2,5-呋喃二甲酸的制备方法技术

一种2,5‑呋喃二甲酸的制备方法包含步骤(a)，在碱性水溶液及氧化触媒的存在下，使式(I)所示的5‑(酰氧基甲基)呋喃醛化合物与含氧的气体进行氧化反应，形成包含2,5‑呋喃二甲酸盐的溶液，所述氧化触媒包含选自于钌、铑、钯，或上述任意组合的金属；步骤(b)，使所述2,5‑呋喃二甲酸盐转变成2,5‑呋喃二甲酸。

Preparation of 2,5-furandioic acid

【技术实现步骤摘要】
2,5-呋喃二甲酸的制备方法
本专利技术涉及一种2,5-呋喃二甲酸的制备方法，特别是涉及一种在碱性水溶液的存在下并使用包含金属的氧化触媒来制备2,5-呋喃二甲酸的方法，且所述金属选自于钌、铑、钯，或上述任意组合。
技术介绍
2,5-呋喃二甲酸(2,5-furandicarboxylicacid，简称FDCA)是用来取代制备聚苯二甲酸烷基酯的原料中的苯二甲酸化合物，制成聚酯(聚呋喃二甲酸烷基酯)的原料。WO2015056270揭示一种2,5-呋喃二甲酸的制备方法。所述方法包括步骤(i)，使5-羟基甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural，简称HMF)与酰化试剂(acylateagent)进行酰化反应，形成5-酰氧基甲基糠醛(5-acyloxymethylfurfural)；步骤(ii)，在反应溶剂的存在下，使所述5-酰氧基甲基糠醛与氧化剂进行氧化反应，形成5-酰氧基甲基呋喃酸(5-acyloxymethylfurancarboxylicacid)。所述氧化剂选自于硝酸、溴水、次氯酸钠、亚氯酸钠、溴化钠、亚氯酸钾、溴化钾、过氧化氢、高锰酸钾、亚氯酸钠及过氧化氢的组合，或亚氯酸钾及过氧化氢的组合，且所述反应溶剂选自于乙腈、四氢呋喃、乙酸乙酯，或氯仿；步骤(iii)，使所述5-酰氧基甲基呋喃酸与氧化剂进行氧化反应，形成2,5-呋喃二甲酸。所述氧化剂如同步骤(ii)中的氧化剂，且所述氧化反应可以在水或无水下进行。在所述方法中，所述2,5-呋喃二甲酸的产率为70％以上。所述专利案虽能够获得2,5-呋喃二甲酸，但5-羟基甲基糠醛的化学性质不安定且不易纯化、保存及运送，因而造成生产成本增加。此外，需经历多道反应程序，而存在有步骤繁琐，导致高生产成本的问题产生。美国专利公告第US8865921号揭示一种高产率的2,5-呋喃二甲酸的制备方法。所述方法包括在氧化触媒及酸性溶剂的存在下，使5-(乙酰氧基甲基)糠醛[5-(acetoxymethyl)furfural，简称AMF]及5-羟基甲基糠醛与氧化剂在温度为大于140℃下进行氧化反应。所述氧化触媒选自于钴(Co)、锰(Mn)、锆(Zr)、铈(Ce)或溴源。所述溴源例如溴化物。所述酸性溶剂例如单羧酸化合物、单羧酸化合物与有机溶剂的组合，或单羧酸化合物与水的组合等。所述氧化剂例如空气。在所述方法中，所述2,5-呋喃二甲酸的产率为46％至64％。所述专利案虽能够获得2,5-呋喃二甲酸，但单羧酸化合物具有腐蚀性，会造成制程设备被腐蚀，且在高温高压的条件下，会有燃烧爆炸的危险，尤其是，当所述单羧酸化合物为醋酸时。此外，当使用有机溶剂时，因所述有机溶剂于使用后无法直接再利用，而存在有产生大量的废弃溶剂导致环境污染的问题，且还会衍生出废弃物处理费用的问题。美国专利公告第US9388152号揭示一种2,5-呋喃二甲酸的制备方法。所述方法包括在氧化触媒及质子溶剂(proticsolvent)的存在下，使呋喃基-2,5-二甲醛[furan-2,5-dialdehyde，简称DDF]与氧化剂在温度为40℃至60℃下进行氧化反应。所述氧化触媒选自于氯金属盐、溴金属盐、硫酸金属盐，或硝酸金属盐等。所述金属选自于钌(Ru)、锰(Mn)、铬(Cr)、钼(Mo)、锌(Zn)、铁(Fe)、铜(Cu)，或钒(V)等。所述质子溶剂例如水、醇或有机酸等。所述氧化剂例如过氧化氢溶液或过氧醋酸(peraceticacid)等。在所述方法中，所述2,5-呋喃二甲酸的选择率大于70％。所述专利案虽能够获得2,5-呋喃二甲酸，但当质子溶剂为有机酸，因有机酸具有腐蚀性，而存在有制程设备会被腐蚀的问题，且在高温高压的条件下，会有燃烧爆炸的危险，尤其是，当所述有机酸为醋酸时。此外，当质子溶剂为醇时，因醇使用后无法直接再利用，而存在有产生大量的废弃溶剂导致环境污染的问题，且还会衍生出废弃物处理费用的问题。WO2018017382及美国专利公告第US9206149号揭示一种2,5-呋喃二甲酸的制备方法。所述方法包括在氧化触媒及氧化溶剂的存在下，使5-(乙酰氧基甲基)糠醛与含氧的气流在温度为100℃至220℃下进行氧化反应。