【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种5-羟甲基糠醛的制备方法，属于5-羟甲基糠醛的制备合成领域。
技术介绍
1、纤维素是地球上最丰富的有机聚合物，是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，是组成植物细胞壁的主要成分。是自然界中分布最广、储量最大的天然高分子材料，具有生物相容性好、可再生和可生物降解等优势。通过光合作用，植物每年可合成的纤维素有数亿万吨。纤维素衍生物是以纤维素高分子中的羟基与化学试剂发生酯化或醚化反应后的生成物。按照反应生成物的结构特点可以将纤维素衍生物分为纤维素醚和纤维素酯以及纤维素醚酯三大类。从可再生的生物质资源制备化学品不仅可以缓解石油资源日益紧张的危机，而且基于生物基化学品特有的结构特性为人们开发新材料提供了创新的源动力。在“双碳目标”的引领下，生物基材料正逐步成为全球科技创新和经济发展的一个新产业方向之一。以5-羟甲基糠醛(hmf)为平台化合物，进而转化为其他高附加值衍生物的生物基化学品合成路线是未来的发展方向。
2、5-羟甲基糠醛的生产过程主要是通过酸催化碳水化合物脱水，这些碳水化合物包括：葡萄糖、果糖、纤维素和蔗糖。传统合成5-hmf的原料主要是果糖，其原料成本较高。与此同时，虽然催化转化碳水化合物的过程已经较为成熟，但由于5-羟甲基糠醛的反应活性较高，在水体系中很容易进一步发生副反应，形成多聚体或黑腐物，这些副产品的生成会导致该反应的选择性较低，同时会导致设备腐蚀和堵塞，难以清理，使得反应难以进行，设备的维护和使用成本大大提升，经济效益较差。同时，在水体系下合成5-羟甲基糠醛也会产生较多的污水和废水，这部分污水
技术实现思路
1、根据本申请的一个方面，提供一种制备5-羟甲基糠醛的方法，特别是球磨法或者是在固相无水体系中。作为一种实施方式，该方法包括以下步骤：将含有纤维素、催化剂和无机盐的固相反应体系，与有机溶剂相直接混合，在反应器中研磨状态下反应，得到所述5-羟甲基糠醛。作为一种实施方法，该方法包括将纤维素、催化剂和无机盐这三者在固相混合的状态下，与有机溶剂相直接混合，在球磨反应器中研磨反应，得到所述5-羟甲基糠醛。固相中生成的5-羟甲基糠醛，在反应过程中转移到有机溶剂相中，例如球磨过程中或者搅拌过程中。有效的提高了反应的转化率和选择性，避免了含水体系中5-羟甲基糠醛会发生的副反应。本方法中使用的合成5-羟甲基糠醛的体系具有较大的经济效益，体系成本较低，对环境污染小，操作简单，易于重复，设备维护成本低，能高效的生产高纯度的5-羟甲基糠醛。
2、本申请提供了一种5-羟甲基糠醛的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
3、将含有纤维素、催化剂和无机盐的固相反应体系，与有机溶剂相直接混合，在反应器中研磨状态下反应，得到所述5-羟甲基糠醛；
4、所述纤维素选自纤维素醚、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素中的至少一种；
5、所述催化剂选自溶于水的酸、固体酸催化剂、离子液体、烷氧基铝、苯氧基铝、锡酸四丁酯、烷氧基钛、烷氧基锆、亚锑酸乙酯、亚锑酸丁酯中的至少一种；
6、所述无机盐选自卤素化合物、硼化物、硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐中的至少一种；
7、所述有机溶剂选自四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、脂肪酯类化合物、芳香酯类化合物、环酯类化合物、酮类化合物中的至少一种。
8、可选地，所述固相反应体系中的含水量小于0.01-1wt％。
9、可选地，所述固相反应体系中，除了纤维素、催化剂和无机盐自身携带的微量或者痕量的水或者自身为水溶液形式存在，不额外加入水。
10、可选地，所述溶于水的酸为易溶于水的酸。
11、可选地，所述溶于水的酸选自磷酸、盐酸、硫酸、硼酸、对甲苯磺酸中的至少一种；
12、所述固体酸催化剂选自阳离子交换树脂、具有酸性位的分子筛、硫化物、天然粘土矿、无定形氧化物、金属有机骨架材料中的至少一种；
13、所述离子液体选自咪唑类离子液体、吡啶类离子液体、季铵盐类离子液体、季鏻盐类离子液体中的至少一种。
14、可选地，所述阳离子交换树脂包括磺酸树脂；
15、所述天然粘土矿包括高岭土；
16、所述具有酸性位的分子筛选自zsm-5分子筛、ts-1分子筛、13x分子筛、y分子筛中的一种；
17、所述金属有机骨架材料包括金属有机骨架材料mil-125；
