【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。棉花、亚麻、芋麻和黄麻部含有大量优质的纤维素。麻、麦秆、稻甘蔗渣等，都是纤维素的丰富来源。纤维素是重要的造纸原料。此外，以纤维素为原料的产品也广泛用于塑料、炸药、电工及科研器材等方面。食物中的纤维素(即膳食纤维)对人体的健康也有着重要的作用。从纤维素出发制备5-羟甲基糠醛是一种重要的反应路径。5-羟甲基糠醛是农副产品深加工的重要平台生物基化合物。作为一种重要且多用途的生物质基平台化合物，5-羟甲基糠醛可被转化为多种高附加值化学品，如乙酰丙酸、2，5-二甲基呋喃、2，5-呋喃二甲酸、2，5-呋喃二甲醇、γ-戊内酯、5-氨基乙酰丙酸等，而这些化学品可进一步作为化石燃料替代品、燃料添加剂或作为聚合物单体或医药产品等进行应用。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。
2、中国5-羟甲基糠醛生产企业较少，基本上采用实验室生产方法生产，产能规模均较小，5-羟甲基糠醛也并非企业的主要经营品类，重视程度不高，多数企业是小规模生产，待出售完后再生产另一批。这是由于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。虽然催化转化碳水化合物的过程
技术实现思路
1、根据本申请的一个方面，提供一种固相无水体系制备5-羟甲基糠醛的方法，特别是球磨法。作为一种实施方案，该方法包括以下步骤：将含有纤维素、催化剂和多孔材料的固相反应体系，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，特别地，该方法包括将纤维素、催化剂和多孔材料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。多孔材料有效吸附果纤维素反应过程中生成的水，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。同时，多孔材料具有较大的比表面积，可以更好地分散反应原料。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、催化剂和多孔材料的固相反应体系，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、亚锑酸乙酯和亚锑酸丁酯中的至少一种；
5、所述纤维素选自纤维素醚、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素和羧甲基纤维素中的至少一种；
6、所述的多孔材料选自分子筛、活性炭、介孔材料和金属有机骨架材料中的至少一种；
7、所述有机溶剂相选自四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、脂肪酯类、芳香酯类环酯类和酮类中的至少一种。
8、可选地，所述固相反应体系中的含水量小于0.001-1wt％。
9、可选地，所述固相反应体系中，除了纤维素、催化剂和多孔材料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、硼酸和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、无定形氧化物和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、季铵盐类离子液体和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分子筛和y分子筛中的至少一种；
17、所述金属有机骨架材料包括金属有机骨架材料mil-125；
18、所述离子液体包括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和1-羟乙基-2,3-二甲基咪唑六氟磷酸盐中的一种。
19、可选地，所述分子筛选自zsm-5分子筛、y型分子筛、13x型分子筛、ts-1分子筛、a型分子筛、mor型沸石分子筛、eab型沸石分子筛、sapo-34分子筛、sapo-22分子筛和mcm-22分子筛中的至少一种；
20、所述活性炭选自煤质炭、椰壳炭和木质炭中的至少一种；
21、所述介孔材料选自介孔二氧化硅、介孔氧化铝、mcm-41和sba-15中的至少一种；
22、所述金属有机骨架材料选自mil-101、mil-125、mil-53和sifsix中的至少一种。
23、可选地，所述盐酸为35.0～40.0wt％的盐酸溶液。
24、可选地，所述硫酸为95.0～99.0wt％的浓硫酸。
25、可选地，所述纤维素和所述多孔材料的质量比为0.5～10：1～20；
26、可选地，所述纤维素和所述多孔材料的质量比5～10：5～20；
27、可选地，所述纤维素和所述多孔材料的质量比8～10：6～20；
28、可选地，所述纤维素和所述多孔材料的质量比为5～10：10～20；
29、可选地，所述纤维素和所述多孔材料的质量比10：15～20；
30、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；
31、可选地，所述纤维素和所述催化剂的质量比为8～10:0.01～1；
32、可选地，所述纤维素和所述催化剂的质量比为10:0.01～1。
33、可选地，所述脂肪酯类选本文档来自技高网...
【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、硼酸和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，所述纤维素和所述多孔材料的质量比为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，所述脂肪酯类有机溶剂选自乙酸乙酯、碳酸二甲酯中的至少一种；
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔材料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℃；
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有
...【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、硼酸和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，所述纤维素和所述多孔材料的质量比为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，...
【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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