离子液体中微波辅助的 Lewis 酸催化纤维素制备 5-羟甲基糠醛

 以离子液体 1-丁基-3-甲基咪唑氯为溶剂, 以 CrCl3•6H2O 为催化剂, 直接转化纤维素生成 5-羟甲基糠醛 (HMF). 考察了微波辐射条件、反应温度、反应时间及催化剂用量对 HMF 产率的影响. 结果表明, 在最佳条件下, HMF 产率可达 55%.     

金属路易斯酸催化纤维素降解为5-羟甲基糠醛

5-羟甲基糠醛(HMF)是一种重要的化学平台物质,由纤维素直接转化为HMF具有良好的应用前景。本文旨在研究金属氯化物(MClx)催化纤维素转化为HMF过程中的效率与选择性问题。以咪唑型离子液体为溶剂,通过对纤维素降解反应的时间、温度、催化剂等因素的考察和优化,发现以CrCl3.6H2O(5(mol)%)和FeCl3(5(mol)%)为复合催化剂时,120℃下反应8 h,HMF的产率可以达到55%。     

载体对其负载的Cu-Co双金属催化剂上5-羟甲基糠醛氢解选择性生成2,5-二甲基呋喃的影响

碳-氧键氢解是生物质呋喃基化合物制备交通燃料常见的模型反应,其中5-羟甲基糠醛(HMF)转化为汽油添加剂2,5-二甲基呋喃(DMF)尤为引人关注.本文采用CeO2,ZrO2和Al2O3负载的Cu-Co双金属催化剂用于HMF选择性氢解制DMF的反应中.采用X射线衍射、N2吸附-脱附、投射电镜、H2-程序升温还原、氨-程序升温脱附和元素分析表征了新鲜的和使用过催化剂的结构,并将其与催化活性相关联.Cu-Co/CeO2催化剂通过在大的Cu颗粒上还原C=O键生成了最多的2,5双(羟甲基呋喃)(BHMF).但Cu-Co/Al2O3催化剂具有高度分散的Cu,Cu-Co复合氧化物和大量的弱酸位,因而生成DMF的选择性最高.Cu-Co/ZrO2催化剂则由于存在强酸位,DMF选择性较低,生成了各种过度氢解产物,如2,5而甲基四氢呋喃和5,5-二(亚甲基)双(2-甲基呋喃).因此,考察了Cu-Co/Al2O3催化剂上的反应路径,以及温度、氢气压力和时间等操作条件的影响,使其具有较优的HMF转化率和DMF选择性.     

葡萄糖制备5-羟甲基糠醛

5-羟甲基糠醛(HMF)作为一种重要且多用途的生物质基平台化合物,可被转化为多种高附加值化学品,如乙酰丙酸、2,5-二甲基呋喃、2,5-呋喃二甲酸、2,5-呋喃二甲醇、γ-戊内酯、5-氨基乙酰丙酸等,而这些化学品可进一步作为化石燃料替代品、燃料添加剂或作为聚合物单体或医药产品等进行应用。葡萄糖是由纤维素水解大量得到的六碳单糖,由葡萄糖制备HMF是生物质资源最大化利用的有效途径之一。本文通过对近几年HMF制备方法的概述,分别由催化剂、反应体系两方面进行分类总结葡萄糖基碳水化合物制备HMF的研究进展,并对其各个反应过程的催化活性、反应体系稳定性和应用前景进行了总结归纳。随后论述了用于HMF制备的多种溶剂体系(诸如单相体系、双相体系、离子液体和低共熔溶剂体系)。最后,结合目前葡萄糖制备HMF过程中存在的问题,对未来工作的研究重点进行了展望,以期为相关研究者提供参考。     

酸性离子液体降解纤维素制备5-羟甲基糠醛的研究

以离子液体氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑鎓([Amim]Cl)为溶剂,以咪唑类酸功能离子液体[Cnmim]HSO4(n=2,4,6,8)和Cr Cl3·6H2O为复合催化剂,在微波辅助加热条件下降解纤维素制备5-羟甲基糠醛(5-HMF),考察了催化剂加入量、反应温度、催化剂种类、反应时间、加水量等反应条件对纤维素降解反应的影响。结果表明,当[C2mim]HSO4的加入量为0.02g、微晶纤维素(MCC)和Cr Cl3·6H2O的摩尔比为10∶1、反应温度为160℃、反应时间为30min、加水量为50μL时,微晶纤维素转化率为100%,总还原糖收率为87.2%,5-HMF产率最高可达到50%。     

