糖類(lèi)生物質(zhì)綠色催化轉(zhuǎn)化合成呋喃衍生物的研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著煤、石油、天然氣等化石能源的開(kāi)采耗盡和人類(lèi)社會(huì)對(duì)能源需求的日益增長(zhǎng)，生物燃料和生物基化學(xué)品被作為可再生和可持續(xù)制備的化合物，用于代替有限的化石燃料資源。這是因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^(guò)轉(zhuǎn)化自然界中大量存在的生物質(zhì)得到，特別是以非食用性的生物質(zhì)為原材料。其中，呋喃衍生物（5-羥甲基糠醛和糠醛）逐漸引起了研究者廣泛的關(guān)注，這是由于5-羥甲基糠醛和糠醛是重要的平臺(tái)化合物，可以經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)合成燃料、醫(yī)藥、高分子聚合物，化學(xué)中間體等化合物。

2、
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用水熱法，合成了磺酸基團(tuán)/磷鎢酸（PTA）改性的新型多孔配位聚合物，采用FTIR，XRD，TEM，SEM-EDS，N2吸附脫附，TG，NH3-TPD等對(duì)催化劑進(jìn)行了表征，并將其作為固體酸催化劑，在環(huán)境友好的綠色溶劑中催化可再生的葡萄糖轉(zhuǎn)化合成5-羥甲基糠醛（HMF）。以PCP(Cr)-SO3H·Cr(III)為催化劑，在、水/THF溶液中，180°C條件下反應(yīng)4小時(shí)，葡萄糖的轉(zhuǎn)化率>99％， HMF的

3、收率高達(dá)80.7%。對(duì)葡萄糖轉(zhuǎn)化的反應(yīng)機(jī)理和產(chǎn)物進(jìn)行了探討分析和鑒定。此外，催化劑可以實(shí)現(xiàn)回收利用，且催化劑的催化活性中心金屬流失幾乎可以忽略。此催化劑表現(xiàn)出了高效利用葡萄糖的較好的應(yīng)用前景。⑵采用水熱法，合成了氨基基團(tuán)改性的新型介孔有機(jī)-無(wú)機(jī)聚合物，此聚合物具有Lewis酸性位點(diǎn)和堿性位點(diǎn)。采用FTIR, XRD，TEM，SEM，EDS，N2吸附脫附，TG，NH3/CO2-TPD等對(duì)催化劑進(jìn)行了表征，并將其作為多相催化劑，在環(huán)境友好的

4、綠色溶劑中催化可再生的葡萄糖轉(zhuǎn)化合成5-羥甲基糠醛（HMF）。在水/THF/NaCl反應(yīng)體系，葡萄糖的轉(zhuǎn)化率為>99%，HMF的收率到達(dá)65.9%。純水體系中，HMF的收率到達(dá)42.2%，且乙酰丙酸（0.84%）和甲酸（1.1%）的。結(jié)果表明，相對(duì)于 Lewis-Br?nsted酸雙功能催化劑，氨基的存在可以減少目標(biāo)產(chǎn)物HMF的降解，實(shí)現(xiàn)了純水相體系中HMF的高效制備。氨基基團(tuán)作為L(zhǎng)ewis堿性位點(diǎn)，可以促進(jìn)葡萄糖異構(gòu)為果糖，催化劑中結(jié)

5、合的Cr(III)為L(zhǎng)ewis酸性位點(diǎn)可以促進(jìn)果糖脫水得到 HMF。此外，催化劑和催化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用且活性金屬Cr(III)損失率很低。⑶將金屬陽(yáng)離子與木質(zhì)素磺酸鈉通過(guò)簡(jiǎn)單的固載方式合成了一系列成本較低，可再生的雙功能木質(zhì)素基多相催化劑 LS-M，M= Pb(II)，Cr(III)，F(xiàn)e(III)， Zr(IV)和Sn(IV)。采用XRD，XPS，SEM，TEM，F(xiàn)I-IR，NH3-TPD，CO2-TPD和 TG等對(duì)催化劑進(jìn)行了表

6、征，并將其作為多相催化劑用于水/THF體系中，催化轉(zhuǎn)化纖維素和木聚糖及相應(yīng)的單糖制備呋喃衍生物（ HMF或糠醛）。在元素Pb，Cr，F(xiàn)e，Zr和Sn中，元素Cr的催化效果最好。以LS-Cr為催化劑，在最優(yōu)化的條件下，催化纖維素、葡萄糖和甘露糖最優(yōu)的HMF收率分別為46.3%，60.4%，68.8%，催化木聚糖、木糖和阿拉伯糖得到的最優(yōu)的糠醛收率分別為40.2%，73.1%和51.6%。此外，催化劑和催化系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用且活性金屬損失