CN106279080B - 一种5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法 - Google Patents

一种5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106279080B
CN106279080B CN201610633631.6A CN201610633631A CN106279080B CN 106279080 B CN106279080 B CN 106279080B CN 201610633631 A CN201610633631 A CN 201610633631A CN 106279080 B CN106279080 B CN 106279080B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydroxymethyl furfural
graphene
prepares
furandicarboxylic
hydroxymethyl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610633631.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106279080A (zh
Inventor
李振环
曹磊
苏坤梅
程博闻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Polytechnic University
Original Assignee
Tianjin Polytechnic University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Polytechnic University filed Critical Tianjin Polytechnic University
Priority to CN201610633631.6A priority Critical patent/CN106279080B/zh
Publication of CN106279080A publication Critical patent/CN106279080A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106279080B publication Critical patent/CN106279080B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/34—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D307/56—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D307/68—Carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种5‑羟甲基糠醛光催化制备2,5‑呋喃二甲酸的方法。以5‑羟甲基糠醛为原料，利用光触媒催化剂，以水为溶剂，在光照下，以光催化分解水产生的氧气或过氧化氢为氧化剂，对5‑羟甲基糠醛进行选择性氧化制备2,5‑呋喃二甲酸。反应体系环境友好，绿色无污染；在低温下就能实现2,5‑呋喃二甲酸的高效、选择性合成，5‑羟甲基糠醛的转化率达到90％以上。

