阅读说明：本技术 一种H-Beta催化玉米秸秆制备5-羟甲基糠醛的方法 (Method for preparing 5-hydroxymethylfurfural from corn straws under catalysis of H-Beta ) 是由 李晓云 梁敏 段冰瑜 于 2019-10-11 设计创作，主要内容包括：本发明属于生物质化工领域,特别涉及一种H-Beta催化玉米秸秆制备5-羟甲基糠醛的方法。该方法主要包括以下步骤：玉米秸秆、H-Beta和γ-戊内酯/水溶剂按照一定质量比加入反应釜中,在电加热130～190℃温度条件下,磁力搅拌反应1～8h,反应结束后,冷却至室温,通过离心进行固液分离即得。该方法使用H-Beta联合γ-戊内酯/水溶剂的反应方法,具有催化活性高、产物分离简单、催化剂和溶剂易回收,环境友好等优点,整个方法操作简单,易于操作,具有良好的应用前景。(The invention belongs to the field of biomass chemical industry, and particularly relates to a method for preparing 5-hydroxymethylfurfural by catalyzing corn straws with H-Beta. The method mainly comprises the following steps: adding corn straw, H-Beta and gamma-valerolactone/water solvent into a reaction kettle according to a certain mass ratio, reacting for 1-8H under the condition of electric heating at the temperature of 130-190 ℃, cooling to room temperature after the reaction is finished, and performing solid-liquid separation by centrifugation to obtain the corn stalk and gamma-valerolactone/water solvent. The method uses a reaction method combining H-Beta and gamma-valerolactone/water solvent, has the advantages of high catalytic activity, simple product separation, easy recovery of catalyst and solvent, environmental protection and the like, and has simple operation, easy operation and good application prospect.)

一种H-Beta催化玉米秸秆制备5-羟甲基糠醛的方法

技术领域

本发明涉及一种H-Beta催化玉米秸秆制备5-羟甲基糠醛的方法，属于生物质化工技术领域。

背景技术

5-羟甲基糠醛分子式为C₆H₆O₃，相对分子量126.1，浅黄色，是其分子中含有一个呋喃环、一个羟甲基和醛基，使其具有良好的反应活性，能够用来制备多种衍生物，如2，5-二甲基呋喃、乙酰丙酸和2，5-二呋喃二羧酸等，还能够用于合成呋喃树脂和呋喃沥青胶泥等呋喃类产品。因此，5-羟甲基糠醛作为一种重要的精细化合物，在精细化工和制药等领域中广泛应用。

制取5-羟甲基糠醛的方法主要以葡萄糖、果糖、淀粉、纤维素等为原料，采用浓硫酸为催化剂制得5-羟甲基糠醛。利用浓硫酸制备5-羟甲基糠醛具有时间短、产率高等优点，但是存在设备腐蚀严重、工艺复杂、副产物多、催化剂回收困难和污染环境等问题，整个工艺流程对设备质量要求高且产生大量酸性废液和含硫固废，尽管水解反应能够正常有效进行，但是从整个生产工艺环保性、经济性和生态性上分析并不适合大规模生产，且不符合绿色化工的要求。

γ-戊内酯是一种生物质衍生的绿色溶剂，具有熔点低、沸点高、稳定性好等特点，能够促进玉米秸秆转化为5-羟甲基糠醛。在γ-戊内酯/水混合溶剂中，通过H-Beta分子筛自身酸性位点催化，实现了5-羟甲基糠醛清洁生产，大幅减少了废酸、废水与废气的产生，且催化剂与目标产物分离、目标产物与溶剂分离操作简便，易实施，可操行强。

发明内容

本发明的目的是提供一种H-Beta催化玉米秸秆制备5-羟甲基糠醛的方法。

本发明技术方案概述如下：

(1)将玉米秸秆、H-Beta和γ-戊内酯-水溶液混合，放入反应釜中，在温度120～200℃条件下，搅拌反应1～8h；(2)反应结束后，水浴冷却至室温，通过离心进行固液分离即得。

上述5-羟甲基糠醛制备步骤中所用玉米秸秆为青贮玉米秸秆。

上述5-羟甲基糠醛制备步骤中所用的催化剂H-Beta采用混合模板剂方法合成。

上述5-羟甲基糠醛制备步骤中玉米秸秆与H-Beta质量比为(0.2～20)∶1，γ-戊内酯与水的体积比为(1～30)∶1，玉米秸秆与γ-戊内酯/水混合溶剂料液比(质量g∶体积ml)为1∶(40～120)。

上述5-羟甲基糠醛制备步骤中搅拌速率为500～1000转/分。

本发明的显著优点是：

该方法生产5-羟甲基糠醛对设备腐蚀性低，在普通水热反应釜中即可实施，操作简单，催化剂稳定性高，可循环利用。整个反应条件较为温和，后期产物与催化剂分离容易，且5-羟甲基糠醛得率高，溶剂易回收，能够满足绿色化学的要求，具有良好的应用前景。

具体实施方式

下面将以具体的实施例来对本发明作进一步详细的描述，但本发明的保护范围不局限于这些具体实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。

实施例1：

(1)1.0g玉米秸秆粉末、1.0g H-Beta分子筛、16mlγ-戊内酯与水体积比5∶5混合溶液放入50ml反应釜中，在温度145℃条件下，以磁力搅拌速率500转/分反应0.5h。

(2)反应结束后，冷却至室温，通过离心分离固液，可得5-羟甲基糠醛产率为58％。

实施例2：

(1)1.0g玉米秸秆粉末、1.5g H-Beta分子筛、16mlγ-戊内酯与水体积比6∶4混合溶液放入50ml反应釜中，在温度155℃条件下，以磁力搅拌速率600转/分反应1h。

(2)反应结束后，冷却至室温，通过离心分离固液，可得5-羟甲基糠醛产率为62％。

实施例3：

(1)1.0g玉米秸秆粉末、2.0g H-Beta分子筛、16mlγ-戊内酯与水体积比7∶3混合溶液放入50ml反应釜中，在温度145℃条件下，以磁力搅拌速率800转/分反应1.5h。

(2)反应结束后，冷却至室温，通过离心分离固液，可得5-羟甲基糠醛产率为66％。

实施例4：

(1)依次称取1.0g玉米秸秆粉末、3.0g H-Beta分子筛、16mlγ-戊内酯与水体积比8∶2混合溶液放入50ml反应釜中，在温度155℃条件下，以磁力搅拌速率550转/分反应2h。

(2)反应结束后，冷却至室温，通过离心分离固液，可得5-羟甲基糠醛产率为68％。