离子液体介导玉米秸秆制备5羟甲基糠醛

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5-羟甲基糠醛的制备

5-羟甲基糠醛的制备

5-羟甲基糠醛的制备需要明确5-羟甲基糠醛的化学结构和性质。

5-羟甲基糠醛(5-Hydroxymethylfurfural,简称HMF)是一种重要的有机合成中间体,具有广泛的应用价值。

它可以用作生物燃料、生物基化学品和医药领域的原料等。

制备5-羟甲基糠醛的方法主要有两种:酸催化和酶催化。

酸催化法是目前最常用的制备5-羟甲基糠醛的方法。

该方法主要是通过将木质纤维素等生物质原料与酸性催化剂(如硫酸)反应,在高温条件下使其发生缩合反应生成5-羟甲基糠醛。

具体的反应过程包括水解、脱水和缩合三个步骤。

将生物质原料加入到酸性催化剂中,经过水解反应将纤维素分解为葡萄糖。

然后,在高温条件下进行脱水反应,将葡萄糖转化为羟甲基糠醛。

最后,通过缩合反应将羟甲基糠醛分子连接起来形成5-羟甲基糠醛。

酶催化法是一种新兴的制备5-羟甲基糠醛的方法。

该方法利用一种特殊的酶催化剂(如葡萄糖氧化酶)来催化葡萄糖的氧化反应,直接将葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛。

这种方法具有反应条件温和、产物纯度高等优点,但目前仍面临着酶催化剂的选择和稳定性等方面的挑战。

除了以上两种方法,还有一些其他的制备5-羟甲基糠醛的方法正在不断研究和发展中。

例如,微波辐射法、离子液体催化法等。

这些新方法在提高反应效率和产物纯度方面具有一定的优势,但仍需要进一步的优化和改进。

制备5-羟甲基糠醛的方法主要包括酸催化法和酶催化法。

酸催化法是目前最常用的方法,通过酸性催化剂将生物质原料转化为5-羟甲基糠醛。

酶催化法是一种新兴的方法,利用特殊的酶催化剂直接将葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛。

此外,还有一些其他的方法正在研究中。

随着科学技术的不断发展,相信制备5-羟甲基糠醛的方法将会越来越多样化和高效化。

酸功能化离子液体催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛

酸功能化离子液体催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛

前言在19到20世纪,以化石资源为物质基础,人类的化学工业文明取得了辉煌成就。

然而化石资源是储量有限的不可再生资源,不可避免地走向衰竭。

此外,化石资源的滥用也给我们赖以生存的环境带来了巨大压力:水污染、空气污染、全球变暖等无一不在提醒我们寻找新型可再生的清洁资源。

在环保意识和绿色化学的概念逐渐深入人心的今天,以生物质资源为原料制备重要化学品或急需燃料已得到世界各国的普遍重视。

糖类是最受关注的生物质资源的一种,其中由果糖脱水合成5-羟甲基糠醛(HMF)及其衍生物也成为当前的研究热点。

5-羟甲基糠醛(HMF)具有芳醇、芳醛的结构,并且拥有吠喃环体系,具有高反应活性和聚合能力,对于人体具有细胞低毒性和低诱变性,其衍生物被广泛的用作杀真菌剂、腐蚀抑制剂、香料;同时还是作为合成药物、耐热聚合物以及络合的大环化合物的先导化合物。

HMF的衍生物可以代替由石油加工得到的苯系化合物作为合成高分子材料的原料,例如2, 5-呋喃二酸可以替代对苯二酸合成聚醋、2, 5-呋喃二醛、2, 5-呋喃二醇可以替代相应的苯系化合物合成可降解的生物高分子材料。