Description

一种5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法
技术领域
本发明属于化工领域，具体是一种5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法。
背景技术
目前，随着化石燃料的消耗，寻找可再生和具有可持续发展的燃料和化学品的替代品已经成为研究重点。化学工业已经将他们的关注焦点集中在生产工艺之中，采用具有环境友好型的生物质资源。生物质资源具有价格低廉，储量丰富，可再生等优点。木质素、纤维素、半纤维素等可再生物质，资源丰富。利用它们可以转化制备平台化合物5-羟甲基糠醛。5-羟甲基糠醛是重要的精细化工原料，可以通过氧化、氢化和缩合等反应制备多种衍生物。
2,5-呋喃二甲酸是国际上公认的12大具有潜在价值的基础化合物之一，是5-羟甲基糠醛氧化形成的衍生物之一。2,5-呋喃二甲酸可用于合成多种精细化学品和呋喃基聚合物，在合成纤维和聚酯中具有重要的潜在应用价值。
传统5-羟甲基糠醛氧化，采用具有强氧化性的试剂，如铬酸盐、重铬酸盐、高锰酸盐等，采用计量氧化法，这些氧化试剂具有环境污染、存在毒性的缺点。目前，5-羟甲基糠醛氧化制备2,5-呋喃二甲酸的研究主要集中于贵金属氧化，如金、钯、铂等贵金属复合材料作催化剂，以分子氧或过氧化氢为氧化剂，存在催化剂价格昂贵、成本高的问题。近些年来有报道采用铜作为催化剂，以分子氧或过氧化氢为氧化剂，尽管解决了成本问题，但是产物选择性相对较低。申请号201510395096.0公开了以钼酸季铵盐和钨酸季铵盐为催化剂，氧气、双氧水或者空气为氧化剂，在碱性环境下加热到80-120℃，对5-羟甲基糠醛进行选择性氧化。该制备方法环境友好、选择性和收率高、成本降低，但氧化剂成本较高，主要为氧气瓶灌装氧气或双氧水。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法。以5-羟甲基糠醛为原料，利用光触媒催化剂，以水为溶剂，在光照下，以光催化分解水产生的氧气或过氧化氢为氧化剂，对5-羟甲基糠醛进行选择性氧化制备2,5-呋喃二甲酸。反应体系环境友好，绿色无污染；在低温下就能实现2,5-呋喃二甲酸的高效、选择性合成，5-羟甲基糠醛的转化率达到90％以上。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法，其特征在于该方法以5-羟甲基糠醛为原料，以水为溶剂，利用光触媒催化剂，在光照条件下，反应时间为1-12h，反应温度为25-120℃，以光催化分解水产生的氧气或过氧化氢为氧化剂，对5-羟甲基糠醛进行选择性氧化制备2,5-呋喃二甲酸；
5-羟甲基糠醛：光触媒催化剂：溶剂的质量比＝100:1-50:500-5000；
所述光触媒催化剂为TiO2、ZnO、CdS、WO3、Fe2O3、PbS、SnO2、ZnS、SrTiO3、SiO2、C3N4、TiO2/石墨烯、ZnO/石墨烯、CdS/石墨烯、WO3/石墨烯、Fe2O3/石墨烯、PbS/石墨烯、SnO2/石墨烯、ZnS/石墨烯、SrTiO3/石墨烯、SiO2/石墨烯、C3N4/石墨烯或石墨烯中的至少一种。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
(1)采用可见光、紫外光或者红外光进行光催化氧化反应，取代了传统的热催化反应，节约了能源。
(2)采用廉价且资源丰富的光触媒催化剂代替了传统的贵金属催化剂，大大降低了成本。光触媒催化剂可以多次重复使用。重复使用20次以后，催化性能基本不变。
(3)在光触媒催化剂的催化下，可见、紫外、红外光可以催化水产生氧气或过氧化氢，进而进行选择性氧化5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲酸，节约能源，环境友好，绿色无污染。
(4)在光照下就能获得2,5-呋喃二甲酸的高收率和高选择性。5-羟甲基糠醛的转化率达到90％以上，甚至完全转化，选择性接近100％。尤其是WO3/石墨烯、PbS/石墨烯、TiO2/石墨烯、C3N4/石墨烯催化剂光催化选择性氧化效果更为明显，经检测，5-羟甲基糠醛的转化率达到98％，2,5-呋喃二甲酸的选择性在95％。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法，其特征在于以5-羟甲基糠醛为原料，以水为溶剂，利用光触媒催化剂，在光照条件下，反应时间为1-12h，优选反应时间为3-6h，反应温度为25-120℃，优选反应温度60-90℃，以光催化分解水产生的氧气或过氧化氢为氧化剂，对5-羟甲基糠醛进行选择性氧化制备2,5-呋喃二甲酸；
所述5-羟甲基糠醛：光触媒催化剂：溶剂的质量比＝100:1-50:500-5000；
所述光触媒催化剂为TiO2、ZnO、CdS、WO3、Fe2O3、PbS、SnO2、ZnS、SrTiO3、SiO2、C3N4、TiO2/石墨烯、ZnO/石墨烯、CdS/石墨烯、WO3/石墨烯、Fe2O3/石墨烯、PbS/石墨烯、SnO2/石墨烯、ZnS/石墨烯、SrTiO3/石墨烯、SiO2/石墨烯、C3N4/石墨烯或石墨烯中的至少一种；
所述光照条件采用可见光、紫外光或红外光照射。
实施例1
将1.134g 5-羟甲基糠醛、0.113g TiO2催化剂和20ml水在磁力搅拌下加热到88℃，紫外光照射5h反应完毕。经检测，5-羟甲基糠醛的转化率达到95％，2,5-呋喃二甲酸的选择性达到96％。
实施例2
将1.134g 5-羟甲基糠醛、0.113g CdS催化剂和20ml水在磁力搅拌下加热98℃，可见光照射3h反应完毕。经检测，5-羟甲基糠醛的转化率达到89％，2,5-呋喃二甲酸的选择性在96％。
实施例3
将1.134g 5-羟甲基糠醛、20ml水和0.113g C3N4催化剂在磁力搅拌下加热到65℃，紫外光照射1h反应完毕。经检测，5-羟甲基糠醛的转化率达到97％，2,5-呋喃二甲酸的选择性在99％。
实施例4
将1.134g 5-羟甲基糠醛、20ml水和0.113g Fe2O3催化剂在磁力搅拌下加热到85℃，紫外光照射2h反应完毕。经检测，5-羟甲基糠醛的转化率达到96％，2,5-呋喃二甲酸的选择性在98％。
实施例5
将1.134g 5-羟甲基糠醛、20ml水和0.113g SrTiO3催化剂在磁力搅拌下加热到72℃，紫外光照射2h候后反应完毕。经检测，5-羟甲基糠醛的转化率达到95％，2,5-呋喃二甲酸的选择性在98％。
实施例6
将1.134g 5-羟甲基糠醛、20ml水和0.113g负载TiO2的石墨烯(TiO2/石墨烯)催化剂在磁力搅拌下加热到65℃，紫外光照射2h候后反应完毕。经检测，5-羟甲基糠醛的转化率达到93％，2,5-呋喃二甲酸的选择性在95％。
实施例7
将1.134g 5-羟甲基糠醛、20ml水和0.113gSiO2/石墨烯催化剂在磁力搅拌下加热到98℃，红外光照射5h候后反应完毕。经检测，5-羟甲基糠醛的转化率达到88％，2,5-呋喃二甲酸的选择性在85％。
实施例8
将1.134g 5-羟甲基糠醛、30ml水和0.120g石墨烯催化剂在磁力搅拌下加热到98℃，紫外光照射4h候后反应完毕。经检测，5-羟甲基糠醛的转化率达到83％，2,5-呋喃二甲酸的选择性在93％。
实施例9
将1.134g 5-羟甲基糠醛、20ml水和0.113g WO3/石墨烯催化剂在磁力搅拌下加热到90℃，紫外光照射2h候后反应完毕。经检测，5-羟甲基糠醛的转化率达到98％，2,5-呋喃二甲酸的选择性在95％。
实施例10
将1.134g 5-羟甲基糠醛、20ml水和0.113gPbS/石墨烯催化剂，在磁力搅拌下加热到90℃，紫外光照射1h候后反应完毕。经检测，5-羟甲基糠醛的转化率达到98％，2,5-呋喃二甲酸的选择性在95％。
实施例11
将1.134g 5-羟甲基糠醛、20ml水和0.113g C3N4/石墨烯催化剂在磁力搅拌下加热到90℃，紫外光照射2h候后反应完毕。经检测，5-羟甲基糠醛的转化率达到98％，2,5-呋喃二甲酸的选择性在95％。
实施例12
将1.134g 5-羟甲基糠醛、20ml水和0.113g TiO2/石墨烯催化剂在磁力搅拌下加热到90℃，紫外光照射2h候后反应完毕。经检测，5-羟甲基糠醛的转化率达到98％，2,5-呋喃二甲酸的选择性在95％。
本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (4)