铁、锰、铜和水杨醛缩金刚烷胺席夫碱配体原位催化5-羟甲基糠醛氧化制备5-甲酰基呋喃-2-羧酸

本研究将铁、锰、铜和金刚烷胺缩水杨醛衍生的席夫碱配体组成的原位催化剂用于催化5-羟甲基糠醛(5-Hydroxymethylfurfural,简称HMF)选择性氧化制备5-甲酰基呋喃-2-羧酸(5-formyl-2-furancarboxylic acid,简称FFCA)。通过核磁共振（NMR）、红外（FT-IR）和单晶衍射对配体和配合物进行了表征,并对氧化反应时间、反应温度、MnCl2·4H2O与配体物质的量比、氧化剂和催化剂用量等反应条件进行优化,在最优化条件下,HMF转化率为100%,并且可以获得收率为52.1%的FFCA。根据反应结果对Mn金属配合物催化的HMF氧化反应过程进行了分析。     

(5-甲基-2-烷氧基苯基)-1-烃基胺的合成

以对甲酚(1)为起始原料,经醚化、酰化和还原氨化反应合成了5个(5-甲基-2-乙氧基苯基)-1-烃基胺;1经酯化、Fries重排、醚化和还原氨化反应合成了5个(5-甲基-2-甲氧基苯基)-1-烃基胺.其结构经1H NMR,13C NMR,IR和GC-MS表征.     

四甲基吡嗪多元醇及其乙酸酯的合成

四甲基吡嗪经溴代和酯化反应得到2,3,5-三乙酰氧甲基-6-甲基吡嗪(4)和2,3,5,6-四乙酰氧甲基吡嗪(5);4和5分别经水解得2,3,5-三羟甲基-6-甲基吡嗪和2,3,5,6-四羟甲基吡嗪。其结构经UV,1H NMR,13C NMR,IR和MS表征。     

果糖低温快速热解制备5-羟甲基糠醛的机理研究

提出了一种利用果糖低温快速热解制备5-羟甲基糠醛(HMF)并联产糠醛(FF)副产物的方法。通过Py-GC/MS(快速热解-气相色谱/质谱联用)实验,研究果糖快速热解的产物分布特性以及温度对HMF生成的影响。结果表明,HMF是果糖低温快速热解的最主要产物,在350 ℃下可获得最大产率,在250 ℃下可获得最高纯度,相对峰面积含量高达81.2%。此外,通过密度泛函理论计算,研究果糖热解形成HMF的五条可能反应途径。计算结果表明,果糖热解形成HMF的能量最优途径为路径1,即果糖首先发生C2位羟基与C1位氢的脱水,再发生C3位羟基与C1位羟基氢的脱水,最后发生C4位羟基与C5位氢的脱水而形成HMF。     

1,4-丁二醇气相环化脱水合成四氢呋喃

以1,4-丁二醇为原料,采用气相环化脱水法合成了四氢呋喃.考察了催化剂(γ-Al2O3,ZrO2,CeO2和ZSM-5),反应温度,进料速率和反应时间等因素对环化脱水反应的影响.结果表明,在以γ-Al2O3为催化剂,进料速率为2.4 mL*min-1,于320 ℃反应2 h的最佳反应条件下,1,4-丁二醇的转化率接近100%,四氢呋喃的选择性达99.8%.     

由癸二酸柔性配体构筑的包裹水分子的多孔过渡金属配合物的合成及与DNA作用

以柔链配体癸二酸（C10H18O4）为第一配体、邻菲啰啉（phen）为第二配体合成了三个过渡金属配合物[Mn2（C10H16O4）2（phen）4（H2O）].4H2O（1）、[Cu（C10H16O4）（phen）（H2O）].3H2O（2）、[Cd（C10H16-O4）（phen）].3H2O（3）.用元素分析、红外光谱、热重分析等手段表征了配合物;用单晶X射线衍射测定了配合物的结构;其中配合物1和2为癸二酸根桥连的双核结构,配合物3为含有双核节点的配位聚合物.在配合物1中发现了水分子的二聚体,在配合物2中则发现了一维水链,并在配合物3中发现了四元环的六聚水,这些片断通过氢键作用稳定地存在于晶格空隙中,这三种配合物均含有多孔的无限隧道.用溴化乙锭荧光探针法测试了三个配合物对EB-DNA复合体系的荧光猝灭效应,实验结果显示三个配合物均能使EB-DNA复合体系的荧光发生不同程度的猝灭,由此推测配合物均与DNA发生了不同程度的插入作用,其中配合物1的插入作用最强.     

