[01913280]一种甘露糖转化制备 5-羟甲基糠醛的方法

成果简介 糠醛是化学工业中一种非常重要的中间体。与之相比，5-羟甲基糠醛（5-HMF）在结 构上比糠醛多包含有一个羟甲基，其性质与糠醛非常接近，但化学结构比糠醛的可调变性 更强。5-HMF 可采用清洁的六碳糖作原料生产，这是其引人关注的主要原因。5-HMF 通过 选择性氧化、加氢、醚化、氨基化等反应可灵活调变 5-HMF 衍生物的性质，使其在精细化 学品、燃料与油品添加剂、高分子材料、香料、医药合成等领域都具有重要应用。在目前 的研究领域，合成 5-HMF 的传统工艺主要局限在以果糖与葡萄糖这两种碳水化合物作为原 料。但对于未来而言，势必要采用成本更加低廉的半纤维素、纤维素作为原料，这就需要 开发新转化体系和工艺方法，将果糖和葡萄糖以外的其他糖类原料也能高效转化为 5-HMF。 本技术针对目前鲜有被有效利用的两种糖类甘露糖和半乳糖的转化开展深入探索和开发， 已取得的 5-HMF 产率可达到世界范围内此类反应底物转化后获得产物的较高水平。 技术优势 核心技术：采用合适的催化剂和反应工艺条件，使得甘露糖、半乳糖类原料能够最大 程度转化得到 5-HMF，并能够从反应体系中有效分离。 转化原理：六碳糖类（包括葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖等）通过脱水反应转化为 5-HMF，这类转化反应的进行需要依靠催化剂的作用，使其按照需要的方向进行。 目前已经开展研究的工艺主要采用果糖和葡萄糖作为原料，这两种糖类的转化比较容 易实现，但存在的问题是，以这二者为原料生产 5-HMF 的工艺需要使用的溶剂和催化剂成 本较高，且需要增加原料获取与纯化等程序，造成成本进一步升高，而采用这两种物质为 原料的工艺暂时也没有成功工业化的报道。采用木质纤维素（包含纤维素、半纤维素等） 为原料则可以有效避免原料纯化过程，是未来发展的主流趋势和终极目标。木质纤维素中 除包含果糖和葡萄糖以外，还包含有其他多种类六碳糖，其中甘露糖和半乳糖是所占比重 比较大的组分。 本技术优势：采用已经探索出的催化剂和反应体系可以实现甘露糖、半乳糖转化后的 5-HMF 产率水平达到约 70%和 40%，属于已报道的较高水平，且本体系对于果糖、葡萄糖、 各类二糖等的转化具有兼容性，也能实现上述底物转化合成 5-HMF 的较高产率。 应用渠道 本技术可应用在从事化工生产方面的相关企业，主要用于生产 5-HMF 一类的化工中间 体，这些中间体能够用于精细化学品、燃料与油品添加剂、高分子材料、医药合成等领域。 推广意义 以碳水化合物作为原料生产化学品符合可持续发展原则，也是国家大力发展的新能源 和新技术领域的重要分支。半纤维素、纤维素等资源的储量非常丰富，如能有效加以利用， 将可以摆脱生产一些特殊化学品受制于石油原料来源单一这一困难。