CN102762695B - 由2-甲基呋喃制备液体燃料（斯尔烷液体燃料） - Google Patents
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Abstract
本发明描述了用于制备具有高烷烃含量和低含氧化合物的液体燃料的方法，其最少包括：第一步，在催化剂存在下，2-甲基呋喃（俗称斯尔烷）与具有式（2）的呋喃醇2的烷化，其中R1为H或脂肪族或芳香族或杂芳族基团，R2为H或脂肪族或芳香族或杂芳族基团，R3为H、羟甲基或脂肪族或芳香族或杂芳族基团，第二步，在氢气存在下，步骤1中得到的化合物使用合适的氢化和脱水催化剂进行的氢化和脱水。
Description
发明领域
本发明属于植物生物质（plant biomass）转化为运输燃料的领域。
背景技术
生物燃料是植物来源的燃料，其具有类似于化石燃料的特性，这使其很少用于改进的发动机中。这些燃料具有一些环境优势。在所述生物燃料是植物来源的情况下，在其燃烧中的二氧化碳平衡是中和的，因为可以认为在所述燃烧中产生的相同量的二氧化碳已经由于来自大气的二氧化碳经过光合作用循环事先被消耗了（经过多年时间）。另外，生物燃料不含有氮元素或硫元素。出于这个原因，这些元素的氧化物将不在其燃烧中生成，因此防止了亚硝气的形成，该亚硝气造成皮肤刺激、破坏呼吸系统和对流层臭氧层源、以及形成烟雾。人们已知这些氧化物促使酸雨形成，其与硫氧化物同样是形成酸雨的主要原因。
第一代运输生物燃料主要形成生物柴油（伴随生物乙醇）。现今，脂肪酸的甲酯和乙酯被认为是生物柴油（或FAME）。通过植物油与甲醇或乙醇的酯交换获得生物柴油。这种生物燃料具有一些缺点。由于其不是烃类，因此其与当前的柴油是不可互换的。这意味着发动机和/或车辆需要适应能够将100%生物柴油用作燃料。目前，已经能够在技术上运用这些适应，但要避免由完全转变带来的经济成本，传统柴油中添加的生物柴油仅达到5%。生物柴油的另一个缺点是长期的或不恰当的储存可能促使其分解并释放脂肪酸。这些酸不可完全溶于混合物中，固体的形成可能产生输送和过滤的问题，以及由其酸性特性可导致的可能的腐蚀。然而，生物柴油在将来不能代替传统柴油的主要原因是前者的来源。主要由农作物获得植物油，该农作物使其对可耕地造成竞争。这意味着最终，所述生物柴油生产与食品生产竞争，导致了一些基本食物的价格显著上升。
为了避免与食品生产的竞争，已经发展了第二代生物燃料，该第二代生物燃料必须避开直接用作食品的植物、芜菁类、种子类、块茎类等，以及任何通常需要可耕地的植物量。在这基础上，技术人员意于由可以来自木材（木屑或锯屑）以及来自任何种植物生物质废物的纤维素或半纤维素开发第二代生物燃料。
最近，已经建议了制备所述第二代生物燃料的问题的可行解决方案。在J.A.Dumesic等人所描述的方法（Science 2005, 308, 1446-1450; PCT国际申请WO2008151178, 2008; 美国专利20090124839, 2007）中，将5-羟甲基糠醛（HMF；或糠醛）进行羟醛缩合来制备带有9、12或15个碳原子（参见图1）的分子，在接下来的步骤中，该分子能够被氢化为其对应的烷烃。这个技术具有几个缺点。例如，该羟醛缩合实际上需要第二起始原料，因为HMF或糠醛本身的羟醛缩合是不可能的，因而需要进行交叉的羟醛缩合。至此，Dumesic及其合作者利用丙酮作为两个呋喃分子的连接物。然而，因为实际上丙酮本身能够缩合，交叉的羟醛缩合由于其特性具有较低的选择性。
图1（收录为Science 2005, 308, 1446-1450）。
