Способ получения 5-оксиметилфурфурола

 

Изобретение касается гетероциклических веществ, в частности получения 5-оксиметилфурфурола (МФ) - промежуточного продукта для синтеза полимеров, пластификаторов и др. веществ . Для повышения выхода МФ и сокращения времени процесса гидролиза 3-5%-ного водного pacTBOjia сахарозы при 90-100°С в присутствии катализатора (КТ) используют в качестве последнего сополимер акриламида, N,N - метил-бис(акр1шамида) и ванадил-протопорфириновый- Х комплекс (3 - . 5мас.%). КТ берут в количестве 5 6мас .% по отношению к массе раствора сахарозы. Способ позволяет увеличить выход целевого МФ с 5 до 61% при сокращении времени процесса с 5 до 4 ч. 3 табл. 00 СП ;о 00 ND

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК

„Я0„„1351 2 А1 (д) 4 С 07 D 307/50 В 01 7 31/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4001083/23-04 (22) 02.01.86 (,46) 15.11.87. Бюл.9 42 (71) Ухтинский индустриальный институт (72) В.И.Крупенский и Г.П.Потапов (53) 547.722.07(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1169337, кл. С 07 D 307/50, 1983. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 5-ОКСИМЕТИЛФУРФУРОЛА (57) Изобретение касается гетероциклических веществ, в частности получения 5-оксиметилфурфурола (МФ) промежуточного продукта для синтеза полимеров, пластификаторов и др. веществ. Для повышения выхода МФ и сокращения времени процесса гидролиза

3-5%-ного водного раствора сахарозы при 90-100 С в присутствии катализатора (КТ) используют в качестве по-, следнего сополимер акриламида, N,N— метил-бис(акриламида) и ванадил-протопорфириновый- П комплекс (3—

5 мас.%). КТ берут в количестве 5—

6 мас.% по отношению к массе раство. ра сахарозы. Способ позволяет увели чить выход целевого МФ с 51 до 61% при сокращении времени процесса с

5 до 4 ч. 3 табл.

1351932 порфирина с помощью 30%-ного подкисленного раствора этанола в воде. После этого катализатор еще несколько раз промывают чистой водой и высушивают на воздухе. В сухом состоянии катализатор устойчив и может храниться неограниченное время.

Структура катализатора, содержащего ванадил-протопорфириновый- )Х комплекс:

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения 5-оксиметилфурфурола, который находит применение в качестве промежуточного .) продукта в производстве полимерных материалов, пластификаторов и поверхностно-активных веществ.

Целью изобретения являются повышение выхода 5-оксиметилфурфурола и )Q сокращение продолжительности процесса за счет использования в качестве металлопорфиринового комплекса вана- СН;СЦ дии"протопорфириновый - I)(комплекс, 1 2

Способ осуществляют следующим ) 5 CO

I образом. NH

Катализатор получают сополимериза- ) ! цией акриламида, N N -метилен-бис- СН акриламида с ванадил-протопорфирино- NH вым- IX комплексом в присутствии окис- 20 i лительно-восстановительной системы. CO

Пример 1. Готовят три раствора. Первый: 60 r акриламида и 2 r - сн,— с метиленбис-акриламида в 240 мл воды; второй: 5,8 г глицина и 1 2 r 2-ами- 25 ЯЪ

IIo-2(гидроксиметил)-1,3-пропандиола в .200 мл воды; третий: 8 г персульфата аммония в 200 мл воды. В стеклян- Н С=(Н1 ный реактор помещают соответственно

200,100 и 200 мл этих растворов, до- 30 ! бавляют 1 мл N,N,N,N -тетраметилэти- НЗС лендиамина и 40 мл этанола, содержащего 2 г ванадил — протопорфирина-l)I.

Содержимое реактора перемешивают и Н выдерживают при 20 0 в течение 1520 мин. Выход полимерного катализа,тора составляет 52 г. Набухаемость в воде 19,2 мл.

Пример 2, Аналогично примеру

1 проводят сополимеризацию в присут- 4 ствии этанольного раствора протопорфирина- )Х, не содержащего ванадил.

Таким образом получается полимер-носитель. Закрепление ванадила осуществляется выдерживанием гранул катали- 4 затора в растворе ванадилсульфата в течение 1 сут. Выход и характеристика катализатора аналогичны примеру 1, Очистку катализатора осуществляют следующим образом.

5 Полученный полимерный кель измельчают на гранулы. Отделение остатков окислительно-восстановительной системы и мономеров проводят путем 2-3кратной отмывки гранул и катализато5 ра чистой водой в стакане с последующей декантацией и замены промывной воды на новую. Затем проводят отмывку катализатора от остатков металлоCH -CH

СО

NH н, !