可见,HMF是跨在碳水化合物化学和石油化学之间的一种新型平台化合物,有希望成为利用生物质资源替代化石资源合成化学品路线的突破点,其应用前景十分广阔。

对于该反应的研究主要集中在对催化剂的研究上。

早期,科研人员采用含氧的无机酸例如硫酸、磷酸作为果糖脱水反应的催化剂,但存在设备腐蚀和污染环境的问题。

后来,人们开始尝试有机酸类催化剂如草酸以及一些盐类化合物。

最近几年研究比较多的催化剂是具有Brφnsted和Lewis两种酸型新型酸功能化离子液体。

这种催化剂无论是反应的选择性还是催化剂的回收利用方面都较其它的催化剂效果好。

本课题研究的主要内容包括以下三点:1. 考察在常规酸催化作用下溶剂效应、催化剂种类、催化剂用量、果糖浓度反应时间和反应温度等各种因素对合成反应产率的影响。

2. 合成出功能化离子液体,并采用红外、核磁确认其结构、采用乙腈和吡啶探针红外谱图表征其酸性特征。

5-羟甲基糠醛的制备

5-羟甲基糠醛的制备

5-羟甲基糠醛的制备5-羟甲基糠醛(5-Hydroxymethylfurfural,缩写为HMF)是一种重要的生物质化学品,具有广泛的应用前景。

它可以通过多种方法制备,其中最常用的方法是从生物质中提取。

生物质是指植物和动物的有机物质,包括木材、秸秆、废物等。

利用生物质制备HMF是一种可持续发展的方法,对环境友好且具有较高的经济效益。

一种常用的生物质制备HMF的方法是通过糠醛的酸催化转化。

糠醛是从稻壳、麦秸等农作物中提取得到的一种有机化合物。

将糠醛与酸性催化剂(如硫酸、盐酸等)反应,可以得到HMF。

还可以利用生物质中的纤维素和半纤维素制备HMF。

纤维素和半纤维素是生物质的主要组成部分,通过预处理和催化反应,可以将其转化为糖类,再将糖类转化为HMF。

值得一提的是,制备HMF的反应条件对产率和选择性有着重要影响。

温度、催化剂种类和用量、溶剂等都会对反应结果产生影响。

因此,在制备HMF时需要对反应条件进行优化,以提高产率和选择性。

5-羟甲基糠醛具有广泛的应用前景。

首先,它可以作为生物柴油的前体物质,用于替代传统的石油燃料,减少对化石能源的依赖,降低碳排放。

其次,HMF还可以用于制备高性能塑料、树脂和橡胶,具有良好的力学性能和热稳定性。

此外,HMF还可以用于制备药物和农药等有机化合物,具有很高的应用价值。

5-羟甲基糠醛是一种具有广泛应用前景的生物质化学品,可以通过糠醛的酸催化转化以及纤维素和半纤维素的转化制备得到。

制备HMF时需要优化反应条件,以提高产率和选择性。

未来,随着对可持续发展的重视和对替代化学品的需求增加,HMF的制备和应用将得到进一步的推广和应用。

酸性离子液体催化蔗糖转化合成5-羟甲基糠醛

酸性离子液体催化蔗糖转化合成5-羟甲基糠醛
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离子液体催化制备5-羟甲基糠醛的研究进展

离子液体催化制备5-羟甲基糠醛的研究进展
to r sur lw e to e e aur n a y o r to .Ast h il fHM F,twa ta y a d u o90% i h o c l i in p e s e,o racin tmp r t e a d e s pea in o t e ye d o i s se d n p t n t e ini i d qu
摘 要 : 文综 述 了离 子 液体 催 化 制 备 5羟 甲基 糠 醛 的研 究 进 展 。 运 用 离 子 液 体 作 为 反 应 溶 剂 和 催 化 剂 , 常 本 一 与
规合成 HMF的方法相 比, 其反应在常压 、 低温下进行 , 更易于操作 控制 ; 副反应数量 明显减 少 , F的产率稳 HM 定, 可达 9 % ; 0 离子液体催化活性 稳定 , 可重复利用 , 减少 了有机溶剂 的使用量 ; 利用离子 液体作 为媒 介 , 能将 反应原料从单一的果糖扩展到葡萄糖和纤维素等廉价 原料 , 降低 了生产成 本。 由此可见 , 运用离子 液体催化 制备 HM F将是今后研 究的重点和发展的必然趋势 。 关键词 : 离子液体 ;. 甲基糠醛 ; 5羟 果糖 ; 化 催
s i n n t ed c e s f s f r a i ov n . d Su o e, el ls n t e h a tr l a e u e r d c ut g i h e r a e o eo g nc s le t An l c s c l o e a d o h r e p mae i n b s d t p o u eHMF i h i u o u c ac o te n in c l u d I r u i g i nc l u d t r p r o i i i . n a wod, sn o i i i o p e a e HMF mu tb h i ci n o rh rr s a c . q q s e t e d r t ff t e e e r h e o u

