定量核磁共振波谱法测定3种低聚果糖的含量北大核心CSCD

以蔗糖为内标物,氘代水为溶剂,采用氢-1核磁共振波谱法(1H-NMR)测定蔗果七糖、蔗果八糖、蔗果九糖等3种低聚果糖(FOS)的含量。优化后的1H-NMR参数如下:温度25℃,谱宽(2~14)×10^(-6),脉冲角度45°,脉冲延迟时间5 s,采样时间3 s,扫描次数16次。对蔗果七糖、蔗果八糖和蔗果九糖样品进行了仪器精密度和重复性试验,测定值的相对标准偏差(n=6)均小于0.50%。方法用于测定3种样品含量,测定结果与质量平衡法所得结果进行了比较,经F检验法评估,两种方法具有显著性差异。但由于定量核磁共振波谱法作为绝对含量的测定方法,仅需常见的化学品即可直接对待测成分进行测定,可以佐证质量平衡法的赋值结果。     

超高效液相色谱-串联质谱法测定卷烟中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖

建立超高效液相色谱–串联质谱法测定卷烟中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖4种水溶性糖的含量。样品用水超声提取,稀释过滤后直接进样,以Acquity BEH Amide色谱柱为分析柱,乙腈和水为流动相,梯度洗脱,采用负离子多反应监测模式分析。果糖和葡萄糖的线性范围为2.5～30μg/mL,蔗糖和麦芽糖的线性范围为0.25～3μg/mL,线性相关系数均大于0.997,方法检出限均为0.03 mg/g。加标样品的平均回收率为93.6%～101.0%,测定结果的相对标准偏差为0.7%～2.9%(n=6)。该方法简便、快速,可用于卷烟样品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖的测定。     

基于室温磷光量子点/硼酸基联吡啶盐纳米复合材料检测果糖

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.     

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

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。     

果糖一步转化制备呋喃基燃料：溶剂效应及离子液体修饰活性金属对产物选择性的决定作用

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.     

Lewis酸催化纤维素制乳酸机理研究

Because fossil fuels are continuously depleted, valorization of biomass into valuable liquid products and chemicals is of great significance yet it remains challenging. Among many biomass-derived products, lactic acid is one of the most important renewable monomers for preparing the degradable polymer polylactic acid. The use of raw biomass to produce lactic acid through catalytic conversion is an attractive approach. In this work, the catalytic reaction performance and mechanism of different Lewis acids (Y³⁺, Sc³⁺, and Al³⁺) for the production of lactic acid from cellulose were investigated in detail by isotopic nuclear magnetic resonance (NMR) and mass spectrometry. The production of lactic acid from cellulose includes tandem and competing reactions. The order of catalytic activity for the one-pot conversion of cellulose into lactic acid is as follows: Y³⁺ > Al³⁺ > Sc³⁺. The main tandem reactions involve the hydrolysis of cellulose into glucose, the isomerization of glucose into fructose (the order of catalytic activity, the same below: Y³⁺ > Al³⁺, Y³⁺ > Sc³⁺), the cleavage of fructose via a retro-aldol reaction to glyceraldehyde (GLY) and 1, 3-dihydroxyacetone (DHA) (Sc³⁺ > Y³⁺ > Al³⁺), and the conversion of DHA or GLY to the final product lactic acid (Al³⁺ > Y³⁺ > Sc³⁺). It was found that the process of glucose isomerization to fructose was the key step to the final selectivity of the tandem reaction of cellulose conversion to lactic acid, and it was clarified that the production of lactic acid from DHA underwent a keto-enol (K-E) tautomerization process rather than a classical 1, 2-shift process. First, DHA was transformed into GLY via the isomerization process, then the adjacent hydroxyl group of GLY was removed in the form of water to produce an α, β-unsaturated species. After that, the α, β-unsaturated species underwent K-E tautomerization to generate unsaturated aldehyde-ketone intermediates. Meanwhile, a molecule of water was added to aldehyde-ketone intermediates to obtain a diol product, the hydrogen atom at the methine position was transferred and the lactic acid was finally obtained through the K-E tautomerization process. The in-depth understanding of the reaction mechanism presented in this work will help to design more selective catalysts for cellulose conversion into value-added oxygen-containing small molecule chemicals.      

应用E.COSY型的13C-1H相关谱准确测定果糖-1,6-二磷酸根离子中异核31P-1H和31P-13C偶合常数

建议了一种E .COSY型的1 3C 1 H相关实验 .在相应的1 3C 1 H相关谱中 ,31 P核对1 3C ,1 H核的被动偶合给出E .COSY型的谱峰裂分 ,可用于准确测定含磷化合物中的31 P 1 H和31 P 1 3C偶合常数及其相对符号 .测定了果糖 1 ,6 二磷酸根离子的31 P 1 H和31 P 1 3C偶合常数