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1.
在众多生物基化合物中,2,5-二甲基呋喃(DMF)是一种有实用前景的可再生液体生物质燃料,也是一种具有重要价值的化学品,可作为生产对苯二甲酸的原料.2,5-二甲基四氢呋喃(DMTF)是DMF进一步加氢产物,该化合物比DMF更稳定,适合长期保存;由于具有更高的氢碳比,用作生物燃料燃烧时能够释放更多能量.研究生物质资源制备DMF和DMTF对可再生资源制备液体燃料和化学品具有重要意义.从生物质多糖出发制备这两类化合物,中间经历了水解、脱水、加氢、加氢脱氧等多个反应步骤,每一步反应都十分复杂,包含许多副反应途径.此外,由于每一步反应条件的不兼容性,大多数研究集中在分步反应阶段,鲜有文献能够实现从碳水化合物原料直接转化为DMF和DMTF.发展由生物质一锅法多步耦合转化技术制备化学品和燃料,不仅具有科学意义,而且可大大简化反应过程,避免中间产物分离和损失,节省资源和时间,历来受到化学家和工业界的关注.本文利用离子液体对Ru/C催化剂电子性质的修饰作用以及溶剂效应的影响,设计了离子液体/THF双相体系中果糖直接催化转化制备2,5-二甲基呋喃(DMF)和2,5-二甲基四氢呋喃(DMTF)的新路线.该转化过程耦合了果糖脱水制HMF、HMF加氢及加氢脱氧生成DMF和DMTF等多步反应.通常在HMF加氢转化过程中, Ru/C催化剂的高活性易导致HMF深度加氢生成大量开环产物及气体,我们借助离子液体与有机溶剂的不同溶解性,筛选出[BMIm]Cl/THF双相溶剂体系,使极性HMF在离子液体层反应,生成弱极性的DMF和DMTF能及时被THF萃取出来,有效稳定了目标产物.其次,果糖转化为HMF会产生少量水,通常水的存在易导致HMF发生水合等副反应,对下一步的加氢转化是不利因素;然而在本催化体系中,由于[BMIm]Cl能与水以较强的氢键结合形成水合物,对水分子起到了束缚作用,减少了HMF发生水解、水合等副反应的机会.另一方面,离子液体粘度较大,微量水的存在能降低离子液体层粘度,改善传质,从而提高反应速率.在HMF加氢处理过程中,离子液体对DMF和DMTF的生成起了决定作用.当反应体系中不添加离子液体,以THF为溶剂,反应结束后未检测到DMF生成, DMTF的收率仅为2%,但HMF已经完全转化.取气体样品进行GC分析,发现有部分气相产物生成,包括CO2、CH4和C2H6等.液体混合物进行GC-MS检测,发现产物主要包括DHMTF、5-甲基四氢糠醇(MTFA)、四氢糠醇(TFA)、1,2-戊二醇、DMTF、2-己醇和少量戊醇,产物中所有呋喃环结构的双键都发生加氢反应.以上结果表明,没有离子液体的THF中, Ru/C催化的HMF涉氢反应平衡已发生改变.当反应体系中添加0.2 g离子液体[BMIm]Cl进行HMF的加氢时,此时开始有DMF生成,随着[BMIm]Cl量依次增加, DMF以及DMTF的收率也呈上升趋势.1.0 g离子液体获得两种产物最高收率为68%.然而,如果进一步增加[BMIm]Cl的量到2.0 g,呋喃基液体燃料DMF和DMTF的收率却开始下降.综合以上实验结果,我们认为适量的[BMIm]Cl存在有可能会对催化剂物理化学性质造成影响,从而对产物的选择性起了决定性作用.通过对催化剂进行元素分析、XPS、H2-TPR表征以及一系列对比实验证明,离子液体不仅促进果糖脱水转化为HMF,同时在HMF选择性加氢反应中可修饰活性金属电子性质,改变催化路径,是多步串联反应能够耦合的关键因素.在[BMIm]Cl/THF双相溶剂体系中,离子液体的“溶剂笼效应”促进DMF和DMTF高效生成, THF的萃取功能对目标产物的稳定起了关键作用.以上对催化剂和溶剂的合理设计共同促进高产率呋喃基燃料的获得.该研究实现由六碳糖直接选择转化获取DMF和DMTF,为生物质高效催化转化制备生物基能源化学品提供了新思路.  相似文献   
2.