因此，如果使用化学计量比，其意味着2摩尔糠醛和1摩尔丙酮（因为丙酮的两端都能够反应），将获得只有5个碳原子的16%-37%的组分，其作为汽油组分具有非常有限的收益（Appl. Catal. B Environ. 2006, 66, 111-118）。趋于为混合物三分之一的具有8个碳原子的第二产物表现为其它情况。将这个缩合产物氢化为正辛烷，由于其具有直链而在汽油中不具有可获利的应用，由于低分子量其在柴油中也如此。为了提高选择性到85%并获得71%的收率，该缩合反应必须在水性相中进行，并且在作为溶剂的十六烷中在120℃下进行氢化，因此使该方法更加昂贵（Appl. Catal. B Environ. 2006, 66, 111-118）。作者们本人意识到选择性带来的缺陷，并提出了呋喃环氢化成四氢呋喃作为替换方案，因为这些衍生物能够自身进行羟醛缩合并将确保高选择性。然而，例如，糠醛在一步中化学选择性地氢化为四氢糠醛仍然是挑战，并且目前其在几个阶段中进行。在任何情况下，如果采用了多阶段方法，可以获得总共10个碳原子的分子，并形成糠偶姻（Science 2005, 308, 1446-1450）。
R. D. Cortright, WO2008109877, 2007; Int. Sugar J. 2008, 110, 672-679中描述了用于制备所述第二代生物燃料的替代方案，在第一步中，在脱氧催化剂和缩合催化剂（水相重整（Aqueous Phase Reforming））存在下，通过化合物在水溶液中被氧化来制备具有4个或更多个碳原子的化合物的混合物。为了获得高水平的烷烃，发明人使用基本催化剂缩合酮和醛，如在Dumesic或烯烃低聚的情况中。然而，其结合低碳数分子的方式不足以为分子提供足够数目的碳原子以用作柴油。因此，具有10个或更多个碳原子的分子的粗产物含量低于50%，图2示出Cortright方法。
图2. （收录于Int. Sugar J. 2008, 110, 672-679）。
在将生物质转化为燃料的其它方法中获得了氧化产物。这些没有满足所述第二代生物燃料使得它们能够用于当前使用的发动机中并能够（可能）用作添加剂（该添加剂只能在有限的浓度下被加入燃料）的要求。这些的实例可以为2,5-二甲基呋喃（Nature, 2007, 447, 982-986），或5-羟甲基糠醛的醚或酯（PCT国际申请WO2009030510, 2007）。
除了上述具有羟醛缩合的关键步骤的方法之外，Dumesic（Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 7164-7183）还描述了其它方法如山梨醇或木糖醇脱水并氢化为轻直链烷烃。然而，这个后面的方法不能被认为是制备碳原子数增加到多于起始的五个或六个的烃类的替代方案（同时参见Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 1549-1551）。
本发明涉及用于将来源于生物质的产品转化为优质柴油的方法。
发明内容
本发明涉及用于制备具有高含量烷烃和低含量含氧化合物（oxygenated compounds）的燃料的方法，其包括至少：
—第一步，2-甲基呋喃（俗称斯尔烷（Sylvan））使用具有下式的呋喃醇2的烷化（alkylation）：
其中
R1为H或脂肪族或芳香族或杂芳族基团，
R2为H或脂肪族或芳香族或杂芳族基团，以及
R3为H、羟甲基或脂肪族或芳香族或杂芳族基团
在催化剂存在下
—第二步，在氢气存在下，步骤1中得到的化合物使用合适的脱水和氢化催化剂的脱水和氢化。
根据本发明，产物的烷烃混合物可以通过改变使用的反应物来改变。在上述第一步中，进行呋喃（取代的）使用另外的呋喃化合物的烷化反应，并因此获得具有至少9个连接的碳原子的分子。本发明方法的第二步是步骤1中获得的产物的氢化/脱水，以产生可以含有一个或几个分支的烃。为了在最终产物中获得窄范围的碳数，该方法在该反应的两步中的高选择性是重要的。
应该注意到，设法实现糠醛或糠醇的烷化或羟烷化没有给出对燃料有用的产物，因为反应条件下的两种分子都趋于聚合，形成高分子量产物（例如参见Makromol. Chem., Rapid Commun. 1992, 13, 517-523）。为了避免在烷化/羟烷化条件下使用生物质的这些聚合反应，在本发明中，使用2-甲基呋喃作为仅有的呋喃化合物或使用它与其它呋喃化合物的混合物，该其它呋喃化合物的浓度使得聚合反应的程度不会损害该方法经济性。
