Способ получения фурфурола

 

Изобретение касается гетероциклических веществ, в частности получения фурфурола, используемого в синтезе полимеров и активных веществ. Процесс ведут дегидратацией 2-5%-ного водного раствора пентоз при 90-100% в присутствии 5-6% катализатора - трехмерносшитого сополимера акриламида, N,N-метиленбисакриламида и порфиринового комплекса титана (4+). Комплекс содержится в катализаторе в количестве 2-5 мас.% и его получают реакцией хлорофилла с солью титана (4+). В этих условиях выход фурфурола достигает 92% при упрощении процесса за счет использования более доступного катализатора, получаемого из растительного сырья (листьев борщевика или подсолнечника) при экстракции ацетоном. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„15251 5п 4 С 07 И 307/50 В 01 J 31/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Свежесобранные листья борщевика или подсолнечника (или другой технической культуры) измельчают и заливают ацетоном. После выдерживания в течение 72 ч ацетоновый экстракт отжимают под прессом и удаляют ацетон на роторном испарителе под вакуумом 20 мм рт.ст, Отогнанный ацетон можно повторно испольэовать для экстракции. Оставшуюся часть экстракта, представляющего собой хлорофиллсодержащую суспензию в воде, отфильтровывают и получают хлорофилловую пасту, которую используют для синтеза катализатора. В реактор емкостью

500 см помещают 5 г полученной хлорофилловой пасты, которую растворяют

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21 ) 4 351 700/31-04 (22) 29.12.87 (46) 30.11.89 . Бюл. М - 44 (71) Сыктывкарский государственный уйиверситет им. 50-летия СССР и Ухтинский индустриальный институт (72) В.И. Крупенский и Г.П. Потапов (53) 547.722.07(088.8) 1 (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1155600, кл . С 07 D 307/50, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1209692, кл . С 07 D 307/50, В 01 J 31/06, 1984. (54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФУРФУРОЛА (57) Изобретение касается гетероциклических веществ, в частности полуИзобретение относится к усовершенствованному способу получения фурфурола, который находит применение для синтеза полимеров и биологически активных веществ.

Цель изобретения — упрощение и удешевление процесса за счет использования более дсступного катализатора, в качестве которого используют трехмерноснитый сополимер акрилами-! да (AA), N,N-метиленбисакриламида (HAA) с хлорофиллом-л, который дополнительно обработан солью титана.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Получение катализатора.

2 чения фурфурола, используемого в синтезе полимеров и активных веществ °

Процесс ведут дегидратацией 2-5Х-ного водного раствора пентоз при 90-100Х в присутствии 5-6Х катализатора-трехмерносшитого сополимера акриламида, N,N ìåòèëåHáèñàêðèëàìèäà и порфиринового комплекса титана (4+). Комплекс содержится в катализаторе в количестве 2-5 мас./ и его получают реакцией хлорофилла с солью титана (4+) . В этих условиях выход фурфурола достигает 92Х при упрощении процесса за счет использования более доступного катализатора, получаемого из растительного сырья листьев борще- с вика или подсолнечника при экстракции ацетоном. 3 табл.

1525155 в 50 мп этилового спирта. После этого к спиртовому раствору добавляют

200 мл воды, 30 r АА, 3 r БАА 5 r персульфата аммония в 50 мл воды.

Содержимое реактора перемешивают

10 мин, после чего добавляют 1,5 мл тетраметилэтилендиамина. Сополимериэация протекает при комнатной температуре в течение 5-10 мин. Образовав- 10 шийся темно-зеленый полимерный гель разрезают на гранулы и многократно отмывают дистиллированной водой от всех неиммобилизованных соединений.

Выход структурированного сополимера

35 г. Содержание магния 0,4Х, набухаемость в воде 15 г воды/г сополимера. В электронных спектрах поглощения присутствуют полосы поглощения при 400 и 680 нм, что доказывает наличие магнийпорфиринового комплекса в структуре сшитого полиакриламидного геля ° Для замены иона магния на ион Ti + к 35 г набухших гранул магнийпорфиринового полимерного геля приливают 30 мл 15Х-ного кислого раствора Ti(;1 . Полимерный гель выдерживают в течение 24 ч с солью титана при комнатной температуре и затем отмывают дистиллированной во30 дой до отрицательной реакции на ион

Cl . Получают 34 г титанпорфиринового полимерного комплекса, содержащего 5 мас.Х титанпорфиринового комплекса, набухаемость 13,8 г воды/г геля, который используют для дегидратации пентоз.

Аналогично получают катализатор с меньшим. содержанием титанпорфиринового комплекса. Для этого в сополимеризацию вводят соответственно 3 г хлорофилловой пасты. Получают комплекс, содержащий 2 мас.Х порфиринового комплекса Ti

° 4+)

Пример 2. Получение фурфурола.

