离子液体中Lewis酸催化葡萄糖和果糖脱水制备5-羟甲基呋喃甲醛

在离子液体中采用不同的Lewis酸催化葡萄糖和果糖脱水制备5-羟甲基呋喃甲醛(5-HMF).结果表明,CrCln和SnCln均可高效催化葡萄糖转化为5-HMF.另外,Lewis酸的酸性越强,其催化果糖转化为5-HMF的产率越高.镧系金属氯化物在反应中表现出较好的催化活性和产物选择性.同时还研究了离子液体结构对催化反应的...     

甲基2,3-O-磺酰-α-D-葡萄糖苷合成5-羟甲基糠醛(5-HMF)及其衍生物的新方法

为解决现有的以生物质为起始原料制备5-羟甲基呋喃甲醛(5-HMF)工业化所存在的问题,本研究开发了一种新颖的5-HMF的制备方法。该制备方法以最重要的生物质——纤维素的酸水解得到的无水D-葡萄糖单体为起始原料,经甲苷化、异丙叉化、环硫酸酯化和高温脱水反应,最终获得5-HMF。该方法中,各步所获得的中间体无需纯化即可用于后续制备过程,制备中所涉及到的各类型试剂廉价易获取,因此该方法具有较好的工业应用前景。     

葡萄糖制备5-羟甲基糠醛的溶剂体系及转化机理

五羟甲基糠醛(5-HMF)被认为是近年来最具发展性和潜力的新型平台化合物。纤维素水解经由葡萄糖中间步骤进而转化为5-HMF是生物质资源制备能源平台化合物的主要利用途径之一,理解葡萄糖转化为5-HMF的过程具有重要意义。本文介绍了由葡萄糖制备5-HMF过程中的不同溶剂体系及外场对目标产物得率的影响,综述了由葡萄糖向5-HMF的转化机理,包括葡萄糖异构为果糖、果糖脱水生成5-HMF。目前,葡萄糖制备5-HMF的溶剂体系包括单相体系、离子液体、双相体系和低共熔溶剂体系,其中由离子液体和有机溶剂构成的双相反应体系是葡萄糖转化制5-HMF最有优势的反应体系,可以使生成的5-HMF迅速从反应相转移到有机相,减少副反应从而提高5-HMF得率;超声振荡、微波辐射和外加压力场通过与反应溶剂的协同作用加速传质、传热,大大缩短反应时间,提高反应效率。目前关于提高5-HMF得率以及中间产物的稳定和控制有待进一步深入研究。     

离子液体介导制备5-羟甲基糠醛

5-羟甲基糠醛(5-HMF)被认为是一种非常重要的平台化合物。利用离子液体介导制备5-HMF的研究已经引起了人们越来越广泛的重视,并取得了较为理想的研究成果。本文对离子液体介导制备5-HMF的研究成果进行了系统的归纳和总结,着重介绍了离子液体作为反应溶剂和催化剂在5-HMF制备过程中的应用以及离子液体介导制备5-HMF的形成机理和影响因素,并对离子液体介导制备5-HMF的研究前景进行了展望,以期为5-HMF的进一步研究提供思路和参考。     

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。     

碳水化合物降解为5-羟甲基糠醛的研究*

由生物质制备5-羟甲基糠醛（5-HMF）是生物质资源综合利用的研究热点之一。本文综述了近年来碳水化合物降解为5-HMF的研究成果,重点探讨了碳水化合物的降解机理和产物分布、催化剂体系、溶剂体系及产物5-HMF的分离方法等,并对今后的研究方向进行了展望。目前,碳水化合物降解最有优势的催化体系是Cr/氯化咪唑基离子液体等,然而产物5-HMF的分离值得关注,尤其是从离子液体催化体系中分理出5-HMF可使离子液体得以重复使用。     

磷钨酸盐催化蔗糖制备5-羟甲基糠醛

5-羟甲基糠醛(5-HMF)是一种重要的平台化物,在塑料、聚合物和燃料等领域有着重要应用,因而由碳水化合物脱水制备5-HMF的研究引起了广泛关注.通过合成Nb_(0.6)PW_(12)O_(40)、Sn_(0.75)PW_(12)O_(40)、Cr PW_(12)O_(40)、Ce PW_(12)O_(40)等磷钨酸盐催化剂,并采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、紫外光谱分析、热重、NH_3-程序升温脱附法等手段进行表征,进而系统研究了蔗糖脱水制备5-HMF的反应,对催化剂种类、溶剂类型、反应温度、反应时间、催化剂及反应物用量等条件进行了优化.实验结果表明,以二甲基亚砜为溶剂,Nb_(0.6)PW_(12)O_(40)为催化剂,在80℃下反应90 min,蔗糖接近完全转化(99.3%),5-HMF收率达到62.54%,且该催化剂循环使用5次后,5-HMF的收率仍有59%.最后,推导了该体系催化蔗糖脱水制备5-HMF的反应机理,该研究对进一步探究碳水化合物脱水制备5-HMF有着重要的借鉴意义.     

