一种FDCA的制备方法及FDCA产品技术

本申请提供了一种FDCA的制备方法及FDCA产品，步骤包括：将金属盐、固体碱、第一氧化剂和水混合，得到催化剂；将所述催化剂、5

【技术实现步骤摘要】
一种FDCA的制备方法及FDCA产品


[0001]本申请涉及化工
，具体涉及一种FDCA的制备方法及FDCA产品。

技术介绍

[0002]2,5
‑
呋喃二甲酸(2,5
‑
furandicarboxylicacid,FDCA)，是一种来源于生物质资源的重要平台化合物，超百种的衍生品使其具有十分重要的应用前景，可以作为合成生物基聚合物的单体。2,5
‑
呋喃二甲酸与对苯二甲酸具有相似的结构，但其具有的呋喃环结构相比苯环更易在自然界中降解，因此可用2,5
‑
呋喃二甲酸来替代对苯二甲酸来合成更环保的高分子聚酯材料。
[0003]在如下文献中，还可以发现更多与上述技术方案相关的信息：
[0004]公开号106890659A的中国专利文件公开了一种高分散负载型纳米金钯双金属催化剂的制备及其催化5
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羟甲基糠醛氧化反应的应用。通过原位生长方法制备出羟基磷灰石和钙铝水滑石杂化复合双载体，再通过离子交换法制备合成得到高分散负载型纳米金钯双金属催化剂。该催化剂在5
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羟甲基糠醛氧化制备2，5
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呋喃二甲酸的反应中具有很好的催化效果，5
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羟甲基糠醛转化率和2,5
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呋喃二甲酸的选择性分别为90
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100％和80
‑
90％。但是该方法中使用的贵金属催化剂成本高昂，且催化剂制备过程较为复杂，使得其难于应用于后期的产业化生产。<br/>[0005]公开号为CN115073404A的中国专利文件公开了一种具有磁性的纳米催化剂用于2,5
‑
呋喃二甲酸的生产，在反应结束后可对催化剂进行磁分离回收与再利用，解决了生产中因纳米催化剂颗粒极细分离困难而带来的能耗问题。但是为了兼顾磁性和催化效果，使得该磁性催化剂的制备过程变得复杂，能耗较高，每次制备和回收使用需要旋蒸除水，再100℃烘干12小时，500℃煅烧2小时，且该催化剂作用下的FDCA的得率并不算高。
[0006]在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中存在如下问题：
[0007]在工业上，2,5
‑
呋喃二甲酸通常采用5
‑
羟甲基糠醛(HMF)为原料在碱性条件下进行催化氧化制备得到，获得的粗品中常含有较多的单甲酸类、酰基类和胡敏素以及盐等杂质。当2,5
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呋喃二甲酸用于高分子聚酯材料的合成时，这些杂质会终止聚酯分子链的增长，影响聚酯性能，并且还会形成发色体，造成2,5
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呋喃二甲酸和聚酯材料着色。