1.一种5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法，其特征在于该方法以5-羟甲基糠醛为原料，以水为溶剂，利用光触媒催化剂，在光照条件下，反应时间为1-12h，反应温度为25-120℃，以光催化分解水产生的氧气或过氧化氢为氧化剂，对5-羟甲基糠醛进行选择性氧化制备2,5-呋喃二甲酸；
5-羟甲基糠醛：光触媒催化剂：溶剂的质量比＝100:1-50:500-5000；
所述光触媒催化剂为TiO2、ZnO、CdS、WO3、Fe2O3、PbS、SnO2、ZnS、SrTiO3、C3N4、TiO2/石墨烯、ZnO/石墨烯、CdS/石墨烯、WO3/石墨烯、Fe2O3/石墨烯、PbS/石墨烯、SnO2/石墨烯、ZnS/石墨烯、SrTiO3/石墨烯或C3N4/石墨烯中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法，其特征在于反应时间为3-6h。
3.根据权利要求1所述的5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法，其特征在于反应温度60-90℃。
4.根据权利要求1所述的5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法，其特征在于所述光照条件采用可见光、紫外光或红外光照射。
CN201610633631.6A 2016-08-03 2016-08-03 一种5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法 Active CN106279080B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610633631.6A CN106279080B (zh) 2016-08-03 2016-08-03 一种5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610633631.6A CN106279080B (zh) 2016-08-03 2016-08-03 一种5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106279080A CN106279080A (zh) 2017-01-04
CN106279080B true CN106279080B (zh) 2018-09-04

Family

ID=57664908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610633631.6A Active CN106279080B (zh) 2016-08-03 2016-08-03 一种5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106279080B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108314667B (zh) * 2017-01-18 2021-10-26 中国科学院过程工程研究所 一种非碱体系生物基2,5-呋喃二甲酸的制备方法
CN106749130B (zh) * 2017-02-27 2019-03-05 浙江大学 一种5-羟甲基糠醛制备2,5-呋喃二甲酸的方法
CN106925262B (zh) * 2017-04-06 2020-10-30 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种光催化制备2,5-呋喃二甲酸的催化剂及制备方法和应用
CN107051585B (zh) * 2017-05-19 2020-06-19 中南民族大学 一种具有高效光催化氧化性的复合催化剂及其应用
CN109107605B (zh) * 2018-07-09 2021-05-04 湖南师范大学 一种具有高效光催化氧化性的十聚钨酸铵盐及其应用
CN109876823B (zh) * 2019-03-12 2022-01-18 华东理工大学 一种Mn-Fe复合金属催化剂及其制备方法和应用
CN112645908B (zh) * 2019-10-11 2022-05-06 中国科学院大连化学物理研究所 一种制备马来酸酐的方法
CN111087371A (zh) * 2019-12-17 2020-05-01 北京理工大学 一种2,5-呋喃二甲醛的光催化合成方法
CN112047912B (zh) * 2020-10-16 2022-07-15 中国科学技术大学 一种呋喃二甲酸的制备方法
CN113351210B (zh) * 2021-06-21 2023-02-28 北京化工大学 一种Cu基催化剂及将其用于光催化水产氢-5-HMF氧化偶联反应