起始化合物2-甲基呋喃或“斯尔烷”可以例如作为在糠醇的制备中的副产物得到，该制备是通过在135℃下、在气相中使用亚铬酸铜催化剂进行糠醛的氢化（K. J. Zeitsch, The chemistry and technology of furfural and its many by-products, Elsevier, Amsterdam, 2000, p. 229）。利用同样的催化剂，通过将反应温度升到250℃并将氢气与糠醛的比升到6:1也能够获得2-甲基呋喃。在这些条件下，能够获得收率达到92.5%的2-甲基呋喃（L. E. Schniepp, H. H. Geller, R. W. von Korff, J. Am. Chem. Soc. 1947, 69, 672-674）。
2-甲基呋喃的自戊糖（或糠醛）的直接合成，将此分子转化为适于制备如本发明中所述的第二代生物燃料的起始原料。
如果在制备第二代生物燃料的第一步中只使用2-甲基呋喃和醛，会获得中间化合物，在完全氢化/脱水之后，制得十一烷（其可能在C6位具有另外的烷基基团）。通过脱氢或选择性氧化（均在合适的催化剂存在下）能够容易地从伯醇获得醛。
羟烷基呋喃可以来自其它的来源，例如，来自糠醛衍生物。因此，例如，可以将5-甲基糠醛氢化用以获得5-甲基糠醇。通过氢化来自生物质的中间产物可以从生物质获得5-甲基糠醛（例如参见Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 7924-7926）。在2-甲基呋喃使用5-甲基糠醇的烷化中得到的产物与从2摩尔2-甲基呋喃和1摩尔在碳链中具有11个碳原子的甲醛的烷化步骤中形成的相同。
正十一烷的沸点为196℃，所以可以认为其是煤油或轻柴油。可以通过引入分支将最终混合物的沸点提高，从而提高了碳原子的数目。例如，将丁醛与2-甲基呋喃一起使用能够制备沸点为约225-230℃的6-丙基十一烷，其由于这个特性可以被用作煤油和柴油。在这种情况下，通过氧化正丁醇可以获得正丁醛，该正丁醇也可以是来源于生物质的产品。
使用5-甲基糠醛和2摩尔2-甲基呋喃可以将碳数提高到16。通过氢化来自生物质的中间产物可以从生物质获得5-甲基糠醛（例如参见Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 7924-7926）。通过在烷化步骤中使用2摩尔2-甲基呋喃和1摩尔2,5-二（羟甲基）呋喃可以获得具有16个碳原子的另一种异构体。通过依然来自于生物质的5-羟甲基糠醛（HMF）的选择性氢化可以制得后者。
本发明的方法的第二步是所述烷化（步骤1）之后获得的产物的氢化/脱水，用以给出可以含有一个或几个分支的烃。可以获得用于氢化/脱水为长链烷烃的前体，例如，通过使用2-羟甲基糠醛和3摩尔2-甲基呋喃。以这种方式可以获得具有21个碳原子的最终分子。
在本申请的方法中，呋喃醇2可以来自外部来源，或者可以在一步或几步的反应过程中“原位”形成。
优选地，在步骤1中获得的产物具有2-（呋喃基甲基）-5-甲基呋喃5的结构：
其中
R1为H或脂肪族或芳香族或杂芳族基团，
R2为H或脂肪族或芳香族或杂芳族基团，以及
R4为H、脂肪族或芳香族或杂芳族基团。
根据一个具体的实施方案，在一种或几种呋喃化合物3和一种或几种带有羰基的分子4的反应过程中合成呋喃醇
其中
R1为H或脂肪族或芳香族或杂芳族基团，
R2为H或脂肪族或芳香族或杂芳族基团，以及
R3为H、羟甲基或脂肪族或芳香族或杂芳族基团。
根据本发明的另一个具体实施方案，在由2-甲基呋喃和作为带有羰基的分子4的至少一种醛或至少一种酮的反应过程中合成呋喃化合物2。
根据另一个具体的实施方案，在由2-甲基呋喃和至少一种醛的反应过程中合成呋喃化合物2，该醛选自甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊醛、己醛、庚醛、4-氧代戊醛、糠醛、5-甲基糠醛、5-羟甲基糠醛及其混合物。
