一种2，5-呋喃二甲酸的制备方法与流程

本申请涉及一种2，5-呋喃二甲酸的制备方法，属于化学化工领域。

背景技术：

1、2，5-呋喃二甲酸(fdca)可由糖类等生物质资源转化而得，由于其结构与对苯二甲酸相似，因而被视为可与石化产品邻苯二甲酸、对苯二甲酸或间苯二甲酸相媲美的重要生物质平台化合物。同时，fdca在生物安全性、可降解等方面具有较佳的表现。近年来，fdca制备及其衍生转化已成为生物化工领域的一大研究热点，以fdca为原料的聚酯、聚酰胺类材料可应用于纤维、薄膜、包装材料、工程塑料等领域。由于fdca特殊的非平面结构，使得该类材料制品密封性能较佳。此外，fdca还被广泛应用于医药、化工等领域。

2、随着石油资源的相对贫乏和环境问题的加剧，寻求新的能源来代替传统的化石资源越来越受到人们的关注。生物质资源是石油资源的理想替代品。fdca作为重要的生物质平台化合物，被认为是一种具有重要应用价值的pta潜在替代物。

3、合成fdca的方法主要有电化学氧化法、生物氧化法和化学催化氧化法，大多以5-hmf为起始原料，在特定的催化体系中催化氧化制备fdca，副产物主要有ffca、糠酸、呋喃环开环产物，以及燃烧产生的co2和co等。

4、在众多的fdca催化合成工艺中，钴锰溴催化氧化hmf合成fdca是最具有工业化前景的制备路线，一方面fdca在醋酸中溶解度低，简单的固液分离操作就能将fdca分离出来，同时均相的co/mn/br催化剂回收方便，避免非均相催化剂存在容易失活和与产物分离困难的问题；另外co/mn/br均相催化体系已经应用于对苯二甲酸等芳香类二酸的工业化生产，这对fdca工业化制备有一定的借鉴和指导作用。

5、但随着钴锰溴催化氧化hmf合成fdca研究的深入，发现fdca的收率与设想的差距巨大，副产物含量高，hmf燃烧比率大，严重影响了hmf的利用率，这对生物质材料说是一个巨大的浪费。

技术实现思路

1、为了提高hmf的利用率和fdca的质量，本发明提供了一种优化的锰溴催化氧化hmf合成fdca工艺，经过本工艺合成的fdca产品纯度达到99％以上，fdca收率达到85％以上，hmf燃烧率降低到5％以内，大大的提高了hmf的利用率。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种2，5-呋喃二甲酸(fdca)的制备方法，包括以下步骤：

3、于密闭容器中，将含有水，5-羟甲基糠醛(hmf)、稀土金属氧化物、钴源、锰源、溴源和有机酸的原料混合，反应，烘干，得到含有2，5-呋喃二甲酸的产物。

4、所述稀土金属氧化物选自氧化钇、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铥、氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化镱、氧化镥中的至少一种；

5、可选地，所述稀土金属氧化物选自氧化钕、氧化铒、氧化钇中的至少一种。

6、所述钴源选自醋酸钴、氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、氧化钴中的至少一种；优选醋酸钴。

7、所述锰源选自醋酸锰、氯化锰、硝酸锰、硫酸锰、二氧化锰中的至少一种；优选醋酸锰

8、所述溴源选自氢溴酸、溴化钠、溴化钾、溴化铵中的至少一种。优选氢溴酸

9、所述有机酸选自甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸中的至少一种。

10、可选地，所述有机酸选自乙酸。

11、所述原料中，

12、所述稀土金属氧化物的质量为所述5-羟甲基糠醛质量的0.05～0.5％；

13、所述钴源、锰源和溴源的含量为5000～7000ppm；

14、可选地，所述钴源、锰源和溴源的含量为6000ppm。

15、所述钴源中钴元素、锰源中锰元素和溴源中溴元素的摩尔比为1.0：0.03～0.10：0.5～1.5；

16、可选地，所述钴源中钴元素、锰源中锰元素和溴源中溴元素的摩尔比为1.0：0.05：1.0。

17、所述有机酸的质量为所述5-羟甲基糠醛的15～25倍；

18、可选地，所述有机酸的质量为所述5-羟甲基糠醛的20倍。

19、所述水的质量为所述5-羟甲基糠醛质量的0～90％；

20、可选地，所述水的质量为所述5-羟甲基糠醛质量的0～75％；

21、所述5-羟甲基糠醛的质量为所述水和有机酸的总质量的3.8～5.5％；

22、可选地，所述5-羟甲基糠醛的质量为所述水和有机酸的总质量的4.5～5％。

23、可选地，所述5-羟甲基糠醛的质量为所述水和有机酸的总质量的4.8％。

24、所述反应的温度为80～200℃；

25、可选地，所述反应的温度为100～180℃；

26、可选地，所述反应的温度为160℃。

27、所述反应的时间为0.5～3h；

28、可选地，所述反应的时间为1.5h。

29、所述反应的气体环境为氧气氛围；

30、所述氧气氛围的压力为0～5mpa；

31、可选地，所述氧气氛围的压力为1～3mpa。

32、可选地，所述氧气氛围的压力为2mpa。

33、所述烘干的温度为40～180℃；

34、可选地，所述烘干的温度为60℃。

35、所述烘干的时间为5～10h。

36、可选地，所述烘干的时间为6h。

37、进一步地，包括以下步骤：

38、将稀土金属氧化物溶于有机酸中，再与钴源、锰源、溴源混合加入反应釜中，再向反应釜中加入水和有机酸溶解的5-羟甲基糠醛，搅拌，通入氧气进行反应，冷却，过滤分离出固体，烘干，得到含有2，5-呋喃二甲酸的产物。

39、所述将稀土金属氧化物溶于有机酸的过程中，有机酸的质量为稀土金属氧化物质量的500～1500倍。

40、可选地，所述将稀土金属氧化物溶于有机酸的过程中，有机酸的质量为稀土金属氧化物质量的1000倍。

41、所述有机酸溶解的5-羟甲基糠醛中，有机酸的质量为5-羟甲基糠醛的2倍。

42、所述搅拌的速度为400～1000rpm；

43、可选地，所述搅拌的速度为600rpm。

44、所述冷却为冷却至20～35℃；

45、可选地，所述冷却为冷却至27℃。

46、本申请能产生的有益效果包括：

47、(1)提供了一种优化的锰溴催化氧化hmf合成fdca工艺，经过本工艺合成的fdca产品纯度达到99％以上，fdca收率达到85％以上，hmf燃烧率降低到5％以内，大大的提高了hmf的利用率。

技术特征：

1.一种2，5-呋喃二甲酸的制备方法，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

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，

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

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，

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，

技术总结
本申请公开了一种2，5‑呋喃二甲酸的制备方法。包括以下步骤：于密闭容器中，将含有水，5‑羟甲基糠醛、稀土金属氧化物、钴源、锰源、溴源和有机酸的原料混合，反应，烘干，得到含有2，5‑呋喃二甲酸的产物。经过本工艺合成的FDCA产品纯度达到99％以上，FDCA收率达到85％以上，HMF燃烧率降低到5％以内，大大的提高了HMF的利用率。

技术研发人员：刘木山,张维,游训,王杰,李长钰,章璇,林洋豪
受保护的技术使用者：浙江糖能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23