离子液体中纤维素催化转化制5-羟甲基糠醛

离子液体中纤维素催化转化制5-羟甲基糠醛

离子液体中纤维素催化转化制5-羟甲基糠醛魏会芳;刘民;宋春山;郭新闻【摘要】采用1-丁基-3-甲基咪唑离子液体(BmimCl)为溶剂,以磺酸功能化离子液体N-(4-磺酸基)丁基三甲胺硫酸氢盐和CrCl3氯化为催化剂,开展了纤维素-锅法催化转化制5-羟甲基糠醛(HMF)的研究.采用高效液相色谱分析了液体产物.分别考察了催化剂种类、用量、反应温度和时间对纤维素转化的影响.结果表明,使用离子液体为溶剂,磺酸功能化离子液体和CrCl3协同作用,将纤维素转化为HMF.当反应在130℃下,磺酸功能化离子液体、CrCl3和纤维素的摩尔比为5:4.5:100时,HMF收率和产物总收率分别为41%和51%.【期刊名称】《石油学报(石油加工)》【年(卷),期】2011(027)003【总页数】6页(P387-392)【关键词】纤维素;离子液体;磺酸功能化离子液体;5-羟甲基糠醛(HMF)【作者】魏会芳;刘民;宋春山;郭新闻【作者单位】大连理工大学化工学院催化化学与工程系精细化工国家重点实验室,辽宁大连,116024;大连理工大学化工学院催化化学与工程系精细化工国家重点实验室,辽宁大连,116024;大连理工大学化工学院催化化学与工程系精细化工国家重点实验室,辽宁大连,116024;宾夕法尼亚州立大学能源研究所能源与矿物工程系,宾夕法尼亚州大学城,16802;大连理工大学化工学院催化化学与工程系精细化工国家重点实验室,辽宁大连,116024【正文语种】中文【中图分类】O643由于化石能源的枯竭,未来化学工业对于原料的可持续发展提出更高的要求。