根据另一个具体的实施方案，在由选自天然戊糖、天然己糖及其前体的糖的反应过程中合成呋喃化合物2。
根据另一个具体的实施方案，在由呋喃醛通过在催化剂存在下羰基选择性氢化成伯醇的反应的过程中或之前合成呋喃化合物2。
根据另一个具体的实施方案，在该氢化反应过程中或之前，被用作氢化底物（substrate）的呋喃醛选自糠醛、5-甲基糠醛和5-羟甲基糠醛。
根据另一个具体的实施方案，在所述烷化步骤中的反应过程中用于氢化的催化剂同时包括用于选择性氢化和用于烷化的活性位点。
另外，根据本发明，呋喃化合物2优选选自糠醇、5-甲基糠醇、2,5-二（羟甲基）呋喃、α-甲基-2-呋喃甲醇、α,5-二甲基-2-呋喃甲醇、α-乙基-5-甲基-2-呋喃甲醇、5-甲基-α-丙基-2-呋喃甲醇及其混合物。
根据优选的实施方案，步骤1的烷化在0℃-100℃，更优选在0℃-65℃的温度下、在2分钟-48小时，更优选在10分钟-15小时的接触时间中进行，而步骤2的氢化/脱水优选在200℃-450℃，更优选在220℃-400℃的温度下、在2分钟-48小时，更优选在10分钟-15小时的接触时间中进行。
而且，优选地，步骤2的氢化在0.1巴-100巴，优选在3巴-60巴的氢气压力下进行。
在本发明中，步骤1中使用的烷化催化剂优选为可溶的或不可溶的酸。步骤2中使用的氢化催化剂可以优选含有选自Re、Pd、Ru、Pt、Rh、Ni 和Cu的至少一种元素。同时用于第二步中的脱水催化剂优选为氧化铝，该氧化铝转而可以作为所述催化剂的氢化组分的载体。以这种方式，根据优选的实施方案，所述第二步的催化剂包括至少氢化和脱水催化剂。
根据本发明的方法的主要优点是其对于最终产物的弹性，使得可以根据将被赋予的用途进行选择。取决于用于烷化/羟烷化反应中的混合物，可以将所得的燃料用作煤油、柴油或使其成为其它级分。这种可以对所述最终产物的碳原子数进行的选择代表超越由上述Dumesic和Cortright所描述内容的优点。该方法使得获得烷烃混合物，所述烷烃具有高含量的具有11个和更多个碳原子的分子。
本方法的另一个优点是其对于起始原料的弹性，因为可以使用来自不同来源的生物质，如从戊糖、己糖或从其它来源获得的。从生态和经济角度，本方法的另外的附加优点是其不需要任何进行同样过程用的溶剂。另外，形成于烷化/羟烷化中或氢化/脱水中的唯一副产物是水。
贯穿本说明书和权利要求书，词语“包含”及其变形不意于排除其它技术特征、添加剂、组分或步骤。对于本领域技术人员，本发明其它的目的、优点和特征将部分来源于本说明书并部分来源于本发明的实施方式。下面的实施例以解释说明的方式提供，并不意于作为本发明的限定。
实施例
本发明非限定性的实施例将描述如下。
实施例1：化学选择性氢化催化剂A的制备
以139 mg La(NO3)3·6 H2O和722 mg Cu(NO3)2·3 H2O的4 ml水溶液浸透Si/Al比为20的2.98 g USY沸石（粒度为0.425-0.850 mm）的孔隙容积。60℃下，在炉中将这种材料干燥过夜。
实施例2：化学选择性氢化催化剂B的制备
以139 mg La(NO3)3·6 H2O和719 mg Cu(NO3)2·3 H2O的4 ml水溶液浸透Si/Al比为13的3.00 g β-沸石（粒度为0.425-0.850 mm）的孔隙容积。60℃下，在炉中将这种材料干燥过夜。
实施例3：氢化/脱水催化剂C的制备
以六水合六氯铂酸（platinum hexachloride acid hexahydrate）的去离子水溶液浸透0.425-0.850 mm的Norit活性炭颗粒的孔隙容积，以获得铂浓度为3重量%的催化剂。60℃下，在炉中将该材料干燥72小时。
实施例4：氢化/脱水催化剂D的制备
以六水合六氯铂酸的去离子水溶液浸透0.425-0.850 mm的γ-氧化铝颗粒的孔隙容积，以获得铂浓度为3重量%的催化剂。60℃下，在炉中将该材料干燥72小时。
实施例5：用于化学选择性氢化反应的反应器
在内径为0.46 cm并且长度为24 cm的不锈钢管中，以下面顺序装入：作为催化剂床的0.50 g碳化硅，1.00 g催化剂A或B，然后0.50 g碳化硅。
实施例6：用于化学氢化/脱水反应的反应器
在内径为0.7 cm并且长度为17 cm的不锈钢管中，以下面顺序装入：作为催化剂床的0.50 g碳化硅，2.50 g催化剂C和0.50 g催化剂D，然后0.50 g碳化硅。
实施例7：2,2’-丁叉二（5-甲基呋喃）（2,2'-butylidenebis[5-methylfuran]）的合成
在室温下，将2-甲基呋喃（120 g, 1.46 mol）、丁醛（20 g, 0.279 mol）和对甲苯磺酸（4.00 g, 23.3 mmol）混合。将该混合物搅拌1.3小时，然后使各相分离。将有机相浓缩，真空蒸馏（120℃/ 8托）之后，得到2,2’-丁叉二（5-甲基呋喃），其相对于丁醛的收率为88%（53.6 g, 0.246 mol）。
1H RMN (300 MHz, CDCl3) 5 = 5.93 (d, J=3.0, 2H), 5.89 - 5.83 (m, 2H), 3.95 (t, J=7.6, 1H), 2.26 (d, J=0.9, 6H), 1.93 (ddd, J=9.7, 7.7, 5.6, 2H), 1.42 -1.22 (m, 2H), 0.93 (t, J=7.3, 3H)。13C RMN (75 MHz, CDCl3) δ = 154.18, 150.57, 105.99, 105.87, 77.45, 77.23, 77.02, 76.60, 38.72, 35.15, 20.60, 13.85, 13.58。
实施例8：2,2’-丁叉二（5-甲基呋喃）的合成
在室温下，将2-甲基呋喃（247 g, 3.00 mol）、丁醛（106 g, 1.46 mol）和对甲苯磺酸（8.00 g, 46.6 mmol）混合。在50℃下，将该混合物搅拌2.5小时，然后使各相分离。将有机相浓缩，真空蒸馏（109℃/ 1托）之后，得到2,2’-丁叉二（5-甲基呋喃），其相对于丁醛的收率为79%（254 g, 1.16 mol）。
实施例9：2,2’-乙叉二（5-甲基呋喃）的合成
应用实施例8的方法，由2-甲基呋喃（246 g, 2.99 mol）和乙醛（其为对位乙醛形式）（67.9 g, 1.54 mol）在真空蒸馏（94℃/ 1托）之后得到2,2’-乙叉二（5-甲基呋喃），其相对于乙醛的收率为78%（227 g, 1.20 mol）。
1H RMN (300 MHz, CDCl3) 5 = 6.18 - 5.46 (m, 4H), 4.12 (q, J = 7.2, 1H), 2.27 (d, J = 0.6, 6H), 1.57 (d, J = 7.2, 3H)。13C RMN (75 MHz, CDCl3) δ =155.1, 150.7, 105.9, 105.4, 33.1, 18.2, 13.5。
实施例10：2,2’,2’’-次甲基（5-甲基呋喃）的合成
应用实施例8的方法，由2-甲基呋喃（120 g, 1.46 mol）、5-甲基糠醛（80.0 g, 0.727 mol）和对甲苯磺酸（4.00 g, 23.3 mmol）在真空蒸馏（145℃/ 1托）后得到2,2’,2’’-次甲基（5-甲基呋喃），其相对于5-甲基糠醛的收率为68%（105 g, 0.410 mol）。
1H RMN (300 MHz, CDCl3) 5 = 5.98 (d, J = 3.0, 3H), 5.92 - 5.88 (m, 3H), 5.37 (s, 1H), 2.27 (d, J = 0.5, 9H)。13C RMN (75 MHz, CDCl3) δ = 151.4, 150.7, 107.7, 106.2, 39.1, 13.5。
实施例11：从5-羟甲基糠醛合成2-（二（5-甲基-2-呋喃基）甲基）-5-（5-甲基-2-呋喃基甲基）呋喃
将0.52 g 5-羟甲基糠醛、3.0 g 2-甲基呋喃、0.22 g十二烷和58 mg对甲苯磺酸的混合物加热到50℃。20小时后，得到产物混合物，其主产物的含量为67%（气相色谱法），该主产物的分子量为336，对应于C21H20O4，其式为2-（二（5-甲基-2-呋喃基）甲基）-5-（5-甲基-2-呋喃基甲基）呋喃。
MS miz (%): 336(74) [M]+, 43(100), 95(61), 175 (19), 198(14), 199(29), 213(28), 241(34), 293(23), 337(16)。
实施例12：从果糖合成2-（二（5-甲基-2-呋喃基）甲基）-5-（5-甲基-2-呋喃基甲基）呋喃
将0.31 g果糖、3.0 g 2-甲基呋喃、0.30 g四乙基溴化铵、0.20 g十二烷和0.11 g对甲苯磺酸的混合物加热到50℃。23小时后，得到产物混合物，其主产物的含量为69%（气相色谱法），该主产物的分子量为336，对应于C21H20O4，其式为2-（二（5-甲基-2-呋喃基）甲基）-5-（5-甲基-2-呋喃基甲基）呋喃。
实施例13：5-甲基糠醛的选择性氢化
使5-甲基糠醛和2-甲基呋喃（1:5）的混合物通过实施例5中制备的反应器，利用催化剂A，在20巴的氢气压力下、在160℃的反应温度下，得到产物混合物，其具有80-88%的5-甲基糠醇和0.5-5.9%的2,5-二甲基呋喃，5-甲基糠醛的转化率为89-97%。
实施例14：5-甲基糠醛的选择性氢化和烷化
使5-甲基糠醛和2-甲基呋喃（1:5）的混合物通过实施例5中制备的反应器，利用催化剂B，在20巴的氢气压力下、在180℃的反应温度下，得到产物混合物，其具有83%的2,2’-甲叉二（5-甲基呋喃），5-甲基糠醛的转化率为76%。
实施例15：2,2’-丁叉二（5-甲基呋喃）的氢化/脱水
使实施例7和8中制备的有机化合物通过实施例6中制备的反应器，在30巴的氢气压力下、在350℃的反应温度下，得到含有12%壬烷、4% C12H26异构体和69% 6-丙基十一烷的混合物。结果，在产物混合物中具有多于85%的烷烃，该烷烃可以作为煤油和柴油。
6-丙基十一烷：13C RMN (75 MHz, CDCl3) δ= 37.2, 36.2, 33.8, 32.5, 26.5,22.8, 19.9, 14.5, 14.1。
实施例16：2,2’-乙叉二（5-甲基呋喃）的氢化/脱水
使实施例9中制得的有机化合物通过实施例6中制备的反应器，在30巴的氢气压力、350℃的反应温度下，得到含有6%庚烷、6% C10H22异构体和65% 6-甲基十一烷的混合物。结果，在产物的混合物中得到77%（的烷烃）。
6-甲基十一烷：13C RMN (75 MHz, CDCl3) δ = 37.1, 32.8, 32.3, 26.8, 22.7. 19.6. 14.0。
Claims (19)
1.用于制备燃料的方法，其特征在于，该方法包含至少：
a）第一步，在催化剂存在下，使用下式的呋喃醇2使2-甲基呋喃烷化：
其中
R1为H或脂肪族或芳香族或杂芳族基团，
R2为H或脂肪族或芳香族或杂芳族基团，以及
R3为H、羟甲基或脂肪族或芳香族或杂芳族基团
b）第二步，在a）中得到的化合物的催化氢化和脱水;
其中在0℃-100℃的温度下和在2分钟-48小时的接触时间中进行第一步的烷化；在200℃-450℃的温度下和在2分钟-48小时的接触时间中进行第二步的氢化/脱水；在0.1巴-100巴的氢气压力下进行第二步的氢化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述呋喃醇2选自外部来源，或者其在一步或几步反应过程中“原位”形成。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一步中得到的产物的结构为2-（呋喃基甲基）-5-甲基呋喃5：
其中
