Способ получения фурфурола

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3785575/23-04 (22) 28.08.84 (46) 07.02.86. Бюл, Р 5 (71) Сыктывкарский государственный университет им, 50-летия СССР и Ухтинский индустриальный институт (72) Г. П. Потапов, В. И. Крупенский, N. И. Алиева и Т, В. Долгая (53) 547.722.07(088.8) (56) Авторское свидетельство ГССР

N 1155600, кл. С 07 D 307/50, .

29.07.83. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУРФУРОЛА дегидратацией 2-5Х-. íîãî водного (51) 4 С 07 D 307/50, В 01 J 31 06 раствора пентоз при 90-100 С в присутствии в качестве катализатора трехмерносшитого сополимера акриламида, N N-метиленбисакриламида и комплекса металла IV группы и порфирина, содержащего 2-5 мас.7 комплекса и взятого в количестве 5-6Х от массы пентоз, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и сокращения продолжительности процесса, последний ведут в присутствии катализатора, содержащего в качестве металла

IV группы цирконий.

i 209692

Изобретение относится к способам получения фурфурола, используемого для синтеза полимеров, ядохимикатов, лекарственных веществ, в качестве селективного растворителя масел, жиров и для других целей, Цель изобретения — повышение выхода целевого продукта и уменьшение продолжительности процесса.

Приме р 1. 1 л 2 -ного водного раствора ксилозы помещают в автоклав с принудительной циркуляцией, нагревают до 100 С и прокачивают о в течение 2 ч через помещенный в широкую колонку катализатор (60 г) трехмерносшитый сополимер акриламида

N N-метилен-Бис-акриламида и цирконийпорфиринового комплекса — ЕгПКПААГ (содержание цирконийпорфирина в катализаторе 2 мас,X) — в виде набухших гранул размером ЗхЗх3 мм. Па лучают 11,7 r фурфурола, Выход сосставляет 90Х от теоретического.

Пример 2. 1 л 5 " ного раствора арабинозы помещают в автоклав с принудительной циркуляцией, нао гревают до 90 С и прокачивают в течение 3 ч через помещенный в широкую колонку катализатор (50 г) трехмерносшитый сополимер акриламида, N,N"

-метилен-оцс-акриламида и цирконий .порфиринового комплекса (содержание цирконийпорфирина в катализаторе

5 мас.XI- в виде набухших гранул размером ЗхЗх3 мм, Получают 29,0 г фурфурола. Выход 91 .от теоретического.

Пример 3. Аналогично условиям примера 1 проводят многократное использование катализатора (после тщательной отмывки водой). После второго, третьего, четвертого, седьмого и десятого использования получают фурфурол с выходом от теорети-. ческого соответственно 91, 90, 91, 89 и Bj . Аналогично можно использовать этот катализатор до 15 раз для получения фурфурола с высоким(-85%) выходом. В табл, 1 приведены данные, полученные при использовании предлагаемо

ro способа получения фурфурола и известного, Особенностью иммобилизованного, т.е.. закрепленного в объеме полиакриламидного геля цирконнйпорфиринового комплекса (ЕгПК), является способность гранул набухать в водной среде. Набухшие гранулы катализатора одержащие цирконийпорфириновые центры, лекго проницаемы для молекул реагентов и молекул растворителя.

Содержание ЕгПК в катализаторе, рав5 ное 2-5 мас.Х, является оптимальным, Повышение количества ЕгПК приводит к уменьшению набухаемости и снижению доступности каталитических центров, уменьшение концентрации ЕгПК в катализаторе приводит к значительному уменьшению скорости процесса. В результате в обоих случаях уменьшается выход целевого продукта.

Пример ы 4-7. Результаты приведены в табл. 2. Условия проведения процесса аналогичны примеру 1.

Оптимальная температура процесса о

90-100 С. Повышение температуры выше

100 С приводит к частичному разложе0 нию целевого продукта — фурфурола, и снижению его выхода. При этих же температурах происходит частичный спад полимерной основы катализатора, что также приводит к снижению каталитического эффекта, Понижение темо пературы ниже 90 С значительно увеличивает продолжительность процесса, 30 что представляется нецелесообразным, Зависимость параметров процесса от температуры представлена в табл, 3, Сбъем исходного сырья 1 л.

Оптимальное количество катализа35 тора составляет 5-6Х от массы раствора пентоз, Уменьшение этого количест ва приводит к сннжению каталитического эффекта, что выражается в понижении выхода целевого продукта. Уве40 личение количества катализатора ухудшает процесс циркуляции раствора пентоз, в результате чего выход целевого продукта не возрастает, Зависимость параметров процесса от

45 количества катализатора представлена в табл. 4, Объем исходного сырья—

5Х-ной арабинозы, 1 л.

Катализатор синтезируется путем одностадийной полимеризации акрил50 амида, метилен-Ьс-акриламида и протопорфирина ХХ в присутствии окислительно-восстановительной системы при комнатной температуре в течение

20 мин. Акриламид и метилен-Ьс-акрил55 амид являются промьппленными мбномерами. Протопорфирин получают иэ гемина, который выпускается промышленностью. з 1209692 4

Таким образом, предлагаемый способ счет сокращения времени реакциии повыпозволяет интенсифицироватьпроцесс за сить выходцелевого продукта до 90Х.

Катализатор

60

50

Температура процесса, С о

100

100

100.90

1,09

1,15

2,75

2,90

86

91

12,3

11,6

12,4

7,1

Количество катализатора, г

Продолжительно сть процесса, ч

Концентрация пентозы в исходном растворе, Е

Концентрация фурфурола в гидролизате, 7

Выход фурфурола, Е от теоретического

Ti ПК-ПААГ Zr ПК-ПААГ Ti ПК ПААГ Zr ПК-ПААГ

1209692

Таблица 3 о

Температура процесса, С

Показатели

3 1,5

50 50

1,12 1,15 095 280 290 222

Выход фурфурола, 7 от теоретического

88, 90 74

91 70

Таблица 4

Пок аз атели

Количество. катализатора, г

20 о

Температура. С

90

90

Концентрация фурфурола в гидролизате ° Х

2.11 2,68

2,90.Продолжительность, час

Выход фурфурола, 7 от теоретического

84

92

Составитель И. Дьяченко

Редактор Н. Яцола Техред Т. Тупик Корректор А. Тяско Заказ 461/33

Тираж 379 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Концентрация пентозы в исходном растворе, Х

Продолжительность, час

Количество катализ атора, г

Концентрация фурфурола в гидролизате, Ж

5 2 1

60 60 60

2,93 2,84

3 3