催化轉化碳水化合物制備平臺化合物的研究.pdf

1、生物質能源和石油替代產品的研究、開發(fā)與應用，是保障能源供應、減少對化石能源的依賴、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資源與化石燃料資源的關鍵橋梁，通過對于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品。傳統研究生物質資源制備5-HMF的研究注意力主要集中在纖維素、果糖、葡萄糖等方面，然而纖維素相對較低的5-HMF收率，果糖作為物底時又價格相對昂貴，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收率同時又相較于果糖具有更好的經濟成本，不失為一種理想的制備5-HMF的底物選擇。與此同時，殼聚糖類生物質作為第二大可再生生物質資源，每年大約產生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，處理不當的殼聚糖類資源還會既污染環(huán)境又造成極大的資源浪費，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。同時也將底物擴大到果糖、葡萄糖、乳糖、鼠李糖等一些常見的糖類。同時利用HPLC-MS對不同時間的反應產物進行了分析，并以此為根據提出可能的反應機理，對于反應殘渣進行了紅外分析。對于實驗中如催化劑添加量、反應溫度時間以及溶劑組成等因素進行了考察，優(yōu)化了反應條件。
　　其實驗結果表明:
　　1、離子液體[HMIM][HSO4]對于殼

4、聚糖及其單體N-乙酰氨基葡萄糖展現出良好的催化效果，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利用性好，其不同時間的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，其產物的H

5、PLC-MS的分析表明了反應液中水溶性低分子糖的存在，并且低聚物質量峰之間相差著脫去-NH后的殼聚糖單元質量，其殘渣的紅外分析表明生成的殘渣中還保留有部分殼聚糖的特征結構，但是也有部分的結構在反應中被破壞;
　　3、當使用蔗糖為底物時，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，這是所有關于蔗糖制備5-HMF的有報道中，迄今為止所得到