R1为H或脂肪族或芳香族或杂芳族基团，
R2为H或脂肪族或芳香族或杂芳族基团，以及
R4为H、脂肪族或芳香族或杂芳族基团。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在一种或几种呋喃醇3与一种或几种具有羰基的分子4的反应过程中合成呋喃化合物2
其中
R1为H或脂肪族或芳香族或杂芳族基团，
R2为H或脂肪族或芳香族或杂芳族基团，以及
R3为H、羟甲基或脂肪族或芳香族或杂芳族基团。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在2-甲基呋喃与作为具有羰基的分子4的至少一种醛或至少一种酮的反应过程中合成呋喃醇2。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在2-甲基呋喃和至少一种醛的反应过程中合成呋喃醇2，该至少一种醛选自甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、戊醛、己醛、庚醛、4-氧代戊醛、糠醛、5-甲基糠醛、5-羟甲基糠醛及其混合物。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在选自天然戊糖、天然己糖及其前体的糖的反应过程中合成呋喃醇2。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在呋喃醛通过在催化剂存在下羰基选择性氢化成伯醇的反应的过程中或之前合成呋喃醇2。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述呋喃醛选自糠醛、5-甲基糠醛和5-羟甲基糠醛。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述催化剂包括同时用于选择性氢化和用于烷化的活性位点。
11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述呋喃醇2选自糠醇、5-甲基糠醇、2,5-二（羟甲基）呋喃、α-甲基-2-呋喃甲醇、α,5-二甲基-2-呋喃甲醇、α-乙基-5-甲基-2-呋喃甲醇、5-甲基-α-丙基-2-呋喃甲醇及其混合物。
12.根据权利要求1的方法，其特征在于，在0℃-65℃的温度下和在10分钟-15小时的接触时间中进行第一步的烷化。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在220℃-400℃的温度下和在10分钟-15小时的接触时间中进行第二步的氢化/脱水。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在3巴-60巴的氢气压力下进行第二步的氢化。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烷化催化剂为不可溶的或可溶的酸。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第二步的氢化催化剂包含元素Re、Pd、Ru、Pt、Rh、Ni或Cu的至少一种或这些元素的两种或更多种的混合。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第二步的脱水催化剂为氧化铝。
18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第二步的催化剂包含至少一种脱水功能和至少一种氢化功能。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，第二步的催化剂包含元素Re、Pd、Ru、Pt、Rh、Ni或Cu的至少一种或这些元素的两种或更多种的混合，以及氧化铝。
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