技术实现思路

[0008]鉴于上述问题，需要提供一种提高FDCA纯度的FDCA制备方法，用于解决现有技术存在的FDCA粗品中含较多杂质的问题。
[0009]为实现上述目的，专利技术人提供了一种FDCA的制备方法，步骤包括：
[0010]将金属盐、固体碱、第一氧化剂和水混合，得到催化剂；
[0011]将所述催化剂、5
‑
羟甲基糠醛和水混合，加入第二氧化剂，于25
‑
80℃反应1
‑
10h后，调节pH至1，得到产物FDCA；
[0012]所述固体碱为氧化镁、氢氧化镁、水滑石和碱性分子筛的至少一种。
[0013]具体地，可以在金属盐的水溶液中加入固体碱和第一氧化剂，控制反应温度为30℃，再搅拌1h后抽滤，110℃干燥24h。实际使用时也可以不烘干，以催化剂的原料进行定量。
[0014]金属盐为催化剂原料，提供催化剂所需的金属元素。制备催化剂时采用的氧化剂为第一氧化剂，金属离子与第一氧化剂反应后，变成高价态的金属离子，从而提供了催化活性。
[0015]固体碱起到负载、提供碱性位点的作用。固体碱采用氧化镁、氢氧化镁、水滑石和碱性分子筛的至少一种，上述几种物质均含有镁元素，可以单一使用，也可以组合使用。
[0016]氧化镁、氢氧化镁、水滑石和碱性分子筛起到了催化剂载体的作用。金属盐催化剂颗粒非常细，过滤非常慢。而通过氧化镁、氢氧化镁、水滑石和碱性分子筛负载金属盐催化剂，大大提高了金属盐催化剂与反应液的分离效果。
[0017]其中，氧化镁、氢氧化镁、水滑石和碱性分子筛起到了提供碱性位点的作用，可提高催化剂的活性和催化效率，而且该催化剂只有在碱性条件下才具有催化效果。氧化镁、氢氧化镁、水滑石和碱性分子筛提供的碱性可以使生成的FDCA固体溶解于水中，可避免FDCA固体直接析出并吸附在催化剂表面对催化剂和反应液的接触面积的影响，避免催化剂失活的情况发生。
[0018]更重要的是，加入氧化镁、氢氧化镁、水滑石和碱性分子筛后，得到的FDCA产品为白色，不怕高温不怕空气，不会变黄。这对于后续加工处理具有极大的意义。
[0019]催化剂、5
‑
羟甲基糠醛和水混合，加入第二氧化剂后，于25
‑
80℃反应1
‑
10h后，调节pH至1
‑
3，得到产物FDCA。催化剂、5
‑
羟甲基糠醛和水混合，加入第二氧化剂。5
‑
羟甲基糠醛氧化制备2,5
‑
呋喃二甲酸反应是一个放热反应，如果直接与第二氧化剂混合会放出大量的热，导致HMF的副反应的反应速率加快，FDCA的产品收率大大降低。同时，氧化剂的分解速率也加快，会有喷料的危险。
[0020]5‑
羟甲基糠醛氧化制备2,5
‑
呋喃二甲酸的反应在常温常压下即可进行。反应后调节pH至1
‑
3，FDCA固体析出，可得到FDCA的粗产品。
[0021]区别于现有技术，上述技术方法通过第一氧化剂将金属离子变成高价态的金属离子，固体碱负载金属盐形成催化剂；通过催化剂和第二氧化剂催化氧化5
‑
羟甲基糠醛，制备得到高纯度、高品质的FDCA粗品。本方法所使用的原料廉价易得，催化剂稳定性强、煅烧后可以重复使用并且较易分离，符合产业化的要求，通过本方法制备的FDCA粗品具有颜色浅、盐含量低、原料要求低、固体产品纯度高、生产稳定的特点，可以直接烘干不变黄，不需要冷冻干燥。
[0022]进一步地，所述催化剂中各物质的质量比为：
[0023]金属盐：固体碱：第一氧化剂：水＝1：(0.5
‑
5):(0.5
‑
5)：(5
‑
20)。
[0024]将金属盐、固体碱、第一氧化剂和水的比例控制在上述范围内，得到的催化剂催化效果更佳。
[0025]进一步地，所述5
‑
羟甲基糠醛、催化剂与水的质量比为1：(0.5
‑
3)：(5
‑
15)。其中，水的含量可通过催化剂原料的质量比来计算，也可以将催化剂进行烘干操作，便于计算水的质量。
[0026]进一步地，所述5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种FDCA的制备方法，其特征在于，步骤包括：将金属盐、固体碱、第一氧化剂和水混合，得到催化剂；将所述催化剂、5
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羟甲基糠醛和水混合，加入第二氧化剂，于25
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80℃反应1
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10h后，调节pH至1
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3，得到FDCA粗产品；所述5
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羟甲基糠醛与催化剂、水的质量比为1∶(0.05
‑
0.5)：(2
‑
10)；所述5
‑
羟甲基糠醛与第二氧化剂的摩尔比为1：2
‑
20所述固体碱为氧化镁、氢氧化镁、水滑石和碱性分子筛中的至少一种。2.根据权利要求1所述的FDCA的制备方法，其特征在于，所述催化剂中各物质的质量比为：金属盐：固体碱：第一氧化剂：水＝1：(0.5
‑
5):(0.5
‑
5)：(5
‑
20)。3.根据权利要求1所述的FDCA的制备方法，其特征在于，所述5
‑
羟甲基糠醛、催化剂与水的质量比为1：(0.5
‑
3)：(5
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15...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯希贤，张海峰，李天源，
申请(专利权)人：莆田达凯新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：