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一种以CO2催化果糖脱生成5-HMF的方法

阅读:662发布:2020-05-08

专利汇可以提供一种以CO2催化果糖脱生成5-HMF的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种加压CO2催化果糖脱 水 制备5-羟甲基糠 醛 的方法,属于 生物 质 化工 能源 高效化利用及化工中间体制备技术领域。以果糖为原料,水与甲基异丁基 酮 为两相 溶剂 ,CO2气体为催化剂,催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛,其5-HMF产率高达90%。本发明的5-羟甲基糠醛制备方法具有工艺操作简单、反应条件温和、操作成本低、对环境无污染等优点。,下面是一种以CO2催化果糖脱生成5-HMF的方法专利的具体信息内容。

1.一种果糖脱生成5-HMF的制备方法,其特征在于,制备步骤如下:将果糖、去离子水、MIBK按照比例加入高压搅拌反应釜中,搅拌均匀充分溶解后,通入二,并在给定温度下反应一段时间,果糖转化为产物5-羟甲基糠
2.根据权利要求1所述果糖脱水生成5-HMF的方法,其特征在于,所述的水:MIBK=1 1/~
12,果糖用量0.2g 10.0g,混合溶剂用量与果糖的比(ml/g)=1 13。
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3.根据权利要求1所述果糖脱水生成5-HMF的方法,其特征在于:搅拌时间4 5h; 反应~
温度为160 220℃;反应时间20 180min;反应体系的压为0.5 4.5MPa。
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4.根据权利要求1所述果糖脱水生成5-HMF的方法,其特征在于:所述的反应结束后,将反应体系速冷,使体系内压力恢复常压。

说明书全文

一种以CO2催化果糖脱生成5-HMF的方法

技术领域

[0001] 本发明属于生物质化工中间体化学品制备技术领域,具体涉及一种催化果糖脱水制备5-羟甲基糠的方法。

背景技术

[0002] 目前平台化合物主要是通过石油原料经化学转化获得,随着石油等不可再生资源的大量消耗,会导致原油价格不断上升,以石油为主导的化工工业的成本将不断的提高。
[0003] 5-HMF是生物质转化获得的典型的平台化合物之一,是合成多种精细化学品和呋喃基聚合物的重要中间体,从而受到广泛关注。
[0004] 5-HMF的典型制备方法是果糖催化脱水过程,一直是目前领域研究的热点。所开发的催化剂包括无机酸有机酸离子液体、金属氯化物及盐类和固体酸等。部分催化剂的活性较高,但应用较多的无机酸、盐及离子液体催化体系,容易产生环境问题,催化剂不易分离; 固体酸催化剂存在制备过程繁琐、回收利用等问题,所以新的环保、高效催化剂的开发是进一步关注。近年来,CO2作为一种环境友好型催化剂,由于其在水中的弱酸性和加压条件下对有机物的良好溶解性,在生物质转化中受到越来越多的关注。
[0005] 加压二气体催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛具有很多优势,如催化剂成本低、方便重复利用,不需要复杂的催化剂回收处理等,是低廉高效的酸催化的典型。
[0006] Lin等采用水/异丙醇/CO2体系催化果糖生成5-羟甲基糠醛,产率达67.1%。Liu等采用CO2-ChCl催化体系进行果糖脱水制备5-HMF,产物收率62.0%。因此提高工艺效率和产品收率是领域后续研发的重点。