《中国化学会会志》2018,65(6):771-779
Inulin hydrolysis was performed by inulinase from Aspergillus niger covalently immobilized on magnetite nanoparticles (Fe3O4) covered with soy protein isolate (Fe3O4/SPI) functionalized by bovine serum albumin (Fe3O4/SPI/BSA) nanoparticles as a new bio‐functional carrier. The specific activity and protein content of the immobilized enzyme were 25.99 U/mg and 3.52 mg/mL, respectively, with 80% enzyme loading. The immobilized inulinase showed maximum activity at 45 °C, which is 5 °C higher than the optimum temperature of the free enzyme. Also, the optimum pH of the immobilized enzyme shifted from 6 to 5.5, which is more acidic compared to that of the free enzyme. The Km value of immobilized inulinase decreased to 2.03 mg/mL. Thermal stability increased considerably at 65 and 75 °C, and a 5.13‐fold rise was detected in the enzyme half‐life at 75 °C after immobilization. Moreover, 80% of initial activity of immobilized inulinase remained after 10 cycles of hydrolysis.  相似文献   
3.
The MgO/NaY catalysts prepared by impregnation method were used for the conversion of glucose to fructose in water medium.The effects of MgO loading,reaction temperature,glucose concentration and reaction time on the catalytic performance for the reaction were studied.The activity testing results indicated that fructose could be generated effectively by controlling the components of the catalyst and reaction conditions.The maximal fructose yield of 33.8% with the selectivity of 67.3% was achieved over the 10% MgO/NaY catalyst at 100 ℃ for 2 h.Moreover,the catalysts were characterized by XRD,BET,and CO2-TPD techniques.The structural property of NaY with higher surface area facilitated glucose conversion,and the modulated basicity of the catalyst with MgO addition contributed to the formation of fructose in the tautomerization of aldose to ketose.  相似文献   
4.
A new convenient colorimetric sensor for fructose based on anti-aggregation of citrate-capped gold nanoparticles(Au NPs) is presented. 4-Mercaptophenylboronic acid(MPBA) induces the aggregation of Au NPs, leading to a color change from red to blue. Fructose as a potent competitor has strong affinity for MPBA and a borate ester is formed between MPBA and fructose. There is an obvious color change from blue to red with increasing the concentration of fructose. The anti-aggregation effect of fructose on Au NPs was seen by the naked eye and monitored by UV–vis spectra. Our results showed that the absorbance ratio(A_(519)/A_(640)) was linear with fructose concentration in the range of 0.032–0.96 μmol/L(R~2= 0.996), with a low detection limit of 0.01 μmol/L(S/N = 3). Notably, a highly selective recognition of fructose was shown against other monosaccharide and disaccharide(glucose, mannose, galactose,lactose and saccharose). With anti-aggregation assays higher selectivity is achievable. The results of this work provide a rapid method for evaluating the quantitative analysis of fructose in human plasma at physiologically meaningful concentrations and at neutral pH. The proposed procedure can be used as an efficient method for the precise and accurate determination of fructose.  相似文献   
5.
A continuous separation system such as a simulated moving‐bed process requires adsorption data with precise equilibrium and kinetic model parameters of a single chromatographic column. The adsorption of glucose and fructose in a fixed‐bed chromatographic column was investigated to determine the competition effect of each component resulting from their initial molar ratios. The model parameters including bed porosity and axial dispersion coefficient were determined using the moment analysis method. The equilibrium isotherm parameters were estimated by conducting experiments at various molar ratios and initial sugar concentrations. The parameters obtained were then used for the simulation of dynamic breakthrough curves of glucose and fructose. The equilibrium isotherms revealed that the linear adsorption pattern provided good prediction for each molar ratio using the Henry equation. In addition, the modified Langmuir model was proposed to account for the competitive adsorption, due to the cooperative competition effect whereby glucose was promoted to the active sites by fructose to a greater degree than vice versa. A good agreement between the experimental and numerical data of the adsorption time profiles was also observed.  相似文献   
6.
近红外光谱法测定蜂蜜中主要成分的可行性研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
以153个单植物源和混合植物源蜂蜜样品为研究对象,使用3种近红外光谱仪(FT型、CCD型、PDA型)采集蜂蜜的透反射和透射光谱,并应用近红外定量分析技术进行蜂蜜中主要成分(水分含量、果糖含最、葡萄糖含量)的检测研究.用偏最小二乘回归(partial least square repression,PLSR)方法分别建立了蜂蜜水分含量、果糖含量、葡萄糖含量的近红外定量分析模型.结果表明,水分含量、果糖含量、葡萄糖含量的相关系数(r)分别达到0.978 5,0.931 1和0.890 7,预测误差均方根(RMSEP)分别为0.410 8(%),1.914 4(%)和2.531 9(%).研究表明基于近红外光谱的蜂蜜主要成分快速无损检测准确度高,具有很高的实用价值.  相似文献   
7.
