催化轉(zhuǎn)化碳水化合物制備平臺(tái)化合物的研究.pdf

1、生物質(zhì)能源和石油替代產(chǎn)品的研究、開發(fā)與應(yīng)用，是保障能源供應(yīng)、減少對(duì)化石能源的依賴、解決未來能源問題的有效途徑。5-羥甲基糠醛作為鏈接可再生生物質(zhì)資源與化石燃料資源的關(guān)鍵橋梁，通過對(duì)于5-HMF的選擇性的加氫或者醚化等方式，可以得到一些用于液體燃料的替代產(chǎn)品。傳統(tǒng)研究生物質(zhì)資源制備5-HMF的研究注意力主要集中在纖維素、果糖、葡萄糖等方面，然而纖維素相對(duì)較低的5-HMF收率，果糖作為物底時(shí)又價(jià)格相對(duì)昂貴，都不是大規(guī)模工業(yè)化制備5-HMF的

2、理想初始原料。蔗糖其既兼顧了高的5-HMF收率同時(shí)又相較于果糖具有更好的經(jīng)濟(jì)成本，不失為一種理想的制備5-HMF的底物選擇。與此同時(shí)，殼聚糖類生物質(zhì)作為第二大可再生生物質(zhì)資源，每年大約產(chǎn)生1000億噸左右的殼聚糖類廢料，研究其制備化工中間體的研究卻少之又少，處理不當(dāng)?shù)臍ぞ厶穷愘Y源還會(huì)既污染環(huán)境又造成極大的資源浪費(fèi)，因此，研究從殼聚糖類、蔗糖出發(fā)制備5-HMF具有十分重要的意義。
　　本文主要是在二甲基亞砜與水作混合溶劑的體系中，分

3、別以離子液體、固體酸、金屬路易斯鹽為催化劑，考察了其催化殼聚糖及其單體和蔗糖制備5-HMF的效果。同時(shí)也將底物擴(kuò)大到果糖、葡萄糖、乳糖、鼠李糖等一些常見的糖類。同時(shí)利用HPLC-MS對(duì)不同時(shí)間的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行了分析，并以此為根據(jù)提出可能的反應(yīng)機(jī)理，對(duì)于反應(yīng)殘?jiān)M(jìn)行了紅外分析。對(duì)于實(shí)驗(yàn)中如催化劑添加量、反應(yīng)溫度時(shí)間以及溶劑組成等因素進(jìn)行了考察，優(yōu)化了反應(yīng)條件。
　　其實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:
　　1、離子液體[HMIM][HSO4]對(duì)于殼

4、聚糖及其單體N-乙酰氨基葡萄糖展現(xiàn)出良好的催化效果，最優(yōu)條件下分別取得了34.7％和64.6％的5-HMF收率，并且催化劑回收重復(fù)利用性好，其不同時(shí)間的HPLC-MS分析表明，N-乙酰氨基葡萄糖制備5-HMF的過程中，首先是發(fā)生開環(huán)烯醇互變，再形成閉環(huán)化合物然后脫去氨基，脫水得到5-HMF;
　　2、金屬路易斯鹽中氯化亞鐵顯示出最優(yōu)的催化效果，分別從殼聚糖以及N-乙酰氨基葡萄糖得到26.6％和37.9％的5-HMF收率，其產(chǎn)物的H

5、PLC-MS的分析表明了反應(yīng)液中水溶性低分子糖的存在，并且低聚物質(zhì)量峰之間相差著脫去-NH后的殼聚糖單元質(zhì)量，其殘?jiān)募t外分析表明生成的殘?jiān)羞€保留有部分殼聚糖的特征結(jié)構(gòu)，但是也有部分的結(jié)構(gòu)在反應(yīng)中被破壞;
　　3、當(dāng)使用蔗糖為底物時(shí)，Cs2.3H0.7PW12O40以及離子液體[Hmim][HSO4]分別顯示出良好的催化效果，取得了91.8％以及82.2％的5-HMF收率，這是所有關(guān)于蔗糖制備5-HMF的有報(bào)道中，迄今為止所得到