18、所述离子液体选自1-羟乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-羟乙基-3-甲基咪唑对甲苯磺酸盐、1-羟乙基-2,3-二甲基咪唑氯盐、1-羟乙基-2,3-二甲基咪唑对甲苯磺酸盐、1-羟乙基-2,3-二甲基咪唑硝酸盐、1-羟乙基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐中的一种。
19、可选地，所述卤素化合物选自氯化钠、氟化钠、氯化镁、氯化钙、氯化钡、氯化铬、氯化铁、氯化铜、氯化铝、溴化钠、溴化钙、溴化镁中的至少一种；
20、所述硼化物选自氟化硼、硼化镁、硼化钛、硼化铬、硼化钙中得至少一种；
21、所述硅酸盐选自硅酸钠、硅酸钙、硅酸镁、硅酸铵中的至少一种；
22、所述铝酸盐选自铝酸钠、铝酸钙、铝酸镁、铝酸铵中的至少一种；
23、所述磷酸盐选自磷酸钠、磷酸钙、磷酸镁、磷酸铵中的至少一种；
24、可选地，所述盐酸为35.0～40.0wt％的盐酸溶液。
25、可选地，所述硫酸为95.0～99.0wt％的浓硫酸。
26、可选地，所述脂肪酯类化合物为乙酸乙酯和/或碳酸二甲酯；所述芳香酯类化合物为乙酸苯酯；所述环酯类化合物为糠酸甲酯；所述酮类化合物选自甲基异丁基酮、环己酮、异佛尔酮中的至少一种。
27、可选地，所述纤维素和所述无机盐的质量比为0.5～10：1～20；
28、可选地，所述纤维素和所述无机盐的质量比5～10：5～20。
29、可选地，所述纤维素和所述无机盐的质量比8～10：6～20；
30、可选地，所述纤维素和所述无机盐的质量比为5～10：10～20；
31、可选地，所述纤维素和所述无机盐的质量比10：15～20。
32、可选地，所述纤维素和所述催化剂的质量比为0.5～10：0.01～1；
33、可选地，所述纤维素和所述催化剂的质量比为8～10:0.01～1；
34、可选地，所述纤维素和所述催化剂的质量比为10:0.01～1。
35、可选地，所述无机盐和所述有机溶剂相的质量比为0.5～10：1～50。
36、可选地，所述无机盐和所述有机溶剂相的质量比为0.5～10：1～20。
37、可选地，所述无机盐和所述有机溶剂相的质量比为5～10:5～50。
38、可选地，所述无机本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种5-羟甲基糠醛的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶于水的酸选自磷酸、盐酸、硫酸、硼酸、对甲苯磺酸中的至少一种；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述阳离子交换树脂包括磺酸树脂；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素和所述无机盐的质量比为0.5～10：1～20。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素和所述催化剂的质量比为0.5～10：0.01～1。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无机盐和所述有机溶剂相的质量比为0.5～10：1～50。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应的条件包括：反应温度为30～180℃，反应时间为2～10小时；
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂相经减压蒸馏，得到所述5-羟甲基
...【技术特征摘要】
1.一种5-羟甲基糠醛的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶于水的酸选自磷酸、盐酸、硫酸、硼酸、对甲苯磺酸中的至少一种；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述阳离子交换树脂包括磺酸树脂；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素和所述无机盐的质量比为0.5～10：1～20。
6.根据权利要求1所述的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：邢嘉成，吴浔，徐云鹏，刘中民，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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