将生物质转化为高附加值化学品,在一定程度上减弱了化学工业对于石油资源的依赖[1-4]。

纤维素作为地球上储量最丰富的可再生生物质资源[5],目前大部分未能被有效利用,因此,纤维素有效转化成为国内外的研究热点。

5-羟甲基糠醛(HMF)是一种重要的平台化合物[6-7],目前关于单糖转化为 HMF的报道较多。

酸性离子液体催化蔗糖转化合成5-羟甲基糠醛

酸性离子液体催化蔗糖转化合成5-羟甲基糠醛

酸性离子液体催化蔗糖转化合成5-羟甲基糠醛仝新利;李梦然【期刊名称】《工业催化》【年(卷),期】2011(19)1【摘要】研究了离子液体催化蔗糖合成5-羟甲基糠醛的反应过程.合成并表征了N-甲基吡咯烷酮甲磺酸盐和N-甲基吡咯烷酮硫氢酸盐两种离子液体,并考察了两种离子液体在N,N-二甲基甲酰胺-溴化锂(DMF-LiBr)溶剂体系中催化蔗糖合成5-羟甲基糠醛的反应情况.结果表明,N-甲基吡咯烷酮甲磺酸盐催化效果较好,氮气保护下,在反应温度85℃、反应时间60 min和加入催化剂N-甲基吡咯烷酮甲磺酸盐占蔗糖物质的量的10.0%条件下,蔗糖脱水生成5-羟甲基糠醛的收率可达48.2%.%The synthesis of 5-hydroxymethylfurfural was studied using sucrose as mw material and ionic liquids as the catalysts. The ionic liquids including N-methyl-2-pyrrolidonium methyl sulfonate and N-methyl-2-pyrrolidonium hydrogen suffate was synthesized and characterized, and the catalytic dehydration of sucrose by these ionic liquids was investigated. The results indicated that N-methyl-2-pyrrolidonium methyl sulfonate exhibited better catalytic properties and 5-hydroxymethyffuffural yield of 48.2% was obtained under the condition as follows: reaction time 60 rain, reaction temperature 85 ℃, N2 atmosphere,N-methyl-2-pyrrolidonium methyl sulfonate dosage 10.0% (mole fraction) of sucrose and N, N-dimethylformamide-lithium bromide (DMF-LiBr) as the solvent.【总页数】4页(P68-71)【作者】仝新利;李梦然【作者单位】天津理工大学化学化工学院,天津,300384;天津大学化工学院,天津,300072【正文语种】中文【中图分类】O629.12;O643.36【相关文献】1.六水合三氯化铬催化蔗糖脱水合成5-羟甲基糠醛 [J], 董喜恩;胡宁播;罗根祥;刘春生2.果糖和蔗糖转化合成5-羟甲基糠醛的研究 [J], 仝新利;李梦然3.Brφnsted酸性离子液体催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛 [J], 孙春蕾;刘仕伟;李露;于世涛;解从霞4.硅胶固载化酸性离子液体催化壳聚糖生物质制备5-羟甲基糠醛 [J], 臧洪俊;焦硕磊;李明广;安国栋;张明川;王娇5.非贵金属催化剂催化氧化5-羟甲基糠醛合成2,5-呋喃二甲酸的研究进展 [J], 张爽;韩晓辉;陈丽因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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离子液体介导玉米秸秆制备 5 羟甲基糠醛
(1������ 中国石油化工股份有限公司 抚顺石油化工研究院生物化工部,辽宁 抚顺 113001; 2������ 中国石油化工股份有限公司 镇海炼化分公司,浙江 宁波 315200)
王领民1 ,张㊀ 全1 ,刘斯雨2 ,关㊀ 浩1 ,高慧鹏1
摘㊀ 要:以玉米秸秆为原料,采用离子液体( [ BMIM] Cl) 与二甲基亚砜 ( DMSO) 为溶剂, 氯化铬和浓硫酸为催化剂 制备 5 羟甲基糠醛(5 产率较高,为 53������ 3%㊂ 最优反应条件,反应产物由高效液相色谱分析㊂ 结果表明: 酸解后的秸秆, 在 150 ħ ㊁ 固液比为 3������ 8%㊁ m ( [ BMIM] Cl) / m( DMSO)= 1㊁硫酸和氯化铬的质量分数分别 6������ 7% 和 13������ 3%( 相对于秸秆 ) 的条件下反应 80 min 时,5 关键词:离子液体;玉米秸秆;5 羟甲基糠醛 中图分类号:TQ352������ 6㊀ ㊀ ㊀ ㊀ 文献标识码:A㊀ ㊀ ㊀ ㊀ 文章编号:1672-3678(2017)03-0053-06 HMF) ㊂ 通过考察反应时间㊁温度㊁催化剂加入量和固液比等条件,以获得制备 5 HMF 的 HMF
Preparation of 5⁃hydroxymethylfurfural from corn stover mediated by ionic liquids
(1. Department of Biology & Chemical Engineering,Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals, Sinopec,Fushun 113001,China;2. Zhenhai Refining and Chemical Company,Sinopec,Ningbo 315200,China)
) ,男,河南泌阳人,高级工程师,研究方向:生物质微生物转化,E⁃mail:wanglingmin.fshy@ sinopec.com
54
生㊀ 物㊀ 加㊀ 工㊀ 过㊀ 程㊀ ㊀
第 15 卷㊀
构,将其直接转化为 5 大多数制备 5 熟㊂ Wang 等
[3]
玉米秸秆等纤维质原料具有高度致密性的结 HMF 的研究中, 都是选取糖和纤维 以 新 型 磺 化 碳 材 料 为 催 化 剂, 5
2017 年 5 月
第 15 卷第 3 期
Chinese Journal of Bioprocess Engineering
生㊀ 物㊀ 加㊀ 工㊀ 过㊀ 程
Vol������ 15 No������ 3 May 2017
doi:10������ 3969 / j������ issn������ 1672-3678������ 2017������ 03������ 009
WANG Lingmin1 ,ZHANG Quan1 ,LIU Siyu2 ,GUAN Hao1 ,GAO Huipeng1
Abstract:We prepared 5⁃hydroxymethylfurfural ( 5⁃HMF) from corn stover in a mixed solvent of ionic temperature,amount of catalysts,the ratio of solid to liquid and the mass ratio of [ BMIM] Cl) to DMSO. Products were determined by high performance liquid chromatography. Yield of 5⁃HMF reached 53������ 3% Keywords:ionic liquids; corn stover; 5⁃hydroxymethylfurfural ㊀ ㊀ 我国是个农业大国, 秸秆等纤维素类的生物质 资源特别丰富
[4]
HMF 是相当困难的㊂ 目前, HMF 技术最为成 HMF
度 99%) ,上海成捷化学有限公司;1 乙基 3 甲基 咪唑氯盐( [ EMIM] Cl,纯度 99%) , 中国科学院兰州 化学物理研究所; 二甲基亚砜 ( DMSO, 分析纯 ) , 天 津市大茂化学试剂厂;CrCl 3㊃6H 2 O ( 分析纯 ) ㊁98% 1������ 3㊀ 仪器 司;MX 浓硫酸( 分析纯) ,北京化工厂㊂
liquid 1⁃butyl⁃3⁃methylimidazolium chloride ( [ BMIM] Cl) and dimethyl sulfoxide ( DMSO) with CrCl 3㊃
烧㊂ 如果将这些农林废弃物加以利用, 使其转化为 新型能源,不但会在一定程度上缓解工业生产对石 油等资源的需求,而且对于生态环境的保护也有着
收稿日期:2017-03-30
,而这些资源大多被随意丢弃或焚
5 羟甲基糠醛(5
[2]
应制备出一些对工业生产极其有益的衍生物, 减缓 人类对不可再生资源的需求㊂
, 其化学性质活泼, 可以通过一系列反
HMF) 是一种非常重要的平
基金项目:中国石油化工股份有限公司委托开发项目(414057) 作者简介:ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ领民(1977
[1]
6H 2 O and sulfuric acid as catalyst. We optimized reaction conditions, including reaction time, when acidolysis of corn stover was at 150 ħ , with solid⁃liquid ratio of 3������ 8%, m( [ BMIM] Cl) / m( DMSO) = 1,H 2 SO 4 loading of 6������ 7% and CrCl 3㊃ 6H 2 O loading of 13������ 3%,and reaction time of 80 min. 重大意义㊂ 台化合物
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