二醇(如乙二醇、丙二醇、或其他合适的二醇)聚合形成聚酯，且聚酯的重均分子量大于或等于20000。若取FDCA的粗产物(FDCA纯度较低)与二醇聚合，则形成的聚酯无法具有这么高的重均分子量。本揭露另一实施例提供以结晶法纯化FDCA的粗产物的方法，包括(a)混合FDCA的粗产物与溶剂，以形成混合物。上述溶剂会溶解FDCA的粗产物，而溶于溶剂中的溶质会再析出形成固体。上述溶解-析出现象在一段时间后会达到平衡，即混合物中的固体组成将趋于稳定。换言之，步骤(a)的溶剂不会完全溶解FDCA的粗产物，即混合物中存在固体。举例来说，步骤(a)可持续1-3小时以达稳定组成的固体。若步骤(a)的时间过短，则固体的组成不均匀且无法提高固体的FDCA纯度，若步骤(a)的时间过长，则会增加时间成本。至于溶剂种类、FDCA的粗产物与溶剂的混合方法、与FDCA的粗产物与溶剂的重量比例均与前述类似，在此不重述。在一实施例中，上述方法亦包括(d2)过滤混合物以收集固体的湿饼，并干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以结晶法纯化2,5‑呋喃二甲酸的粗产物的溶剂，包括：偶极矩介于3.7D至4.1D之间的溶剂。

【技术特征摘要】
2017.10.30 TW 1061373591.一种以结晶法纯化2,5-呋喃二甲酸的粗产物的溶剂，包括：偶极矩介于3.7D至4.1D之间的溶剂。2.如权利要求1所述的以结晶法纯化2,5-呋喃二甲酸的粗产物的溶剂，其中所述溶剂为二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、乙腈、二甲基甲酰胺、2-硝基丙烷、N-甲基吡咯烷酮、或上述的组合。3.如权利要求1所述的以结晶法纯化2,5-呋喃二甲酸的粗产物的溶剂，其中所述2,5-呋喃二甲酸的粗产物包含80wt％至99wt％的2,5-呋喃二甲酸与0.01wt％至10wt％的2-甲酰基-5-呋喃甲酸。4.如权利要求1所述的以结晶法纯化2,5-呋喃二甲酸的粗产物的溶剂，其中所述2,5-呋喃二甲酸的粗产物包含90wt％至99wt％的2,5-呋喃二甲酸与0.01wt％至10wt％的2-甲酰基-5-呋喃甲酸。5.如权利要求1所述的以结晶法纯化2,5-呋喃二甲酸的粗产物的溶剂，其中所述2,5-呋喃二甲酸的粗产物包含95wt％至99wt％的2,5-呋喃二甲酸与0.01wt％至5wt％的2-甲酰基-5-呋喃甲酸。6.一种以结晶法纯化2,5-呋喃二甲酸的粗产物的方法，包括：(a)混合2,5-呋喃二甲酸的粗产物与溶剂，以形成混合物，且所述溶剂的偶极矩介于3.7D至4.1D之间；(b)加热该混合物；(c)在步骤(b)后冷却该混合物，以析出固体；以及(d1)在步骤(c)后过滤该混合物以收集该固体的湿饼，并干燥该湿饼以得纯化的2,5-呋喃二甲酸，其中所述纯化的2,5-呋喃二甲酸的2,5-呋喃二甲酸纯度大于所述2,5-呋喃二甲酸的粗产物的2,5-呋喃二甲酸纯度。7.如权利要求6所述的以结晶法纯化2,5-呋喃二甲酸的粗产物的方法，其中步骤(a)的混合方法包括搅拌、超音波振荡、或上述的组合。8.如权利要求6所述的以结晶法纯化2,5-呋喃二甲酸的粗产物的方法，其中该溶剂为二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、乙腈、二甲基甲酰胺、2-硝基丙烷、N-甲基吡咯烷酮、或上述的组合。9.如权利要求6所述的以结晶法纯化2,5-呋喃二甲酸的粗产物的方法，其中所述2,5-呋喃二甲酸的粗产物包含80wt％至99wt％的2,5-呋喃二甲酸与0.01wt％至10wt％的2-甲酰基-5-呋喃甲酸。10.如权利要求6所述的以结晶法纯化2,5-呋喃二甲酸的粗产物的方法，其中所述2,5-呋喃二甲酸的粗产物包含90wt％至99wt％的2,5-呋喃二甲酸与0.01wt％至10wt％的2-甲酰基-5-呋喃甲酸。11.如权利要求6所述的以结晶法纯化2,5-呋喃二甲酸的粗产物的方法，其中所述2,5-呋喃二甲酸的粗产物包含95wt％至99wt％的2,5-呋喃二甲酸与0.01wt％至5wt％的2-甲酰基-5-呋喃甲酸。12.如权利要求6所述的以结晶法纯化2,5-呋喃二甲酸的粗产...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄英婷，汪进忠，陈招宏，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71