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《酸功能化離子液體催化果糖脫水制備5-羥甲基糠醛優(yōu)秀論文定稿》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、-XX-—1—刖吞在19到20世紀(jì)，以化石資源為物質(zhì)基礎(chǔ)，人類的化學(xué)工業(yè)文明取得了輝煌成就。然而化石資源是儲(chǔ)量有限的不可再生資源，不可避免地走向衰竭。此外，化石資源的濫用也給我們賴以生存的環(huán)境帶來了巨大壓力：水污染、空氣污染、全球變暖等無一不在提醒我們尋找新型可再生的清潔資源。在環(huán)保意識(shí)和綠色化學(xué)的概念逐漸深入人心的今天，以生物質(zhì)資源為原料制備重要化學(xué)品或急需燃料已得到世界各國的普遍重視。糖類是最受關(guān)注的生物質(zhì)資源的一種，其屮由果糖脫水合成5?徑甲基糠醛（HMF）及其衍生物也成為當(dāng)而的研究熱點(diǎn)。5?輕甲基糠醛（HMF）具有芳醇、芳醛的結(jié)構(gòu)，
2、并且擁有吠喃環(huán)體系，具有高反應(yīng)活性和聚合能力，對于人體具有細(xì)胞低毒性和低誘變性，其衍生物被廣泛的用作殺真菌劑、腐蝕抑制劑、香料；同時(shí)述是作為合成藥物、耐熱聚合物以及絡(luò)合的大環(huán)化合物的先導(dǎo)化合物。HMF的衍生物可以代替由石油加工得到的苯系化合物作為合成高分了材料的原料，例如2,5■咲喃二酸可以替代對苯二酸合成聚醋、2,5■咲喃二醛、2,5■咲喃二醇可以替代相應(yīng)的苯系化合物合成可降解的生物高分了材料?？梢?，HMF是跨在碳水化合物化學(xué)和石油化學(xué)Z間的一種新型平臺(tái)化合物，有希望成為利用生物質(zhì)資源替代化石資源合成化學(xué)品路線的突破點(diǎn)，其應(yīng)用前景十分廣闊
3、。對于該反應(yīng)的研究主要集小在對催化劑的研究上。早期，科研人員采用含氧的無機(jī)酸例如硫酸、磷酸作為果糖脫水反應(yīng)的催化劑，但存在設(shè)備腐蝕和污染環(huán)境的問題。后來，人們開始嘗試有機(jī)酸類催化劑如草酸以及一?些鹽類化合物。最近幾年研究比較多的催化劑是具有Br（pnsted和Lewis兩種酸型新型酸功能化離子液體。這種催化劑無論是反應(yīng)的選擇性還是催化劑的回收利用方而都較其它的催化劑效果好。本課題研究的主要內(nèi)容包括以下三點(diǎn)：1.考察在常規(guī)酸催化作用下溶劑效應(yīng)、催化劑種類、催化劑用量、杲糖濃度反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度等各種因素對合成反應(yīng)產(chǎn)率的影響。2.合成岀功能化離
4、子液體，并采用紅外、核磁確認(rèn)其結(jié)構(gòu)、釆用乙月青和毗唳探針紅外譜圖表征其酸性特征。3.在常規(guī)酸催化脫水反應(yīng)工作的基礎(chǔ)上，考察Br（pnstcd-Lcwis酸功能化離子液體對脫水反應(yīng)制備HMF的影響。1文獻(xiàn)綜述1.1研究背景隨著化石資源的FI益減少，以生物質(zhì)資源為原料制備重要化學(xué)品或急需燃料已得到世界各國的普遍重視。5?輕甲基糠醛（HMF）是重要平臺(tái)化合物，因?yàn)橥ㄟ^加氫、氧化脫氫、酯化、鹵化、聚合、水解等反應(yīng)能夠制備出數(shù)百種化學(xué)品，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)約［"】、樹脂類塑料、柴油燃料添加物⑹等方面。輕甲基糠醛的制備方法主要是生物質(zhì)水解法⑺，其原料來源豐
5、富，價(jià)格低廉。例如,淀粉、纖維素在酸催化卜?水解可以生成葡萄糖、杲糖等生物質(zhì)糖，再經(jīng)過脫水能夠制備岀HMF?？梢?，HMF是跨在碳水化合物化學(xué)和石油化學(xué)Z間的一?種新型平臺(tái)化合物⑻，有希望成為利用生物質(zhì)資源替代化石資源合成化學(xué)品路線的突破點(diǎn)，其應(yīng)用前景I?分廣闊。目前生產(chǎn)HMF的工藝多是己糖在常規(guī)酸催化條件下脫水生成，但是這些工藝存在使用高沸點(diǎn)溶劑、副反應(yīng)多、產(chǎn)品收率低品質(zhì)差、能耗高、產(chǎn)物分離操作復(fù)雜口產(chǎn)生大量碳化物、催化劑不能重復(fù)或再生使用、環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn),屬非環(huán)境友好工藝。離子液體具有蒸氣壓低、熱穩(wěn)定性高、性質(zhì)可調(diào)控、溶解性好、不會(huì)使
6、催化劑失活以及結(jié)構(gòu)的可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)。作為一類環(huán)境友好催化劑或溶劑，離子液體在提高轉(zhuǎn)化率、選擇性和催化劑循環(huán)使用等方面獲得了理想的效果。目前，離子液體用于催化果糖、葡萄糖脫水制備HMF已冇文獻(xiàn)報(bào)道，研究結(jié)果表明離子液體在催化活性、選擇性、重復(fù)使用性以及對產(chǎn)物HMF的穩(wěn)定化作用等方面均顯示出明顯的優(yōu)勢。1.25■輕甲基糠醛（HMF）的制備己糖在酸性催化劑作用下脫水形成5?輕甲基糠醛（HMF）o在水溶液中，HMF繼續(xù)與水結(jié)合，產(chǎn)生乙酰內(nèi)酸和甲酸。反應(yīng)過程如圖1-1所示。HexoseHCH%C、/COOHainiermeoiaies^OKCHO亠工
7、+HCOOH0VSolublepolymersYInsolublehumicacidsHMFetherLevulinicacidFormicacid圖1-1己糖脫水生成HMFFig.1-1ThedehydrationofhexosetoHMF對果糖脫水生成5■疑甲基糠醛(HMF)的研究始丁19世紀(jì)末。1895年，Dull和Kiermeyer相繼發(fā)表了關(guān)于合成HMF的方法以及該化合物的相關(guān)化學(xué)反應(yīng)，隨后各國科學(xué)家相繼開展了該化合物的研究。到2001年為止，已有1000多篇關(guān)于HMF的文獻(xiàn)，足以證明該化合物的重要性。尤其引人注口的是，James
8、A.Dumesic課題組在2006年發(fā)表了兩相體系鹽酸催化果糖脫水以較高收率合成了HMF,并提供了一種簡便的產(chǎn)物分離方法，研究成果發(fā)表在Science±o次年，該課題組又進(jìn)一步對