催化选择转化多羟基化合物制备高附加值化学品研究进展

对近年来催化转化多羟基化合物制备5-羟甲基糠醛、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇等高附加值化学品进行了综述. 分析了果糖、葡萄糖、纤维素等不同结构的碳水化合物制5-羟甲基糠醛存在的挑战, 并对相应的解决方法进行了总结. 对于5-羟甲基糠醛的转化, 我们重点讨论了5-羟甲基糠醛选择性氧化制备2,5-二甲酰基呋喃和2,5-呋喃二甲酸以及它们作为聚合单体的潜在应用. 概述了催化氢解纤维素、糖醇、甘油等多羟基化合物制备乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇等二元醇的方法, 并对可能的机理进行了讨论. 依据近年来多羟基化合物催化选择性转化制备高附加值化学品的研究现状, 对今后的研究热点进行了展望.     

微波辐射下氯化锌催化纤维素转化为呋喃类物质的研究

以氯化锌作为溶剂和催化剂,利用微波辅助氯化锌降解纤维素,致使纤维素直接转化为5-羟甲基糠醛(5-HMF)和1-(2-呋喃基)-2-羟基-乙酮两种呋喃类物质。通过考察反应温度、反应时间、氯化锌用量、纤维素加入量、微波功率和加热方式等因素对其摩尔产率影响可知,在140 mL质量分数为69%的ZnCl₂溶液中,纤维素用量为1 g,反应温度为135 ℃,反应时间为5 min,微波功率为500 W时,5-羟甲基糠醛的摩尔产率达到19.4%,微波功率为600 W时,1-(2-呋喃基)-2-羟基-乙酮的摩尔产率达到12.0%。     

纳米银催化的鲁米诺化学发光体系测定呋喃硫胺的研究

基于纳米银能够增强鲁米诺-H2O2-呋喃硫胺体系化学发光的现象,建立了测定呋喃硫胺的流动注射化学发光新方法.对体系的化学发光机理进行了初步探讨,发现该体系的化学发光光谱的最大发射波长为425nm,该体系的发光体为激发态的3-氨基邻苯二甲酸根离子.该方法测定呋喃硫胺的线性范围为1.0×10-8～1.0×10-5g/mL,检出限4×10-9g/mL,对1.0×10-6g/mL呋喃硫胺连续9次测定的相对标准偏差(RSD)为1.9％.方法已用于药物呋喃硫胺片中呋喃硫胺的测定.     

花状FePO_4的制备及催化苦瓜残渣转化为5-羟甲基糠醛的研究

以FeCl_3和KH_2PO_4为原料,采用水热法制备花状FePO_4,考察其对苦瓜残渣催化合成5-羟甲基糠醛(5-HMF)的催化性能。用XRD、FT-IR和SEM等对样品进行表征,考察了催化剂用量、反应温度、反应时间和苦瓜残渣用量等参数对5-HMF产率的影响。结果表明,水热法制备的花状FePO_4比沉淀法制备的无定型FePO_4对苦瓜残渣催化合成5-HMF表现出更好的催化活性,花状FePO_4在六次循环实验后对5-HMF产率下降7.2%。在催化剂用量0.09g,反应温度180℃、反应时间3 h和物料浓度1.0 g·L-1条件下5-HMF产率达到172 mgHMF/gResidue。     

亚临界水中葡萄糖转化生成5-羟甲基糠醛的理论研究

采用色散修正的密度泛函理论,分别采用隐性溶剂模型和显性溶剂模型,对比研究了亚临界水中葡萄糖异构化为果糖以及果糖脱水制备5-羟甲基糠醛(5-HMF)的反应机理。结果表明,显性溶剂模型更接近真实反应情况,溶剂水分子能够参与反应并在质子迁移过程起催化作用。葡萄糖异构化反应的控速步骤为开环葡萄糖的醛-烯醇异构化,其活化能取决于开环葡萄糖中α-H提取的难易程度及生成的碳负离子的稳定性。果糖脱水反应控速步骤为呋喃果糖的第一次分子内脱水,所需活化能取决于呋喃果糖C(2)位OH质子化脱水后形成的碳正离子的稳定性。本工作揭示了Br?nsted碱对葡萄糖异构化反应及Br?nsted酸对果糖脱水反应促进作用的根本原因,为葡萄糖降解转化催化剂的调控及溶剂的筛选提供理论依据。     

纤维素在离子液体中的降解转化

随着社会对能源资源的需求越来越大,生物质资源得到了广泛的重视,世界上存储量最大的生物质资源--纤维素在新兴溶剂离子液体中的降解转化受到了越来越多的关注。本文简要介绍了近几年来纤维素在离子液体中的溶解、单糖(果糖、葡萄糖)在离子液体中脱水转化为5-HMF(5-羟甲基糠醛)和纤维素在离子液体中一步降解转化为5-HMF的研究。指出目前研究存在的缺点与不足,并提出了可能的解决方法。     

离子液体中树脂催化转化果糖为5-羟甲基糠醛

开发了以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)为溶剂, 固体酸离子交换树脂NKC-9为催化剂转化果糖为5-羟甲基糠醛的绿色工艺. 在此催化体系中, 100 ℃下反应10 min时5-HMF的产率达到78.0%, 其反应时间远远小于已有文献报道的长达数小时的反应时间. 在此催化体系中, 果糖起始浓度的增加对5-HMF产率影响不大, 因而此工艺同样适用于处理高浓度的果糖溶液. 离子液体[BMIM]Cl和树脂组成的催化体系可以循环使用, 经过9次重复使用后仍能保持稳定的催化活性.     