СО

CH -CH

СН=СН

CH2CH2C00E ) 3С СН2СН2СООН

Пример 3, Получение 5-оксиметилфурфурола. 1 л 3%-ного раствора сахарозы помещают в автоклав с принудительной циркуляцией, нагревают

0 (). до 100 С и прокачивают в течение 3 ч через помещенный в широкую колонку с

60 r катализатора — трехмерносшитого сополимера акриламида, N,N ìåòèëåíбис-акриламида и ванадилпорфиринового комплекса с содержанием ванадилпорфирина в катализаторе 3 мас.%.

Оксиметилфурфурол выделяют экстракцией этилацетатом с последующей отгонкой растворителя. Получают 13 0 r р оксиметилфурфурола, т,е. 59% от теоретического, Пример 4. 1 л 5%-ного раствора сахарозы помещают в автоклав с принудительной циркуляцией, нагрева5 ют до 90 С и прокачивают в течение

4 ч через широкую колонку с 50 r катализатора — трехмерносшитого сополимера акриламида, N,N -метилен-бис( акриламида и ванадилпорфиринового

1351932

Таблица 1

Объем раствора сахарозы 1 л

Параметры

Количество катализатора, г 60 60 60 60

Концентрация сахарозы в исходном растворе, мас.7 3 3 3

Температура, С б 80 90 100

110 120

Продолжительность про- 6 4 3 цесса, ч

Концентрация оксиметилфурфурола в гидролизаторе, мас.7 1,30 1,32 1,30

1,10 0,88

Выход оксиметилфурфурола, 7 от теоретического 59 60 59

40 комплекса с содержанием ванадилпорфирина в катализаторе 5 мас.7.. Получают 22,5 г оксиметилфурфурола, т.е. 617 от теоретического. . 5

Пример 5. Аналогично условиям примера 2 проводят многократное использование катализатора, тщательно промывая его водой после каждого опыта. При втором, третьем, пятом и де- 10 сятом использовании получают оксиметилфурфурол с выходом от теоретичес кого соответственно 61,60,60 и 567.Аналогично этот катализатор можно использовать до 15 раз для получения 15 оксиметилфурфурола с высоким выходом.. !

Температурный интервал процесса

90-100 С. При более высоких темперао турах снижается выход целевого про- 20 дукта, при более низких — увеличиваетсы продолжительность процесса (см. табл.1).

Содержание ванадилпорфирина в катализаторе устанавливается в пределах 3-5 мас.7. Большое содержание ванадилпорфирина приводит к ухудшению набухаемости катализатора в воде, меньшее содержание — к снижению концентрации каталитических центров. В результате в обоих случаях уменьшается выход целевого продукта (см. табл.2).

Концентрация катализатора составляет 5-6 мас.7 от массы раствора сахарозы. Меньшая концентрация катализатора приводит к снижению каталиФического эффекта, а большая — к ухудшению фильтрации раствора сахарозы через слои катализатора, н результате чего выход целевого продукта не растет (см.табл.3).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить выход целевого продукта с 48-51 до 59-617 и сократить продолжительность процесса с,5до 4ч.

Ф о р мул а из о б р е т е ния

Способ получения 5-оксиметилфурфурола гидролизом 3-5 мас.7. водного раствора сахарозы при 90-100 С в присутствии 5-6 мас. па отношению к массе раствора сахарозы катализатора, представляющего собой трехмерносши-! тый сополимер акриламида, N,N -метилен-бис(акриламида) и металлопорфиринового комплекса„ содержащего 35 мас.7. металлопорфирина, о т л и— ч а ю шийся тем, что. с целью увеличения выхода целевого продукта и сокращения продолжительности процесса, в качестве металлопорфиринового комплекса используют ванадил-протопорфириновый- П комплекс.

135 l 932

Таблица 2

Объем раствора сахарозы 1 л

Параметры

Концентрация ванадилпорфирина в катализаторе, мас.Х

Продолжительность процесса, ч

2,5 2,5 2

Концентрация оксиметилфурфурола в гидрализате, мас.Х 0,97 1,10 1,30 1,32 I 19 1,05

Выход оксиметилфурфурола, Х от теоретического

44 50 59 60 54

П р и м е ч а н и е. Количество катализатора ЬО,г; исходная концентрация сахарозы 3 мас.Х; температура 100 С

Таблица 3

Параметры

Объем раствора сахарозы

1 л

Количество катализатора, г 30 50 60 80

Продолжительность про-, цесса, ч

2,5 2,5 2,5 2 5

Концентрация оксиметилфурфурола в гидролизате, мас,% 0,99 1,30 1,32 1,28

Выход оксиметилфурфурола, % от теоретиче"кого .46 59 60 58

П р и м е ч а н и е. Исходная концентрация сахарозы .3 мас.Х; температура 100 С; содержание ванадилпорфирина в катализаторе 5 мас.%.

Составитель И.Дьяченко

Редактор Э.Слиган Техред А,.Кравчук Корректор,C.Øåêìàð

Тираж 372 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5538/21

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4