蜂蜜中果糖和葡萄糖近红外检测的差异性分析及优化研究   总被引:5,自引:1,他引:4  
采集了来自全国20种单植物源和其它多植物源的101份的蜂蜜样品,分别运用傅立叶型近红外光谱仪采用光纤透反射(800~2500nm,2mm光程)和透射(800~1370nm,20mm光程)采集方式获得近红外光谱,来预测蜂蜜中结构和含量都很相近的果糖和葡萄糖含量。结果发现,两种测量方式下果糖、葡萄糖的预测准确度存在着较大的差异。为了分析这种差异产生的原因,采用支持向量机分析其非线性信息,采用遗传算法分析其特征波长,结果表明:这种差异主要来自两种糖分特征波长分布不同所导致。通过对两种糖分的检测方案进行优化,得出在利用近红外光谱技术检测蜂蜜中葡萄糖成分含量时应尽量采集短波区、长光程的光谱,或者对全谱区、短光程的光谱,进行特征波长的提取,避开水分的干扰,从而提高其预测精度;而对于果糖,则应尽量采集全谱区、短光程的光谱;采用常用线性定量建模方法PLSR就可以得到很好的预测模型,非线性的支持向量机模型未能明显提升模型性能。  相似文献   
8.
以Mn掺杂的ZnS(Mn-ZnS)室温磷光(RTP)量子点的磷光为信号,以2-溴甲基苯硼酸与4,4ˊ-联吡啶为原料合成的硼酸基联吡啶盐(BBV)为受体,带负电的量子点与带正电BBV通过静电作用形成Mn-ZnS/BBV纳米复合材料,Mn-ZnS量子点磷光猝灭,加入果糖,BBV与果糖形成阴离子硼酸酯,降低了对量子点猝灭效率,RTP恢复.考察了时间、pH值对Mn掺杂的ZnS QDs/BBV纳米复合材料磷光强度的影响,在最优条件下,此传感器检测果糖的线性范围为0.05~1.00 mmol/L,检出限为0.01 mmol/L,相关系数r为0.99.本磷光分析法简便快速、灵敏度高,有望应用于食品、医药行业中果糖含量的检测分析.  相似文献   
9.
机体内果糖的自氧化过程中会产生多种自由基,并最终转化为羟自由基,苯甲酸钠可捕获羟自由基生成具有强荧光信号的羟基苯甲酸钠.本文采用荧光光度法考察了影响果糖自氧化体系的各种因素,建立了果糖自氧化产生羟自由基体系.实验结果表明,在果糖浓度为8.00 mmol/L,CuSO4浓度为20.0μmol/L,苯甲酸钠浓度为24.0 mmol/L,pH=7.4,温度为37℃及反应时间为24 h的条件下,果糖自氧化体系最终可产生19.27μmol/L的羟自由基.抗氧化剂的存在可清除果糖自氧化过程中产生的自由基,使最终生成的羟自由基的量减少,从而导致生成的羟基苯甲酸钠减少,荧光信号减弱,由此建立了基于果糖自氧化体系的抗氧化剂筛选方法.利用本评价体系考察了抗氧化剂盐酸小檗碱和阿魏酸的抗氧化能力,实验结果表明,中药标准品盐酸小檗碱和阿魏酸均能有效清除果糖自氧化体系产生的羟自由基,其IC50值分别为0.023和0.036 mmol/L.  相似文献   
10.
Two 3-[2-(boronophenyl)benzoxazol-5-yl]alanine derivatives were synthesized and their potential application as fluorescent monosaccharide sensors was studied. It was found that both non-proteinogenic amino acids bound glucose and fructose at physiological pH, however, the latter much stronger. As a result they are selective sensors for fructose. Moreover, one of them (3-[2-(3-boronophenyl)benzoxazol-5-yl]alanine methyl ester) can be used to quickly distinguish, which monosaccharide is present in the solution because of the different character of fluorescence intensity changes (increase in the presence of fructose and decrease in the presence of glucose).  相似文献   
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