Cellulose sulfuric acid as a bio-supported and recyclable solid acid catalyst for the synthesis of 5-hydroxymethylfurfural and 5-ethoxymethylfurfural from fructose

In this study, we have developed a new and green method for the synthesis of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) and 5-ethoxymethylfurfural (EMF) from fructose using cellulose sulfuric acid as catalyst. Firstly, HMF was synthesized from fructose, and a high yield of 93.6 % was obtained in DMSO for 45 min in the presence of cellulose sulfuric acid. Cellulose sulfuric acid also showed high catalytic activity for the synthesis of EMF. EMF was obtained in a high yield of 84.4 % by the etherification of HMF under the optimal reaction conditions. More importantly, a high EMF yield of 72.5 % was also obtained from fructose through one-pot reaction strategy, which integrated the dehydration of fructose into HMF and the followed etherification of HMF into EMF. The reaction work-up was very simple and the catalyst could be reused several times without the loss of its catalytic activity.     

Reductive cyclotetramerization of CO to squarate by a U(III) complex: the X-ray crystal structure of [(U (eta-C8H6{SiiPr3-1,4}2)(eta-C5Me4H)]2(mu-eta2: eta2-C4O4)

The U(III) mixed-sandwich compound [U(eta-C5Me4H)(eta-C8H6{SiiPr3-1,4}2)(THF)] 1 may be prepared by sequential reaction of UI3 with K[C5Me4H] in THF followed by K2[C8H6{SiiPr3-1,4}2]. 1 reacts with carbon monoxide at -30 degrees C and 1 bar pressure in toluene solution to afford the crystallographically characterized dimer [(U(eta-C8H6{SiiPr3-1,4}2)(eta-C5Me4H)]2(mu-eta2: eta2-C4O4) 2, which contains a bridging squarate unit derived from reductive cyclotetramerization of CO. DFT computational studies indicate that addition of a 4th molecule of CO to the model deltate complex [U(eta-COT)(eta-Cp)]2(mu-eta1: eta2-C3O3)] to form the squarate complex [U(eta-COT)(eta-Cp)]2(mu-eta2: eta2-C4O4)] is exothermic by 136 kJ mol-1.     

[（C6n5NO2）Pr（H2O）4]（CrMo6O24H6）·（C6H5NO2）·2．5H2O的合成与晶体结构

用常规合成方法制备了基于Anderson结构阴离子的二维层状化合物[（C6n5NO2）Pr（H2O）4]（CrMo6O24H6）·（C6H5NO2）·2．5H2O,通过红外光谱和X射线单晶衍射对其进行了表征．结果表明,该化合物属于单斜晶系,C2/c空间群．a=2．3442（9）nm,b=1．3291（5）nm,c=2．458（1）nm,β=103．08（1）°,V=7．460（5）nm^3,R1=0．0727,wR2=0．1903．结构分析表明,[CrMo6O24H6]^3-阴离子通过端氧担载一个配位的Pr^3＋离子形成中性的（C6H5NO2）Pr（H2O）4（CrMo6O24H6）基团,相邻的中性基团在O1-Pr-O1桥联下形成一维链,链与链又通过异烟酸的桥联形成二维层状结构．     

以[β-Mo_8O_(26)]~(4-)阴离子为构筑块的有机-无机复合物的合成、结构及性质

以[(C4H9)4N]4Mo8O26·nH2O和[Cr3O(C6H5COO)6(H2O)3]NO3为原料,利用常规水溶液法合成了一种由同多阴离子[β-Mo8O26]4-和大阳离子[Cr3O(C6H5COO)6(H2O)3]+通过静电作用形成的有机-无机复合物[Cr3O(C6H5COO)6(H2O)3]4[Mo8O26]·11.5H2O(1).X射线单晶衍射结果表明,该晶体属三斜晶系,P-1空间群,晶胞参数:a=1.545 2(2)nm,b=2.035 1(3)nm,c=2.218 5(3)nm,α=63.097(3)°,β=72.545(3)°,γ=85.114(3)°.对化合物1的热稳定性进行了研究.热重分析表明化合物的失重分两步进行:第一步对应于11.5个结晶水和12个配位水的失去;第二步对应于24个C6H5COO-的失去.     