所述氧化触媒选自于钴化合物、锰化合物，或溴化合物。所述氧化溶剂例如单羧酸化合物，或单羧酸化合物与水的组合等。所述含氧的气流例如氧气或空气。在所述方法中，所述2,5-呋喃二甲酸的产率为88％以上。所述专利案虽能够获得2,5-呋喃二甲酸，但当氧化溶剂为单羧酸化合物，因所述单羧酸化合物具有腐蚀性，而存在有制程设备会被腐蚀的问题，且在高温高压的条件下，会有燃烧爆炸的危险，尤其是，当所述单羧酸化合物为醋酸时。美国专利公告第US8558018号揭示一种2,5-呋喃二甲酸的制备方法。所述方法包括在触媒及有机溶剂的存在下，使5-(乙酰氧基甲基)糠醛与氧在温度为100℃至130℃下进行氧化反应。所述触媒选自于钴(II)盐、锰(II)盐，或铈(III)盐。在所述方法中，所述2,5-呋喃二甲酸的产率为54％。所述专利案虽能够获得2,5-呋喃二甲酸，但所述有机溶剂使用后无法直接再利用，而存在有产生大量的废弃溶剂导致环境污染的问题，且还会衍生出废弃物处理费用的问题。“FromLignocellulosicBiomasstoFuransvia5-AcetoxymethylfurfuralasanAlternativeto5-Hydroxymethylfurfural”,Chemsuschem,2015,8,1179-1188揭示一种2,5-呋喃二甲酸的制备方法。所述方法包括在铂/碳(Pt/C)触媒及饱和碳酸氢钠水溶液的存在下，使5-(乙酰氧基甲基)糠醛与纯氧在温度为70℃下进行2小时的氧化反应。在所述方法中，所述2,5-呋喃二甲酸的产率为82％。所述专利案虽能够获得2,5-呋喃二甲酸，但使用铂及纯氧，存在有生产成本高的问题。此外，纯氧极易引起火灾和爆炸事故，因而在操作上还存在有不安全的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低生产成本的2,5-呋喃二甲酸的制备方法。本专利技术2,5-呋喃二甲酸的制备方法，包含步骤(a)，在碱性水溶液及氧化触媒的存在下，使式(I)所示的5-(酰氧基甲基)呋喃醛化合物与含氧的气体进行氧化反应，形成包含2,5-呋喃二甲酸盐的溶液。所述氧化触媒包含选自于钌、铑、钯，或上述任意组合的金属；步骤(b)，使所述2,5-呋喃二甲酸盐转变成2,5-呋喃二甲酸。R表示氢或C1至C9的烃基(hydrocarbylgroup)。本专利技术的2,5-呋喃二甲酸的制备方法，所述碱性水溶液的pH值范围为7.5至11.5。本专利技术的2,5-呋喃二甲酸的制备方法，在所述氧化反应中，所述氧化触媒呈固态，且所述氧化触媒还包含用来负载所述金属的载体。本专利技术的2,5-呋喃二甲酸的制备方法，所述式(I)所示的5-酰氧基甲基呋喃醛化合物与所述氧化触媒的金属的摩尔比值范围为小于40。本专利技术的2,5-呋喃二甲酸的制备方法，所述载体选自于活性碳、氧化铝，或上述的组合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种2,5-呋喃二甲酸的制备方法，其特征在于包含：/n步骤(a)，在碱性水溶液及氧化触媒的存在下，使式(I)所示的5-(酰氧基甲基)呋喃醛化合物与含氧的气体进行氧化反应，形成包含2,5-呋喃二甲酸盐的溶液，所述氧化触媒包含选自于钌、铑、钯，或上述任意组合的金属；/n

【技术特征摘要】
20181018 TW 1071366741.一种2,5-呋喃二甲酸的制备方法，其特征在于包含：
步骤(a)，在碱性水溶液及氧化触媒的存在下，使式(I)所示的5-(酰氧基甲基)呋喃醛化合物与含氧的气体进行氧化反应，形成包含2,5-呋喃二甲酸盐的溶液，所述氧化触媒包含选自于钌、铑、钯，或上述任意组合的金属；



R表示氢或C1至C9的烃基；
步骤(b)，使所述2,5-呋喃二甲酸盐转变成2,5-呋喃二甲酸。


2.根据权利要求1所述的2,5-呋喃二甲酸的制备方法，其特征在于：所述碱性水溶液的pH值范围为7.5至11.5。


3.根据权利要求1所述的2,5-呋喃二甲酸的制备方法，其特征在于：在所述氧化反应中，所述氧化触媒呈固态，且所述氧化触媒还包含用来负载所述金属的载体。


4.根据权利要求1所述的2,5-呋喃二甲酸的制备方法，其特征在于：所述式(I)所示的5-(酰氧基甲基)呋喃醛化合物与所述氧化触媒的金属的摩尔比值范围为小...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑暐霖，卢信安，
申请(专利权)人：远东新世纪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71