專利名稱：一種4-羥甲基糠酸和2,4-呋喃二甲酸的制備方法
技術領域：
本發明涉及由4-羥甲基糠醛制備4-羥甲基糠酸和2，4_呋喃二甲酸的方法。
背景技術：
4-羥甲基糠酸可用于制備前列腺素類受體EP4拮抗劑，EP4拮抗劑可廣泛用于治療疼痛和其他大量疾病(W02004067524A1)。而2，4-呋喃二甲酸可用來合成許多有用化合物和新型高分子材料尤其是液晶材料(Michael J. S. Dewar, Robert M. Riddle, J. Am. Chem.Soc.，(1975)，97，6658-6662)。目前，4-羥甲基糠酸已報道的合成方法是將呋喃-3-甲醇低溫下經二次鋰化，形 成雙陰離子后，通過二氧化碳羧基化制備(W02004067524A1)。該合成方法不僅原料成本昂貴、操作要求嚴格，而且摩爾收率僅17%，很難規模化生產。此外，2，4-呋喃二甲酸已報道的合成方法有香草醒(CAS.No. :121-33-5)經次氯酸鈉一步氧化制備(Irwin A. Pearl, John
S.Barton, J. Am. Chem. Soc.，(1952)，74，1357-1357)。該方法雖然原料成本較低，且路線很短，但反應產物十分復雜，產品分離非常困難，已報道的摩爾收率僅I. 3%，幾乎無法規模化生產。闊馬酸(CAS.No. =500-05-0)經甲酯化、溴代后，在氫氧化鉀水溶液作用下重排制備(H. Gilman, Robert R. Burtner, J. Am. Chem. Soc.， (1933), 55, 2903-2909)。該方法路線長，操作繁瑣，并且摩爾收率僅20 %。我們之前已經報道過4-羥甲基糠醛的合成(CN101619051，W02011003300)。
發明內容
本發明要解決的技術方案是提供一種收率高、工藝方法簡單的4-羥甲基糠酸和2,4-呋喃二甲酸的制備方法。我們可以通過4-羥甲基糠醛氧化可以直接得到相應的化合物4-羥甲基糠酸和/或2，4_呋喃二甲酸。本發明的目的通如下技術方案實現一種4-羥甲基糠酸和2，4_呋喃二甲酸的制備方法，其特征在于將原料4-羥甲基糠醛溶于0-8摩爾(0、1、2、3、4、5、6、7或8摩爾)當量的堿性溶液中，在金屬催化劑作用下，常壓下通入氧化劑，氧化劑的流速為10-100ml/min (例如10、20、30、40、50、60、70、80、90 和 100ml/min)，在 0-8(TC (例如 0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75 和80 0C )反應 1-24 小時(例如 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23和24小時)，反應后溶液通過濃酸調節至大約pH < 3。所述的反應的原料為4-羥甲基糠醛(4-HMF)。使用第IB族金屬氧化物為催化劑時，將原料4-羥甲基糠醛溶于0-8摩爾當量的堿性溶液中，常壓下通入氧化劑，氧化劑的流速為10-100ml/min，在0-80°C反應1-24小時，反應后溶液通過濃酸調節PH < 3，得到4-羥甲基糠酸。
使用第IB族金屬氧化物和Pt/C或Pd/C為催化劑時，將原料4-羥甲基糠醛溶于0-8摩爾當量的堿性溶液中，常壓下通入氧化劑，氧化劑的流速為10-100ml/min，在0-80°C反應1-24小時，反應后溶液通過濃酸調節pH < 3，得到2，4-呋喃二甲酸。第IB族金屬氧化物主要為CuO-Ag2O15所述的堿性溶液為氫氧化鋰溶液、氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或它們的組合，堿的摩爾量為底物的0-8倍，更優選1、2、3、4、5、6、7或8倍。所述的濃酸為濃鹽酸、濃硫酸或其它無機強酸。所述的氧化劑為空氣或氧氣。所述的氧化劑的流速為10-100ml/min。所述的制備方法在0_80°C反應1-24小時。 所述的壓力為常壓。本發明提供了一種由4-羥甲基糠醛制備4-羥甲基糠酸和2，4_呋喃二甲酸的方法，該方法操作簡單，而且可以得到較高收率的4-羥甲基糠酸和/或2，4_呋喃二甲酸。
權利要求
1.一種4-羥甲基糠酸和/或2，4-呋喃二甲酸的制備方法，其中將原料4-羥甲基糠醛溶于0-8摩爾當量的堿性溶液中，在金屬氧化物催化劑作用下，常壓下通入氣體氧化劑，氣體氧化劑的流速為10-100ml/min，在0-80°C反應1_24小時，然后將反應后的溶液通過強酸調節至pH < 3，從獲得的溶液中回收4-羥甲基糠酸和/或2，4-呋喃二甲酸。
2.根據權利要求I所述的制備方法，其中當使用第IB族金屬氧化物為催化劑時，將原料4-羥甲基糠醛溶于0-8摩爾當量的堿性溶液中，常壓下通入氧化劑，氧化劑的流速為10-100ml/min，在0-80°C反應1_24小時，然后將反應后的溶液通過強酸調節至pH < 3，得到4-羥甲基糠酸。
3.根據權利要求I所述的制備方法，其中當使用第IB族金屬氧化物和Pt/C的組合，或第IB族金屬氧化物和Pd/C組合為催化劑時，將原料4-羥甲基糠醛溶于0-8摩爾當量的堿性溶液中，常壓下通入氧化劑，氧化劑的流速為10-100ml/min，在0-80°C反應1-24小時，然后將反應后的溶液通過強酸調節PH < 3，得到2，4-呋喃二甲酸。
4.根據權利要求2或3所述的制備方法，其中第IB族金屬氧化物主要為CuO-Ag2O15
5.根據權利要求I所述的制備方法，其中所述的堿性溶液為氫氧化鋰溶液、氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或它們的組合，優選堿性溶液的摩爾量為4-羥甲基糠醛摩爾量的0-8倍，更優選1、2、3、4、5、6、7或8倍。
6.根據權利要求I所述的制備方法，其中所述的強酸為鹽酸、硫酸或其它無機強酸。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的制備方法，其中所述的氣體氧化劑為空氣或氧氣。
全文摘要
本發明公開一種4-羥甲基糠酸(4-HMFA)和2，4-呋喃二甲酸(2，4-FDCA)的制備方法。該方法包括以4-羥甲基糠醛(4-HMF)為原料，將4-羥甲基糠醛溶于0-8摩爾當量的堿性溶液中，在不同金屬催化劑作用下，常壓下通入氣體氧化劑，氧化劑的流速為10-100ml/min，在0-80℃反應1-24小時，反應后溶液通過強酸調節至pH＜3。該方法工藝簡單，產物分離方便，通過催化劑和反應條件的調控可以選擇性的得到4-羥甲基糠酸或2，4-呋喃二甲酸，具有工業化的潛力。
文檔編號C07D307/68GK102718734SQ201210177079
公開日2012年10月10日 申請日期2012年5月31日 優先權日2012年5月31日
發明者傅堯, 朱明山, 潘濤, 鄧晉, 郭慶祥 申請人:中國科學技術大學