有机-无机复合杂多化合物的合成、结构及表征

利用常规水溶液法制备了三种基于饱和Keggin结构阴离子的有机-无机复合杂多化合物[Pr(pydc)(H2O)6]2H[PMo12O40]·4H2O(1)、[Nd(pydc)(H2O)6]2H[PMo12O40]·4H2O(2)和[Tb(pydc)(H2O)6]2H[PMo12O40]·4H2O(3)(pydc=2,6...     

5-氨基间苯二甲酸钠和5-羟基间苯二甲酸钠的热力学性质

在水溶液中合成了5-氨基间苯二甲酸钠(1)和5-羟基间苯二甲酸钠(2)固态样品,元素分析和TG-DTG确定其组成符合C8H5O4NNa2·H2O(1)和C8H4O5Na2·H2O(2).用精密自动绝热热量计测定了它们在78～400K温区的低温热容,将实验值用最小二乘法拟合,得到热容随温度变化的多项式方程,用此方程进行数值积分,得到该温区内每隔5K的舒平热容值和各种热力学函数值.用RD496-2000型微热量计测定了样品在298.15K时的标准摩尔溶解焓分别为ΔsolHmθ(1,s)=-44.552±0.164kJmol-1和θΔsolHm(2,s)=-36.055±0.154kJmol-1,计算了其水合阴离子标准摩尔生成焓分别为θΔfHm(C8H5O4N2-,aq)=-684.56±1.67kJmol-1和ΔfHmθ(C8H4O52-,aq)=-1263.43±2.13kJmol-1.用RBC-II型精密转动弹热量计测定了样品的恒容燃烧热分别为ΔcU(1,s)=-13382.14±5.28Jg-1和ΔcU(2,s)=-10339.15±4.15Jg-1,计算了它们的标准摩尔燃烧焓和标准摩尔生成焓分别为ΔcHmθ(1,s)=-3252.90±1.28kJmol-1和θΔcHm(2,s)=-2522.64±1.01kJmol-1,ΔfHmθ(1,s)=-1406.46±1.66kJmol-1,θΔfHm(2,s)=-1993.79±1.46kJmol-1.     

基于[Cr_3O(OOCC_2H_5)_6(H_2O)_3]~+和α-Keggin多金属氧簇的微孔化合物的合成和晶体结构(英文)

以H4SiMo12O40.nH2O和[Cr3O(OOCC2H5)6(H2O)3]NO3.nH2O等为原料,合成了一例新颖的微孔化合物K2[Cr3O(OOCC2H5)6(H2O)3]2[SiMo12O40].1.5HAc.6H2O;利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、红外光谱仪及紫外光谱仪分析了产物的晶体结构和分子结构.结果表明,合成的化合物属于三斜晶系,P-1(2)空间群,晶胞参数为a=1.299 64(5)nm,b=1.299 64(5)nm,c=2.090 26(8)nm,α=76.406 0(10)°,β=74.126 0(10)°,γ=79.658 0(10)°,Z=2.就其分子结构而言,阴、阳离子通过K+离子的桥联作用形成一维链状结构,而相邻链之间通过氢键形成二维层状结构.     

硅钨酸盐[H_2bpy][H_2bbpy][α-SiW_(12)O_(40)]·2H_2O的合成与结构表征

以Na10[A-α-SiW9O34].18H2O、CuCl2.2H2O、EuCl3、联咪唑、4,4′-联吡啶为原料,利用水热法合成了有机-无机复合Keggin结构硅钨酸盐[H2bpy][H2bbpy][α-SiW12O40].2H2O[bpy=4,4′-bipyridine,bbpy=N-(2-(4,4′-bipyridyl))-4,4′-bipyridine],并借助元素分析、红外光谱和X射线单晶衍射对其组成和结构进行了表征.结果表明,标题化合物属于单斜晶系,P2(1)/c空间群,晶胞参数为:a=1.149 92(13)nm,b=2.137 6(3)nm,c=2.248 2(3)nm,β=98.406(2)°,V=5.466 7(111)nm3,Z=4,Dc=4.109g/cm3,GOOF=1.038,R1=0.057 5,wR2=0.118 4.其分子由1个饱和的硅钨酸盐[α-SiW12O40]4-阴离子,1个游离的双质子化[H2bbpy]2+阳离子,1个游离的双质子化[H2bpy]2+阳离子和2个结晶水分子组成.值得指出的是,4,4′-联吡啶分子在水热条件下发生反应,形成N-(2-(4,4′-联吡啶基))-4,4′-联吡啶.