1 л 2/-го водного раствора ксилоэы помещают в автоклав с принудительной циркуляцией, нагревают до IOO С и перекачивают в течение 3 ч через слой катализатора, 60 г трехмерно- 50

I сшитого сополимера акриламида, N,N— метиленбисакриламида и титанпорфиринового комплекса с содержанием

2 мас.Х последнего в катализаторе °

Получают 11,6 г фурфурола, или 91Х 55 от теоретического.

Пример 3. 1 л 5/-ного водного раствора арабинозы помещают в автоклав с принудительной циркуляцией, о, нагревают до 100 С и прокачивают в те- чение 4 ч через слой катализатора

50 г трехмерносшитого сополнмера акриламида, N,N -метиленбисакриламида и титанхлорофиллового комплекса с содержанием последнего 5Х массовых.

Получают 28,8 г фурфурола нли 90/ от теоретического.

Л р и м е р 4. Аналогично условиям примера 2 проводят многократное использование катализатора, взятого в примере 1, всякий раз тщательно промывая его водой. После второго, третьего, пятого, десятого использоваггия получают фурфурол с выходом от теоретического 91,90, 88,83/, Аналогично можно использовать катализатор до 15-20 раз для получения фурфурола с высоким выходом.

Преимуществом данного способа является использование при получении катализатора хлорофилла- сг взамен протопорфирина IX. Применение хлорофилла-сг, более доступного и дешевого вещества, который получают из растительного сырья, обеспечивает доступность и высокую технологичность процесса получения катализатора, Значительное упрощение процесса получения катализатора и данном способе состоит в том, что исключаются трудоемкие методы выделения и очистки металлопорфиринов или протопорфиринов.

Температура процесса 90-100 С.

Повышение температуры приводит к частичному разложению фурфурола, а понижение — к снижению скорости процесса, что является нецелесообразным.

Результаты исследований приведены в табл ° 1.

Как следует из данных табл. 1, оптимальной температурой является

90-100 С.

Количество катализатора составляет 5-6Х от массы раствора пентоз.

Увеличение этого количества снижает скорость циркуляции раствора, а уменьшение приводит к снижению каталитического эффекта, В итоге выход целевого продукта не увеличивается, а в ряде случаев снижается, и для поддержания его на высоком уровне требуется, больше времени, Результаты исследований приведены в табл. 2.

5 15251

Содержание порфиринового комплекса титана в катализаторе 2-5 мас.X.

При меньшем содержании снижается каталитический эффект, при большем— ухудшается набухаемость катализатора

5 в воде, что приводит к уменьшению доступности каталитических центров.

В обоих случаях снижается выход целевого продукта (табл . 3).

Таким образом, данный способ позволяет,упростить процесс за счет применения более дешевого и доступного катализатора, получаемого из расти- 15 тельного сырья, при высоком выходе фурфурола (92Х) .

Таблица 1

Исходное сырья (объем 1 л) Пар аме тры

Ксилоэа

Арабиноза

100

120

100

110

60

50

50

1,5

4 2,5

1,18

1,16

1,02

2 ю91 2 «88 2 ° 62

91

91 90 82

Та бли ца 2

Исходное сырье (объем 1 л) — ксилоэа 2Х-ный раствор в опытах

Параметры

2 3 4 5 6 о

Температура, С

Количество

100

100 100 100 100 100

30

50

80

1, 15 1, 16

1,15

0,92

1,01

1,15

72

90

Концентрация пентоэы в исходном растворе,7.

Температура, С

Количество катализатора, r

Продолжительность процесса, ч

Концентрация АурАурола в гидролизате, /

Выход фурфурола,/ от теоретического катализатора, r

Пр одолжит ел ьность процесса, ч

Концентрация фурфур ол а в гидролиэате, /

Выход фурАурола, /. от теоретического

55 6

Формулаизобретения

Способ получения фурфурола дегид ратацией 2-5/-ного водного раствора пентоэ при 90-100 С в присутствии о в качестве катализатора трехмерно/! сшитого сополимера акриламида, N,N метиленбисакриламида и комплекса металла IV группы с порфирином, содержащего 2-5 мас.Ж комплекса и взятого в количестве 5-6/ от массы раствора пентоэ, отличающийся тем, что, с целью упрощения и удешевления процесса, используют катализатор,полученный сополимериэацией ( акриламида и N,N -метиленбисакриламида с хлороАиллом-а и с последующей обработкой сополимера солью титана.

1525155

Таблица 3

Параметры ((2 3

Температура, С

Количество ка100

100

100

100

50

50

2,49

2,88

2,85

2,17

90

Ь8

Составитель И.Дьяченко

Редактор М.Недолуженко Техред М, Ходанич Корректор О. КРа вцова

Заказ 7362/17 Тираж 352 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303 5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,!01 тализатора, г

Содержание тиTBHIIopAHpHHoBA

ro комплекса, в катализаторе, мас.Х

Продолжительность процесса, ч

Концентрация фурфурола в гидроли за те, %

Выход Ayphypoлч,Х от теоретического

Исходное сырье (объем 1 л) — арабиноза

5Х-ный раствор в опытах