乙烯焦油炭磺酸催化果糖脱水合成5-羟甲基糠醛

以蒸馏后的乙烯焦油重组分为原料,采用交联-磺化法制备了乙烯焦油炭磺酸。 利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、热重分析(TGA-DTG)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对该催化剂进行结构和性能表征。 结果表明,该催化剂呈现无定形石墨碳结构,且具有较高的酸量(4.20 mmol/g),表面的磺酸官能团是其关键活性中心。 并将该催化剂用于果糖脱水合成5-羟甲基糠醛(5-HMF)的反应,在130 ℃反应140 min,催化剂用量0.3 g、溶剂用量8 mL及助剂用量0.3 g的条件下,果糖转化率和5-HMF产率分别为96.2%和52.1%,分离得到的5-HMF纯度可达97.0%。催化剂循环使用5次后,果糖的转化率和5-HMF的产率分别保持在85.1%和40.8%以上。     

唢喃双烯体系的合成及其分子内DIELS-ALDER反应的研究

通过有锂反应,硼氢化反应,氧化,缩合及消除反应,成功地合成了呋喃双烯体系2-(6'-硼基-5'-己烯基)呋喃(1),并进一步探讨了它的分子内DIELS-ALDER环加成及有关的反应.     

自由基修饰共轭微孔聚合物应用于5-羟甲基糠醛选择性氧化

采用有机单体侧链嫁接2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基（2,2,6,6-tetramethylpiperidineoxyl,TEMPO）的策略将TEMPO嫁接到2,5-二溴苯甲酸侧链,并与四（4-乙炔基苯）甲烷通过Sonogashira偶联反应,构筑TEMPO自由基功能化共轭微孔聚合物CMP-4-TEMPO.利用核磁共振谱（NMR）、扫描电子显微镜（SEM）、粉末X-射线衍射（XRD）红外吸收光谱（FT-IR）和电子顺磁共振谱（EPR）等技术研究了所合成单体及CMP形貌和结构.催化性能测试结果表明CMP-4-TEMPO可将5-羟甲基糠醛（5-HMF）高效、高选择性氧化成高附加值2,5-二甲酰基呋喃（2,5-DFF）.CMP-4-TEMPO催化剂循环利用10次仍保持较高的转化率.提出了CMP-4-TEMPO中形成TEMPO氧正离子是实现5-HMF转化为2,5-DEF的催化氧化机理.CMP-4-TEMPO有望成为各种醇高效、高选择性氧化以及可循环利用的异相催化剂.     

Nb-P/SBA-15催化剂的制备及其对果糖水解制5-羟甲基糠醛的催化性能

果糖催化脱水制5-羟甲基糠醛（5-HMF）是生物质转化制高附加值化合物过程中的一个重要反应。采用自制的介孔SBA-15,浸渍法制备了Nb/SBA-15催化剂,再经磷酸化处理制得Nb-P/SBA-15催化剂,研究了该催化剂在果糖脱水制5-HMF反应中的性能。SEM、TEM、BET和XRD表征结果表明,Nb/SBA-15和Nb-P/SBA-15完好地保留了SBA-15的微观结构,其内孔道直径为10 nm,铌酸在孔内表面分布均匀;负载铌和磷酸化后,孔壁变薄。NH₃-TPD结果显示,Nb/SBA-15经磷酸预处理后,不仅弱酸性位有所增加,而且产生了中强酸和强酸性位,使得在含水两相体系果糖脱水反应中,Nb-P/SBA-15比Nb/SBA-15具有更高的催化活性和5-HMF选择性。同时考察了反应温度、溶剂比例、反应时间对果糖脱水的影响,结果表明,以水/MIBK（V/V=1/2）为溶剂时,160 ℃下反应1.5 h,果糖转化率和5-HMF收率分别高达96.1%和92.6%。Nb-P/SBA-15经循环使用四次后仍具有较好的催化活性,表明该催化剂具有较高的耐水稳定性。     

生物基聚呋喃类高分子的合成与应用研究进展

随着经济的迅猛发展和石油资源的不断枯竭,人们越来越重视将可再生资源转化为有用的化合物或聚合物.生物基聚呋喃类高分子具有单体来源广泛和良好的生态效益,可用于制备外包装材料、导电材料、自修复材料等,在许多领域存在着巨大的潜在应用价值,因此,其合成研究备受关注.本文以不同的反应单体与合成方法为依据,全面地总结了近10年来(特...     

双酰基脲化合物的合成研究

研究了双酰基脲化合物的制备方法-芳酰基异氰酸酯与呋喃甲酰胺之间的亲核加成反应，制得5个未见报道的N-取代苯甲酰基-N'-5-取代苯基-2-呋喃甲酰基脲，结构均经^1H NMR、IR、元素分析确证。