发明内容

[0007]
[0008] 针对目前领域存在的技术难点,本发明提供了一种二氧化碳催化果糖高效脱水制备5-羟甲基糠醛的方法,通过实施在双水相体系中的加压二氧化碳催化果糖脱水,获得了满意的目标产物的收率和选择性。
[0009] 为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:一种果糖脱水生成5-HMF的制备方法,其特征在于,制备步骤如下:将果糖、去离子水、MIBK按照比例加入高压搅拌反应釜中,搅拌均匀充分溶解后,通入二氧化碳,并在给定温度下反应一段时间,果糖转化为产物5-羟甲基糠醛。
[0010] 根据权利要求1所述果糖脱水生成5-HMF的方法,其特征在于:所述的水:MIBK=1~1/12,果糖用量1.0g 10.0g,混合溶剂用量与果糖的比(ml/g)=1 13
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根据权利要求1所述果糖脱水生成5-HMF的方法,其特征在于:搅拌时间4 5h;反应温度~
为160 220℃;反应时间20 180min;反应体系的压为0.5 4.5MPa。
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[0011] 根据权利要求1所述果糖脱水生成5-HMF的方法,其特征在于:所述的反应结束后,将反应体系速冷,使体系内压力恢复常压。
[0012] 本发明提供一种果糖脱水制备5-羟甲基糠醛的方法,与现有技术相比具有以下优点:(1)本发明提供的MIBK-水两相溶剂体系有效的实现了产物与原料的分离,避减小了过程副反应发生的程度,因而获得了高的5-羟甲基糠醛产率;
(2)本发明采用的CO2催化剂无毒、价廉,可排放或方便回收利用;
(3)本发明采用的体系反应,操作过程简单,可实施性强,具有潜在的工业应用价值。
具体实施方案
[0013] 结合具体实施方案对本发明做进一步的详细说明,需要说明的是,本发明不仅限于这些实施例:实施例1
将果糖1.0g和体积比例为去离子水:MIBK=1:10的混合溶剂11ml加入到高压釜中混合均匀,通入CO2气体至体系压力达到3.0MPa,后将反应釜加热到200℃下恒温反应20min,反应结束后迅速冷却,离心后得到产物5-羟甲基糠醛。分析计算果糖转化率100%,5-羟甲基糠醛收率90.1%,5-羟甲基糠醛选择性90.1%。
[0014] 实施例2将果糖1.0g和体积比例为去离子水:MIBK=1:10的混合溶剂11ml加入到高压釜中混合均匀,通入CO2气体至体系压力达到2.0MPa,后将反应釜加热到220℃下恒温反应20min,反应结束后迅速冷却,离心后得到产物5-羟甲基糠醛,果糖转化率100%,5-羟甲基糠醛收率
56.9%,5-羟甲基糠醛选择性56.9%。
[0015] 实施例3将果糖1.0g和体积比例为去离子水:MIBK=1:10的混合溶剂11ml加入到高压釜中混合均匀,通入CO2气体至体系压力达到4.5MPa,后将反应釜加热到180℃下恒温反应20min,反应结束后迅速冷却,离心后得到产物5-羟甲基糠醛。果糖转化率100%,5-羟甲基糠醛收率
76.8%,5-羟甲基糠醛选择性76.8%。
[0016] 实施例4将果糖2.0g和体积比例为去离子水:MIBK=1:10的混合溶剂11ml加入到高压釜中混合均匀,通入CO2气体至体系压力达到3.0MPa,后将反应釜加热到200℃下恒温反应20min,反应结束后迅速冷却,离心后得到产物5-羟甲基糠醛。果糖转化率81.1%,5-羟甲基糠醛收率
55.0%,5-羟甲基糠醛选择性67.8%。
[0017] 实施例5将果糖5.0g和体积比例为去离子水:MIBK=1:10的混合溶剂11ml加入到高压釜中混合均匀,通入CO2气体至体系压力达到3.0MPa,后将反应釜加热到200℃下恒温反应20min,反应结束后迅速冷却,离心后得到产物5-羟甲基糠醛。果糖转化率62.0%,5-羟甲基糠醛收率
32.0%,5-羟甲基糠醛选择性51.6%。
[0018] 实施例6将果糖1.0g和体积比例为去离子水:MIBK=1:12的混合溶剂13ml加入到高压釜中混合均匀,通入CO2气体至体系压力达到3.0MPa,后将反应釜加热到200℃下恒温反应20min,反应结束后迅速冷却,离心后得到产物5-羟甲基糠醛。果糖转化率96.0%,5-羟甲基糠醛收率
76.1%,5-羟甲基糠醛选择性79.3%。
[0019] 本发明提出了一种以CO2气体催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛的方法:已通过现场较佳实施例进行了描述,相关技术人员明显能在不脱离本发明内容,精神和范围内对本文所述的方法进行改动或适当变更与组合,来实现本发明技术。特别需要指出的是,所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,他们都被视为包括在本发明精神,范围和内容中。
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