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102266787A (zh) * 2010-06-07 2011-12-07 付文甫 一种新型不含贵金属光解水制氢催化剂的制备方法
EP3052228A1 (en) * 2013-12-04 2016-08-10 SABIC Global Technologies B.V. Hydrogen production from water using photocatalysts comprising metal oxides and graphene nanoparticles
CN103769187A (zh) * 2013-12-18 2014-05-07 江苏悦达新材料科技有限公司 一种石墨烯/g-C3N4复合光催化剂的制备方法
CN105037303B (zh) * 2015-07-07 2017-06-20 天津工业大学 一种5‑羟甲基糠醛制备2,5‑呋喃二甲酸的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106279080A (zh) 2017-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106279080B (zh) 一种5-羟甲基糠醛光催化制备2,5-呋喃二甲酸的方法
CN104177319B (zh) 一种制备2,5‑呋喃二甲酸酯的方法
Li et al. Recent advances in the photocatalytic conversion of biomass-derived furanic compounds
Wang et al. Catalytic hydrogenolysis of biomass-derived 5-hydroxymethylfurfural to biofuel 2, 5-dimethylfuran
Yu et al. Heterogeneous Catalytic Hydrogenation of Levulinic Acid to γ‐Valerolactone with Formic Acid as Internal Hydrogen Source
Ventura et al. Heterogeneous catalysts for the selective aerobic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural to added value products in water
Shang et al. Photocatalytic materials for sustainable chemistry via cooperative photoredox catalysis
CN111377890B (zh) 由5-羟甲基糠醛生产2，5-呋喃二甲酸的方法
CN106238075A (zh) 硫化钼催化剂及其制备和在芳香酚及醚类化合物加氢降解中的应用
CN103638956A (zh) 一种三聚甲醛或多聚甲醛和醋酸及醋酸水溶液合成丙烯酸甲酯的催化剂及其制备和应用方法
CN106279075B (zh) 一种催化5-羟甲基糠醛制备2,5-二甲基呋喃的方法
CN106008414B (zh) 5‑羟甲基糠醛催化转移加氢制备2,5‑二羟甲基呋喃的方法
CN107051585A (zh) 一种具有高效光催化氧化性的复合催化剂及其应用
CN108276364A (zh) 一种多孔的六偏磷酸锆催化剂的制备及应用
CN108586392A (zh) 一种5-羟甲基糠醛原位加氢制备2,5-二甲基呋喃的方法
CN111036195B (zh) 催化剂及2,5-呋喃二甲酸的制备方法
CN103848719B (zh) 四氢糠醇选择性氢解制备1,5-戊二醇的方法
CN105597772B (zh) 核壳结构的钴基催化剂及其制备方法
de Almeida Ribeiro et al. Graphitic Carbon Nitride‐Based Materials as Catalysts for the Upgrading of Lignocellulosic Biomass‐Derived Molecules
Ning et al. The efficient oxidation of biomass-derived 5-hydroxymethyl furfural to produce 2, 5-diformylfuran over supported cobalt catalysts
Liu et al. Recyclable Zr/Hf-containing acid-base bifunctional catalysts for hydrogen transfer upgrading of biofuranics: A review
Abdouli et al. Hydrothermal process assisted by photocatalysis: Towards a novel hybrid mechanism driven glucose valorization to levulinic acid, ethylene and hydrogen
CN101116810A (zh) 改性煤基活性炭固体催化剂及其制备方法和用于缩醛/酮合成反应
Albonetti et al. Preface to special issue on green conversion of HMF
CN104607202A (zh) 磁性纳米材料负载钌催化剂及其在催化5-羟甲基糠醛制备2,5-二甲基呋喃中的应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant