5-羟甲基糠醛的制备及应用研究
5羟甲基糠醛制备及其应用研究进展

第39卷第1期2019年2月林㊀产㊀化㊀学㊀与㊀工㊀业ChemistryandIndustryofForestProductsVol.39No.1Feb.2019doi:10.3969/j.issn.0253 ̄2417.2019.01.0025 ̄羟甲基糠醛制备及其应用研究进展㊀㊀收稿日期:2018 ̄10 ̄22㊀㊀基金项目:国家自然科学基金资助项目(51676193)ꎻ中国科学院青年创新促进会项目(2017401)ꎻ广州市科技计划项目(201804010187)㊀㊀作者简介:卢思(1994 ㊀)ꎬ女ꎬ湖南益阳人ꎬ硕士生ꎬ主要从事木质纤维素生物质制备化学品研究㊀∗通讯作者:亓伟ꎬ研究员ꎬ硕士生导师ꎬ主要从事生物质制取燃料乙醇等液体燃料的关键技术的研究ꎻE ̄mail:qiwei@ms.giec.ac.cnꎮLUSi㊀㊀卢思1ꎬ2ꎬ王琼2ꎬ李浔1ꎬ亓伟2∗ꎬ王忠铭2ꎬ袁振宏2(1.长沙理工大学化学与生物工程学院ꎬ湖南长沙410004ꎻ2.中国科学院广州能源研究所ꎻ中国科学院可再生能源重点实验室ꎬ广东广州510640)摘㊀要:㊀5 ̄羟甲基糠醛(HMF)被认为是最重要的生物质基平台分子之一ꎬ广泛应用于制备精细化学品㊁关键医药中间体㊁功能聚酯㊁溶剂和液体燃料等多功能化合物ꎮ目前ꎬHMF的制备是生物质领域研究的热点ꎬ大量的研究使得制备HMF的原料和方法得到不断扩展ꎮ简单介绍了HMF的主要制备方法及其反应机理ꎬ系统综述了制备HMF的催化体系ꎬ包括催化过程中所使用的催化剂(无机酸㊁离子液体㊁金属氯化物㊁固体酸及其他催化剂)种类及制备HMF的溶剂体系ꎮ归纳了HMF重要衍生物的制备路径及应用ꎬ总结了目前研究中所存在的问题ꎬ并展望了未来的研究方向ꎮ关键词:㊀5 ̄羟甲基糠醛ꎻ生物质ꎻ催化剂ꎻ衍生化学品中图分类号:TQ35㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:0253 ̄2417(2019)01 ̄0013 ̄10引文格式:卢思ꎬ王琼ꎬ李浔ꎬ等.5 ̄羟甲基糠醛制备及其应用研究进展[J].林产化学与工业ꎬ2019ꎬ39(1):13-22.ProgressonPreparationandApplicationof5 ̄HydroxymethylfurfuralLUSi1ꎬ2ꎬWANGQiong2ꎬLIXun1ꎬQIWei2ꎬWANGZhongming2ꎬYUANZhenhong2(1.CollegeofChemicalandBiologyEngineeringꎬChangshaUniversityofScienceandTechnologyꎬChangsha410004ꎬChinaꎻ2.GuangzhouInstituteofEnergyConversionꎬChineseAcademyofSciencesꎻCASKeyLaboratoryofRenewableEnergyꎬGuangzhou510640ꎬChina)Abstract:5 ̄Hydroxymethylfurfural(HMF)isoneofthemostimportantbiomass ̄basedplatformmoleculesandwidelyusedinthepreparationofmultifunctionalcompoundssuchasfinechemicalsꎬkeypharmaceuticalintermediatesꎬfunctionalpolyestersꎬsolventsandliquidfuels.AtpresentꎬthepreparationofHMFisahotspotinthefieldofbiomassresearchꎬandtherawmaterialsandmethodsforpreparingHMFhavebeencontinuouslyexpanded.ThispaperreviewsthemainpreparationmethodsandresearchprogressofHMF.CatalysissystemsforHMFpreparationissystematicallydescribedꎬincludingthetypesofthecatalysts(mineralacidsꎬionicliquidsꎬmetalchloridesꎬsolidacidsandothers)usedinthecatalyticprocessandthesolventsystems.ThenꎬthepreparationpathsandapplicationsofimportantderivativesfromHMFaresummarized.FinallyꎬsuggestionsforfutureresearchonHMFareprovidedbasedontheunderstandingofproblemsexistinginthecurrentresearch.Keyword:5 ̄hydroxymethylfurfuralꎻbiomassꎻcatalystꎻderivativechemicals煤炭㊁石油等不可再生化石资源的大量开发和使用ꎬ产生了大量二氧化碳㊁硫化物㊁大颗粒粉尘等有害物质ꎬ同时ꎬ造成了全球气温升高㊁大范围雾霾等一系列生态环境问题ꎬ使得经济和社会的可持续发展面临着严峻挑战[1]ꎮ近年来ꎬ以可再生且具有碳减排功能的木质纤维生物质为原料制备化学品和燃料的合成路线ꎬ以及相关技术日益受到研究者的关注ꎮ5 ̄羟甲基糠醛(HMF)是一种重要的平台化合物ꎬ可由木质纤维原料中的纤维素转化而来ꎮ以木质纤维生物质为原料ꎬ开展其制备HMF的转化技术研究ꎬ可以满足工业生产过程中对化学品和燃料的需求[2]ꎬ同时也为农业和农村经济的发展创造更多的机会ꎮHMF在常温下为淡黄色固体ꎬ具有呋喃环㊁羟基㊁醛基等高反应活性的基团ꎬ可通过后续催化转14㊀林㊀产㊀化㊀学㊀与㊀工㊀业第39卷化合成一系列重要的生物基材料单体或作为高分子塑料的原材料ꎮHMF在生物质衍生中间体中占有举足轻重的地位ꎬ被美国能源部确认为用于建立未来 绿色 化学工业的 12个最具有潜力的生物质基平台分子之一 [3]ꎮ目前ꎬHMF的制备成为了生物质领域的研究热点ꎬ使得制备HMF的原料和方法得到不断扩展ꎮ笔者就近年来对HMF的制备及应用进行了总结ꎬ主要包括HMF的合成机理㊁催化生物质制备HMF的催化剂和溶剂体系以及HMF的进一步转化应用ꎻ最后ꎬ针对目前研究所存在的问题进行了归纳ꎬ并对未来研究的发展趋势提出了相关建议ꎬ旨在为相关领域的学者开展催化木质纤维原料高效制备HMF及衍生物的研究提供参考ꎮ1㊀制备HMF的反应机理HMF是单糖通过催化反应脱去三分子水而制得[4]ꎮ二糖和多糖如蔗糖㊁纤维二糖㊁纤维素等也可作为原料制备HMFꎬ但首先要经过水解过程将其解聚为单糖ꎮ尽管该方法看似简单ꎬ但反应过程中HMF易重新水合成乙酰丙酸(LA)和甲酸㊁交叉聚合成可溶性聚合物和不溶性腐殖质等ꎬ使得HMF的合成过程变得复杂[5]ꎮ目前ꎬ研究者们在广泛研究的基础上提出了多种己糖脱水生成HMF的反应机制ꎬ大致可以分为路径A和路径Bꎬ如图1所示ꎮ图1㊀己糖脱水制备HMF的机理[5]Fig.1㊀MechanismofpreparationofHMFbyhexosedehydration由图1可知ꎬ这两条路线的最大区别在于单糖向HMF的转化过程中有无环状化合物的中间体生成ꎮ路径A中葡萄糖先通过异构化转化为果糖ꎬ然后果糖在一定条件下能够生成特定中间体ꎬ进一步脱水生成HMFꎬ而路径B直接通过脱去三分子水获得HMF[6]ꎮ目前ꎬ更多的研究结果表明己糖脱水制备HMF的机制主要为路径AꎮAkien等[7]通过不同溶剂中果糖转化成HMF的结构信息ꎬ结合13CNMR研究发现反应过程符合路径AꎮAmarasekara等[8]通过1HNMR和13CNMRꎬ在DMSO溶剂中将D ̄果糖脱水生成HMFꎬ检测到了路径A关键中间体的存在ꎮ因此ꎬ己糖是通过路径A在烯醇式结构作用下先形成己酮糖ꎬ然后再形成环状异构中间体ꎬ继而脱水得到HMFꎮ通过以上分析ꎬ可以认为葡萄糖脱水制备HMF需要建立在果糖转化的基础之上ꎮ2㊀制备HMF的催化剂设计制备高催化活性及选择性的Lewis酸或Lewis酸(碱)/Brønsted酸是催化糖类生成HMF的关键ꎬ目前制备HMF的催化剂大致可分为两大类:一是均相酸ꎬ包括无机酸㊁离子液体和金属氯化物等ꎻ二是非均相酸ꎬ包括分子筛㊁离子交换树脂㊁金属氧化物及其络合物㊁杂多酸和碳基固体酸等ꎮ2.1㊀均相酸催化剂2.1.1㊀无机酸㊀无机酸作用机理明确㊁实际应用价值高ꎬ具有较长的研究历史ꎮ目前ꎬ多种无机酸被用第1期卢思ꎬ等:5 ̄羟甲基糠醛制备及其应用研究进展15㊀于催化糖类制备HMFꎬ包括硫酸㊁磷酸㊁盐酸和草酸等ꎮRomán ̄Leshkov等[9]首次采用HCl作为催化剂ꎬ在水和甲基异丁酮(MIBK)两相体系中催化不同浓度的果糖溶液ꎬ得到了比较理想的转化效果ꎬ为果糖制备HMF的工业化生产打下了坚实的理论基础ꎮChheda等[10]在水/二甲基亚砜(DMSO)双相体系中以HCl㊁H2SO4和H3PO4为催化剂ꎬ分别研究了葡萄糖㊁果糖以及多种多糖制备HMF的反应ꎬ发现微量的HCl就可达到较高的HMF选择性ꎮHansen等[11]采用微波代替传统的加热方式ꎬ以HCl作为催化剂研究了果糖脱水反应ꎬ研究表明:微波加热可以大大缩短反应时间ꎬ提高产物选择性ꎻ当果糖质量分数为27%时ꎬ反应1s果糖转化率和选择性都达到了50%以上ꎮLi等[12]在1 ̄丁基 ̄3 ̄甲基咪唑氯盐([C4mim]Cl)溶剂中ꎬ使用9%(以摩尔分数计)盐酸催化高浓度果糖ꎬ在80ħ条件下ꎬ反应8min后获得了97%的HMF收率ꎮAntal等[13]采用H2SO4作为催化剂催化果糖脱水制备HMFꎬ在亚临界水中HMF产率最高可达53%ꎮ考虑到无机酸催化剂的不可重复使用性ꎬSun等[14]利用螺旋缠绕扩散透析的方式分离酸性水解纳米晶体纤维素废液中的硫酸ꎬ然后将葡萄糖在酸催化剂和无机盐双相系统中有效转化为HMFꎬ结果发现循环硫酸和废液可以完全重复使用而不会造成任何环境污染ꎮ此外ꎬ氢碘酸(HI)也被证明可用于催化果糖脱水[4]ꎮ虽然ꎬ无机酸催化剂具有价格便宜㊁产量大和操作过程简单等优点ꎬ但催化果糖转化HMF的反应过程存在副产物多且复杂㊁难以分离㊁反应设备腐蚀严重㊁污染环境等缺点ꎬ限制了无机酸作为催化剂技术的开发研究ꎮ2.1.2㊀离子液体㊀ 绿色 的化学催化过程是当前的研究热点ꎮ离子液体本身稳定性好㊁蒸汽压低且可循环利用ꎬ可作为生物质转化过程中的溶剂和催化剂ꎬ具有转化率高㊁选择性好等优点ꎬ引起了研究者的广泛关注[15]ꎮMoreau等[16]使用离子液体1 ̄H ̄3 ̄甲基咪唑氯化物([HMIM]Cl)作为溶剂和催化剂ꎬ在90ħ下微量分批反应器中进行果糖的酸催化脱水ꎮ从反应动力学观察到ꎬ在果糖的脱水过程中ꎬ由于离子液体和果糖之间形成中间产物ꎬ降低了脱水步骤的活化能ꎬ提高了HMF的形成速率ꎬ且HMF没有继续发生分解ꎮBao等[17]发现ꎬ将3 ̄烯丙基 ̄1 ̄(4 ̄磺丁基)咪唑三氟甲磺酸([ASBI][Tf])和3 ̄烯丙基 ̄1 ̄(4 ̄硫酰氯丁基)咪唑三氟甲磺酸盐([ASCBI][Tf])固定在硅胶上ꎬ其催化活性和可重复使用性更强ꎮ在有机溶剂体系中ꎬ将HMF的生成和初步分离集成ꎬ一定程度上降低了HMF的再分解程度ꎮ另外ꎬLi等[18]将离子液体氯化1 ̄丁基 ̄3 ̄甲基咪唑([C4mim]Cl)与微波技术结合用于果糖脱水制备HMFꎬ仅3min就获得了97%的HMF收率ꎬ该工艺过程不需要额外添加催化剂ꎬ有望设计连续反应 ̄蒸馏过程用于大规模生产HMFꎮRamli等[19]对1 ̄磺酸 ̄3 ̄甲基咪唑四氯化铁([SMIM]FeCl4)催化葡萄糖转化为HMF进行了动力学研究ꎬ发现葡萄糖分解为HMF的活化能仅37kJ/molꎬ为酸性离子液体催化生物质转化为HMF的反应器设计奠定了基础ꎮ2.1.3㊀金属氯化物㊀金属氯化物催化剂是指带负电的氯离子和带正电的阳离子结合的盐类化合物催化剂ꎬ具有价格低廉㊁催化活性高等特点ꎮ金属氯化物催化剂主要包括氯化铬㊁氯化铁㊁氯化铝㊁五氯化铌以及镧系金属氯盐等ꎬ由于特有的Lewis酸性ꎬ使其在催化糖类脱水制备HMF(见表1)的反应中具有广泛的应用ꎮSeri等[20]在镧系金属氯化物(NdCl3㊁LaCl3㊁EuCl3㊁DyCl3和LuCl3)催化果糖脱水制备HMF的研究中获得了新进展ꎬ在DMSO溶剂中ꎬLaCl3的催化活性最佳ꎬ获得了高达90%以上的HMF收率ꎮZhao等[21]首次发现在离子液体中ꎬCrCl2具有独特的催化活性ꎬ以葡萄糖作为原料时ꎬHMF收率高达70%ꎮ田玉奎等[27]在离子液体溴化1 ̄乙基 ̄3 ̄甲基咪唑([C2MIM]Br)中比较了镧系金属氯化物(ErCl3㊁TmCl3和YbCl3)催化果糖制备HMF的催化活性和产物选择性ꎬ结果发现ErCl3作为催化剂时ꎬHMF的收率可达92%ꎬ并且发现离子液体的结构对催化反应具有影响ꎬ支链烷基长度越短ꎬHMF收率越高ꎮYan等[33]使用NaCl㊁CaCl2㊁MgCl2㊁ZnCl2㊁CrCl3㊁CuCl2和FeCl3等一系列金属氯化物催化琼脂糖制备HMFꎬ发现在水相介质中碱金属和碱土金属氯化物具有更高的催化活性ꎮWang等[36]在环戊基甲基醚(CPME)溶剂中ꎬ将含有微量HCl作为助催化剂的AlCl3的双相催化系统应用于催化葡萄糖制备HMFꎬ16㊀林㊀产㊀化㊀学㊀与㊀工㊀业第39卷研究发现与单一的AlCl3或HCl催化剂相比ꎬ混合催化体系对葡萄糖制备HMF具有协同作用ꎮ另外ꎬAlCl3/HCl双相催化体系能直接催化玉米芯酸水解残渣并获得了高达30.5%的HMF产率ꎬ该催化体系对推动木质纤维原料的有效利用意义重大ꎮ由表1可以看出ꎬ在金属氯化物催化糖类脱水过程中离子液体常用作反应溶剂ꎬ这是由于离子液体能通过氢键和亲核效应活化原料并稳定中间体ꎬ有效抑制副产物的生成ꎬ从而提高HMF的产率ꎮ因此ꎬ离子液体与金属氯化物配合可高效催化糖类脱水制备HMFꎮ表1㊀金属氯化物催化生物质(糖类)脱水制备HMFTable1㊀BiomassdehydrationtosynthetizeHMFbymetalchloride原料rawmaterial反应介质reactionmedium催化剂catalyst/%1)名称species加入量addingamount收率/%yield文献reference葡萄糖glucoseDMA/LiBrCrCl36%79[22]纤维素celluloseDMA ̄LiCl/[EMIM]ClCrCl2/HCl6%/6%54[22]玉米秸秆cornstalksDMA ̄LiCl/[EMIM]ClCrCl3/HCl10%/10%48[22]葡萄糖glucose[BMIM][Cl]CrCl36%91[23]葡萄糖glucoseChClCrCl210%45[24]葡萄糖glucoseH2OZnSO45%15[25]果糖fructose[BMIM]ClCrCl3 6H2O10%75[26]果糖fructose[C2MIM]BrErCl3 6H2O6%92[27]果糖fructose[BMIM]ClIrCl37%89[28]纤维素celluloseH2O ̄THFAlCl340%37[29]果糖fructose[BMIM]ClNbCl520%79[30]果糖fructose[BMIM]Cl/DMSOGeCl410%70[31]果糖fructose[BMIM]ClScCl310%95[32]琼脂糖agaroseH2OMgCl21%a41[33]果糖fructoseCH3NO2ZrCl410%73[34]菊粉inulinCH3NO2ZrCl410%74[34]葡萄糖glucoseKBr/MeCNCrCl3 6H2O10%50[35]葡萄糖glucoseCPME/H2OAlCl3/HClb2.5%55[36]甘露糖mannoseDMSO/H2OAlCl3 6H2O10%60[37]1)a:以文献中反应总体系的质量分数计basedonthemassfractionofthetotalreactionsysteminthereferenceꎻb:微量的HCl使催化剂pH值为2.5minuteamountofHClmadethecatalystpH2.5ꎻ其余以原料的摩尔分数计therestwerebasedonthemolarfractionoftherawmaterials2.2㊀非均相酸催化剂非均相酸催化剂又称固体酸催化剂ꎬ是指固体表面存在具有催化活性的酸性部位的物质ꎮ与液体酸催化剂相比ꎬ固体酸催化剂易于从产物中分离和循环利用㊁对反应器的损害小并能减少环境污染ꎮ这些优势将有利于生物质催化转化成HMF的商业化生产ꎮ表2总结了包括分子筛㊁离子交换树脂㊁金属氧化物及其络合物㊁杂多酸和碳基固体酸等类型的固体酸催化生物质转化成HMF的相关研究ꎮQi等[39]开发了菊粉在离子液体中一锅法制备HMF的生产工艺ꎮ反应分两步:首先ꎬ使用离子液体[BMIM]HSO4作为溶剂和催化剂ꎬ在5min内将菊粉快速水解成果糖ꎻ然后向混合反应体系中加入[BMIM]Cl和强酸性阳离子交换树脂Amberlyst ̄15选择性地将果糖转化为HMFꎬ在80ħ下65min内获得了高达82%的HMF产率ꎬ过程绿色高效ꎮNikolla等[40]采用具有沸石β拓扑结构的含锡高硅分子筛(Sn ̄Beta)在H2O/THF双相体系中有效地催化葡萄糖异构化为果糖ꎬ进一步转化为HMFꎬ获得了超过70%的HMF收率ꎬ并开辟了使用如淀粉等生物质原料制备HMF的可能性ꎮWang等[41]将葡萄糖和对甲苯磺酸通过一步水热炭化合成了一种带有 SO3Hꎬ OH和 COOH基团的新型磺化炭材料(Glu ̄TsOH)ꎬ该炭基固体酸催化剂首次用于果糖脱水制备HMFꎬ显示出高活性和良好的稳定性ꎬ在5次循环使用后ꎬ转化率和选择性仍分别高达99.9%和89.1%ꎮLiu等[50]以异丙醇铝和硼酸为原料ꎬ采用蒸发诱导自组装(EISA)法制备了具有纳米介孔的Al2O3 ̄B2O3催化剂ꎬ该催化剂在温和条件下可将葡萄糖有效转化为HMFꎬ获得41.4%的HMF收率ꎮDou等[55]将Aquivion全氟磺酸树脂用作酸性载体和模板试剂ꎬ通过溶胶 ̄凝胶法制备介孔二氧化硅ꎬ结果发现Aquivion树脂提供的易于被反应物接近的 SO3H基团与二氧化硅的大孔隙率实现了高效催化果糖脱水生产HMFꎮ该催化剂可通过简单的离子交换实现再第1期卢思ꎬ等:5 ̄羟甲基糠醛制备及其应用研究进展17㊀生和重复使用ꎬ在重复使用4次后其酸位点和多孔结构基本保持完整ꎮ在固体酸催化制备HMF反应过程中ꎬBrønsted酸的密度决定HMF的高选择性ꎬ而果糖转化的催化活性与Lewis酸的强度有关[58]ꎮ因此ꎬ需要深入研究亲水性固体酸ꎬ提高其酸性位点的强度并增加酸性位点的数量ꎬ以期在水介质中实现木质纤维原料的有效转化ꎮ表2㊀固体酸催化生物质(糖类)脱水合成HMFTable2㊀BiomassdehydrationtosynthetizeHMFbysolidacid催化剂类型catalysttype催化剂catalyst1)名称species加入量addingamount原料rawmaterial反应介质reactionmedium收率/%yield文献reference离子交换树脂ionexchangeresinAmberlyst ̄151%菊粉inulin[BMIM]HSO4/[BMIM]Cl82[39]D001 ̄cc100%果糖fructose[BMIM]Cl93[46]Aquivion@SiO253%果糖fructoseDMSO85[55]分子筛molecularsieveTaa ̄SBA ̄153.30%果糖fructoseH2O49[38]Sn ̄Betaa/HClb200%葡萄糖glucoseH2O/THF/NaCl72[40]Sn ̄Beta/HClb3.50%淀粉starchH2O/THF/NaCl69[40]H ̄ZSM ̄5200%微晶纤维素MCCH2O46[49]SBA ̄15 ̄SO3H200%果糖fructoseDMSO96[57]碳基固体酸carbon ̄basedsolidacidGlu ̄TsOH125%果糖fructoseDMSO91[41]CNT ̄PSSA10%果糖fructoseDMSO89[45]LCC10%果糖fructoseDMSO/[BMIM]Cl84[44]碳基固体酸CS20%果糖fructoseDMSO90[51]SPAN33%果糖fructoseH2O/DX71[53]C2 ̄SO3H50%果糖fructoseDMSO87[54]金属氧化物及其络合物metaloxidesandcomplexes介孔TiO250%果糖fructoseDMA ̄LiCl/[BMIM]Cl82[42]Al2O3 ̄B2O340%葡萄糖glucoseDMSO41[50]B2O3/ZrO2 ̄Al2O340%葡萄糖glucoseDMSO41[52]超强酸superacidSO2-4/ZrO2 ̄Al2O36%淀粉starchDMSO/H2O55[43]SO2-4/ZrO2 ̄TiO250%葡萄糖glucoseH2O/NBA26[48]AgSTA10%果糖fructose过热水superheatedwater86[47]AgSTA10%蔗糖sucrose过热水superheatedwater63[47]SiO2 ̄ATS ̄PTA100%葡萄糖glucoseCP/H2O78[56]1)a:葡萄糖对Sn的摩尔分数molarfractionofglucosetotinꎻb:微量的HCl使催化剂pH值为1minuteamountofHClmadethecatalystpH1ꎻ其余以原料的质量分数计therestwerebasedonthemassfractionoftherawmaterials2.3㊀其它类型催化剂Li等[59]在水/四氢呋喃(THF)双相体系中采用廉价的FePO4催化果糖制备HMFꎬ在140ħ下反应15min实现了71.5%的HMF收率ꎮ由于FePO4在低温下不溶ꎬ因此将反应体系冷却至室温后ꎬ可将催化剂从水溶液中分离回收利用ꎬ并且FePO4对纤维素和油茶壳也具有高催化活性ꎮRuby等[60]基于与二乙烯基苯交联的4 ̄乙烯基吡啶的离子聚合物开发了一种新的无酸㊁无金属的非均相催化体系ꎬ使用乙醇作为低沸点溶剂催化果糖脱水制备HMFꎬ在180ħ下反应30minꎬHMF的最高收率可达77%ꎮZhou等[61]在离子液体[BMIM]Cl和DMSO的混合溶剂中ꎬ采用铬交换膨润土催化葡萄糖转化为HMFꎬ在温和的反应条件下获得了61.45%的HMF收率ꎬ该催化剂经过5次循环使用之后ꎬHMF的收率仅下降至57.26%ꎮ3㊀制备HMF的溶剂体系近年来ꎬ人们对木质纤维生物质原料转化为燃料和化学品进行了深入研究ꎬ大量工作致力于寻找合18㊀林㊀产㊀化㊀学㊀与㊀工㊀业第39卷适的溶剂体系ꎮ研究表明有机溶剂可以提高生物质对平台分子的转化率和选择性ꎬ其中ꎬ有机溶剂对生物质的效应主要分为2种类型:一是溶剂对生物质组分(包括纤维素和木质素)的溶解度的影响ꎻ二是溶剂对化学热力学的影响ꎬ包括影响反应物㊁中间体㊁产物和催化剂等[62]ꎮ稀酸 ̄有机溶剂法是一种制备HMF的有效方法ꎬ按照所加有机溶剂与酸的互溶性可分为均相和两相2种ꎮ在稀酸溶液中添加可溶有机溶剂形成均相体系ꎬ如二甲基亚砜(DMSO)㊁二甲基苯胺(DMA)㊁二甲基甲酰胺(DMF)等ꎬ其目的是改变溶剂性质ꎬ抑制某些开环副反应从而提高HMF产率ꎮ在稀酸溶液中添加不溶的有机溶剂ꎬ如甲苯㊁烷基酚和甲基异丁基甲酮形成两相ꎻ或在饱和金属盐溶液中添加可溶有机溶剂ꎬ如四氢呋喃(THF)或γ ̄戊内酯(GVL)形成两相ꎬ其目的是将HMF从水相中萃取ꎬ防止在酸溶液中进一步反应ꎬ进而富集和回收产物[62-64]ꎮ通过不同溶剂体系采用一锅法即可从生物质中获得HMFꎬ如表3所示ꎮ另外ꎬ溶剂体系可以起到重要的溶剂效应ꎬ从而影响反应过程ꎬ提高HMF产率ꎮVasudevan等[65]研究了DMSO㊁DMF和THF存在下葡萄糖在水中的溶剂化ꎬ发现尽管溶剂化过程中水分子的数量在加入共溶剂后降低ꎬ但葡萄糖和水之间的相互作用变得更强ꎮ葡萄糖分子的迁移率会随着共溶剂比例的增加而降低ꎬ加上与溶剂的相互作用增强ꎬ使得葡萄糖分子之间或葡萄糖分子与HMF进行分子间缩合反应的可能性降低ꎬ从而间接地促进葡萄糖的单分子脱水反应以形成HMFꎮBinder等[22]发现有机溶剂DMSO与DMF可与金属离子Li+进行配位ꎬ导致自由阴离子释放ꎬ从而在催化木质纤维原料溶解和葡萄糖脱水制备HMF等反应时具有良好的溶剂性能ꎮ表3㊀采用稀酸有机溶剂体系从生物质中生产HMF的研究Table3㊀ProductionofHMFfrombiomassbydiluteacidorganicsolventsystem底物organicphase收率/%yield文献referencecatalyst有机相water ̄solidratio催化剂substrate水固比枫木maple20ʒ1H2SO4MIBK/两相biphase36[66]枫木maple5ʒ1H2SO4THF/均相homogeneous21[67]枫木maple4ʒ1金属盐metalsalt/H2SO4THF/均相homogeneous51[68]玉米秸秆cornstalks4ʒ1金属盐metalsalt/H2SO4THF/均相homogeneous45[68]通常低沸点有机溶剂(乙醇㊁丙酮㊁THF等)可以通过蒸馏从反应体系中分离ꎬ并通过进一步精馏和HMF分离ꎬ从而回收使用ꎮCai等[67]采用THF作为共溶剂ꎬ在稀硫酸催化下考察生物质转化产糠醛㊁HMF和乙酰丙酸ꎬ反应结束后ꎬ挥发性物质如糠醛和四氢呋喃可通过闪蒸分离ꎬ然后通过溶剂萃取或低温真空蒸馏回收HMFꎬ但是蒸汽压力的增加会增加整个体系的成本[69]ꎮ高沸点有机溶剂(如DMSO㊁DMF㊁GVL等)的回收较为困难ꎮ但是ꎬ如果制备HMF所用的溶剂或催化剂正好是HMF的下游产物ꎬ则不必完全回收溶剂ꎮ例如ꎬGVL可作为共溶剂促进HMF和乙酰丙酸的生产ꎬ而这些化学品正是生产GVL的前驱体ꎬ因此残留在水溶液的GVL可与新生成的GVL联合回收ꎬ或直接用于下一个循环而不分离ꎬ从而降低整个反应体系的成本[70-72]ꎮ另外ꎬMotagamwala等[73]在GVL/H2O体系中ꎬ以果糖为底物产HMFꎬ之后再以HMF原位继续产2ꎬ5 ̄呋喃二羧酸(FDCA)ꎬFDCA经过结晶后ꎬ可以在果糖产糠醛步骤中作为催化剂再循环利用ꎮ4㊀HMF的转化应用HMF作为平台化合物ꎬ可通过醛基㊁羟基和呋喃环结构的选择性氧化和还原㊁羰基和羟基的同系化反应以及整个骨架变换等方式转化成其他目标分子ꎬ广泛应用于制备精细化学品㊁关键医药中间体㊁功能聚酯㊁溶剂和液体燃料等多功能化合物ꎮHMF可以通过氧化转化为5 ̄羟甲基糠酸(HFCA)㊁2ꎬ5 ̄二甲酰基呋喃(DFF)ꎻ通过氢化可以合成羟甲基四氢呋喃甲醛(HMTHFA)ꎻ通过羟醛缩合能合成C7~C15液态烷烃ꎻ通过水合反应能转化成乙酰丙酸(LA)等ꎬ如图2所示ꎮ㊀第1期卢思ꎬ等:5 ̄羟甲基糠醛制备及其应用研究进展19图2㊀HMF及其衍生物的转化和应用Fig.2㊀ConversionandapplicationofHMFanditsderivativesAntonyraj等[74]以分子氧作为氧化剂ꎬ采用负载Ru的γ ̄氧化铝催化HMF选择性氧化成DFFꎬ在130ħ和275.8kPa的O2压力下ꎬHMF的转化率达到99%ꎬ选择性高达97%ꎮLiu等[75]通过原位吸附还原将Pd纳米粒子固定在核壳结构C@Fe3O4(C为壳ꎬFe3O4为核)磁性微球上ꎬ合成可磁性分离的Pd/C@Fe3O4催化剂用以催化HMF氧化反应ꎬ在80ħ下反应6h后获得了86.7%的2ꎬ5 ̄呋喃二甲酸(FDCA)收率ꎮHan等[76]以乙二胺(EDA)为氮源制备了一种新型的N掺杂的碳负载Pt催化剂(Pt/C)ꎬ在无碱条件下将HMF选择性氧化成FDCAꎬFDCA的最高收率可达96.0%ꎮVentura等[77]采用MgO CeO2的混合氧化物催化HMF氧化ꎬ获得了90%的2 ̄甲酰基 ̄5 ̄呋喃甲酸(FFCA)收率ꎬ该催化剂还可通过调节其碱性来选择性地催化HMF生成相应的目标产物ꎮScholz等[78]采用原位还原法合成了负载Pd的Fe2O3催化剂ꎬ以2 ̄丙醇为氢供体ꎬ研究了HMF氢化生成2 ̄甲基呋喃(MF)和2ꎬ5 ̄二甲基呋喃(DMF)的反应过程ꎮ研究发现ꎬ催化剂的高效活性归因于金属与载体之间的相互作用ꎬ产物的选择性取决于Pd负载量ꎮKong等[79]首次提出了类水滑石衍生的非贵金属Ni ̄Al2O3催化剂ꎬ能高效选择性地将HMF分别转化为DMF㊁2ꎬ5 ̄二甲基四氢呋喃(DMTHF)和二羟甲基四氢呋喃(DHMTHF)ꎮ通过对该催化剂表面金属 ̄双功能酸位点的精细调控和反应条件的控制ꎬ可以获得DMF(91.5%)ꎬDMTHF(97.4%)和DHMTHF(96.2%)的高收率ꎮYang等[80]以甲酸为氢供体ꎬ将活性炭负载的非贵金属Ni和Co作为催化剂ꎬ开发了HMF生产DMF的氢化/氢解工艺ꎬDMF收率最高可达90.0%ꎮLi等[81]采用Au/TiO2催化HMF和酮的醇醛缩合产物氢化ꎬ合成了具有重复[COCH2CH2]单元的一系列可再生的C9~C12三酮类化合物ꎮ获得的三酮类化合物可用作导电或半导电聚合物ꎬ并且能进一步羟醛缩合选择性地转化为二酮ꎬ可以用作合成化学品或聚合物的中间体ꎮ5㊀结语与展望HMF是目前生物质衍生的用于合成高附加值化学品和液体燃料最有应用前景的平台化合物之一ꎮ开发经济有效的催化剂ꎬ从富含六碳糖的生物质中实现HMF的高收率和高选择性制备是现代生物炼制20㊀林㊀产㊀化㊀学㊀与㊀工㊀业第39卷的可行策略ꎮHMF生产技术过去主要集中在均相无机酸和金属卤化物催化剂的应用ꎬ但HMF会通过再水化㊁低聚降解等次级反应生成其他副产物ꎬ加上HMF的高能耗分离和提纯严重限制了HMF大规模的工业生产ꎮ近年来ꎬ关于制备HMF的研究逐渐向平衡Brønsted和Lewis酸位点的双相反应体系发展ꎬ其中具有大孔径㊁高比表面积和平衡的Lewis ̄Brønsted酸密度的介孔材料有望成为催化生物质生产HMF的高选择性催化剂ꎮ毫无疑问ꎬ高活性的催化剂和对产物经济有效的分离提纯是HMF工业化生产的关键ꎮ针对目前存在的问题ꎬ笔者认为以下几方面将成为今后的研究热点:1)设计高效绿色的催化剂ꎬ优化催化剂的活性㊁选择性㊁稳定性和可重复使用性等特性ꎻ2)开发新的功能性绿色溶剂ꎬ关注不同的绿色和功能性溶剂的组合ꎬ研究溶剂与催化剂的耦合规律ꎻ3)开发HMF的高效分离技术ꎬ实现HMF从溶剂/催化剂体系中的高效分离ꎬ逐渐向工业化生产迈进ꎻ4)加大对HMF转化应用方面的研究ꎬ构建完整的从生物质到高附加值化学品的工艺流程ꎬ从而实现木质纤维生物质原料的高效利用ꎮ参考文献:[1]ISIKGORFꎬBECERCR.Lignocellulosicbiomass:Asustainableplatformfortheproductionofbio ̄basedchemicalsandpolymers[J].PolymerChemistryꎬ2015ꎬ6:4497-4559.[2]WETTSTEINSGꎬALONSODMꎬGÜRBÜZEIꎬetal.Aroadmapforconversionoflignocellulosicbiomasstochemicalsandfuels[J].CurrentOpinioninChemicalEngineeringꎬ2012ꎬ1:218-224.[3]VLACHOSDGꎬCARATZOULASS.Therolesofcatalysisandreactionengineeringinovercomingtheenergyandtheenvironmentcrisis[J].ChemicalEngineeringScienceꎬ2010ꎬ65(1):18-29.[4]TONGXLꎬMAYꎬLIYD.Biomassintochemicals:Conversionofsugarstofuranderivativesbycatalyticprocesses[J].AppliedCatalysisA:Generalꎬ2010ꎬ385(1/2):1-13.[5]MUKHERJEEAꎬDUMONTMJꎬRAGHAVANV.Review:Sustainableproductionofhydroxymethylfurfuralandlevulinicacid:challengesandopportunities[J].Biomass&Bioenergyꎬ2015ꎬ72:143-183.[6]MOREAUCꎬDURANDRꎬRAZIGADESꎬetal.Dehydrationoffructoseto5 ̄hydroxymethylfurfuraloverH ̄mordenites[J].AppliedCatalysisAGeneralꎬ1996ꎬ145(1/2):211-224.[7]AKIENGRꎬQILꎬHORVÁTHIT.Molecularmappingoftheacidcatalyseddehydrationoffructose[J].ChemicalCommunicationsꎬ2012ꎬ48(47):5850-5852.[8]AMARASEKARAAꎬWILLIAMSLꎬEBEDEC.MechanismofthedehydrationofD ̄fructoseto5 ̄hydroxymethylfurfuralindimethylsulfoxideat150ħ:AnNMRstudy[J].CarbohydrateResearchꎬ2008ꎬ343(18):3021-3024.[9]ROMÁN ̄LESHKOVYꎬCHHEDAJNꎬDUMESICJA.Phasemodifierspromoteefficientproductionofhydroxymethylfurfuralfromfructose[J].Scienceꎬ2006ꎬ312(5782):1933-1937.[10]CHHEDAJNꎬROMÁN ̄LESHKOVYꎬDUMESICJA.Productionof5 ̄hydroxymethylfurfuralandfurfuralbydehydrationofbiomass ̄derivedmono ̄andpoly ̄saccharides[J].GreenChemistryꎬ2007ꎬ9(4):342-350.[11]HANSENTSꎬWOODLEYJMꎬRIISAGERA.Efficientmicrowave ̄assistedsynthesisof5 ̄hydroxymethylfurfuralfromconcentratedaqueousfructose[J].CarbohydrateResearchꎬ2009ꎬ344(18):2568-2572.[12]LICZꎬZHAOZKꎬWANGAQꎬetal.Productionof5 ̄hydroxymethylfurfuralinionicliquidsunderhighfructoseconcentrationconditions[J].CarbohydrateResearchꎬ2010ꎬ345(13):1846-1850.[13]ANTALJMJꎬMOKWSLꎬRICHARDSGN.Mechanismofformationof5 ̄(hydroxymethyl) ̄2 ̄furaldehydefromD ̄fructoseandsucrose[J].CarbohydrateResearchꎬ1990ꎬ199(1):91-109.[14]SUNYHꎬLIUPTꎬLIUZ.Catalyticconversionofcarbohydratesto5 ̄hydroxymethylfurfuralfromthewasteliquidofacidhydrolysisNCC[J].CarbohydratePolymersꎬ2016ꎬ142:177-182.[15]DUTTASꎬPALS.Promisesindirectconversionofcelluloseandlignocellulosicbiomasstochemicalsandfuels:Combinedsolvent ̄nanocatalysisapproachforbiorefinary[J].Biomass&Bioenergyꎬ2014ꎬ62(1):182-197.[16]MOREAUCꎬFINIELSAꎬVANOYEL.Dehydrationoffructoseandsucroseinto5 ̄hydroxymethylfurfuralinthepresenceof1 ̄H ̄3 ̄methylimidazoliumchlorideactingbothassolventandcatalyst[J].JournalofMolecularCatalysisA:Chemicalꎬ2006ꎬ253(1):165-169. [17]BAOQXꎬQIAOKꎬTOMIDADꎬetal.Preparationof5 ̄hydroymethylfurfuralbydehydrationoffructoseinthepresenceofacidicionicliquid[J].CatalysisCommunicationsꎬ2008ꎬ9(6):1383-1388.[18]LICZꎬZHAOZBKꎬCAIHLꎬetal.Microwave ̄promotedconversionofconcentratedfructoseinto5 ̄hydroxymethylfurfuralinionicliquidsintheabsenceofcatalysts[J].Biomass&Bioenergyꎬ2011ꎬ35(5):2013-2017.[19]RAMLINASꎬAMINNAS.Thermo ̄kineticassessmentofglucosedecompositionto5 ̄hydroxymethylfurfuralandlevulinicacidoveracidicfunctionalizedionicliquid[J].ChemicalEngineeringJournalꎬ2018ꎬ335:221-230.[20]SERIKIꎬINOUEYꎬISHIDAH.HighlyefficientcatalyticactivityofLanthanide(III)ionsforconversionofsaccharidesto5 ̄hydroxymethyl ̄2 ̄furfuralinorganicsolvents[J].ChemistryLettersꎬ2000ꎬ29(1):22-23.[21]ZHAOHBꎬHOLLADAYJEꎬBROWNHꎬetal.Metalchloridesinionicliquidsolventsconvertsugarsto5 ̄hydroxymethylfurfural[J].Scienceꎬ2007ꎬ316:1597-1600.[22]BINDERJBꎬRAINESRT.Simplechemicaltransformationoflignocellulosicbiomassintofuransforfuelsandchemicals[J].JournaloftheAmericanChemicalSocietyꎬ2009ꎬ131(5):1979-1985.[23]LIMASꎬNEVESPꎬANTUNESMMꎬetal.Conversionofmono/di/polysaccharidesintofurancompoundsusing1 ̄alkyl ̄3 ̄methylimidazoliumionicliquids[J].AppliedCatalysisA:Generalꎬ2009ꎬ363(1/2):93-99.第1期卢思ꎬ等:5 ̄羟甲基糠醛制备及其应用研究进展21㊀[24]ILGENFꎬOTTDꎬKRALISCHDꎬetal.Conversionofcarbohydratesinto5 ̄hydroxymethylfurfuralinhighlyconcentratedlowmeltingmixtures[J].GreenChemistryꎬ2009ꎬ11:1948-1954.[25]RASRENDRACBꎬMAKERTIHARTHAIGBNꎬADISASMITOSꎬetal.GreenchemicalsfromD ̄glucose:Systematicstudiesoncatalyticeffectsofinorganicsaltsonthechemo ̄selectivityandyieldinaqueoussolutions[J].TopicsinCatalysisꎬ2010ꎬ53(15/16/17/18):1241-1247.[26]CAOQꎬGUOXCꎬYAOSXꎬetal.Conversionofhexoseinto5 ̄hydroxymethylfurfuralinimidazoliumionicliquidswithandwithoutacatalyst[J].CarbohydrateResearchꎬ2011ꎬ346(7):956-959.[27]田玉奎ꎬ邓晋ꎬ潘涛ꎬ等.离子液体中Lewis酸催化葡萄糖和果糖脱水制5 ̄羟甲基呋喃甲醛[J].催化学报ꎬ2011ꎬ32(6):997-1002.TIANYKꎬDENGJꎬPANTꎬetal.Dehydrationofglucoseandfructoseinto5 ̄hydroxymethylfuralcatalyzedbylewisacidinionicliquids[J].ChineseJournalofCatalysisꎬ2011ꎬ32(6):997-1002.[28]WEIZJꎬLIYꎬTHUSHARADꎬetal.Noveldehydrationofcarbohydratesto5 ̄hydroxymethylfurfuralcatalyzedbyIrandAuchloridesinionicliquids[J].JournaloftheTaiwanInstituteofChemicalEngineersꎬ2011ꎬ42(2):363-370.[29]YANGYꎬHUCWꎬABU ̄OMARMM.Conversionofcarbohydratesandlignocellulosicbiomassinto5 ̄hydroxymethylfurfuralusingAlCl3 6H2Ocatalystinabiphasicsolventsystem[J].GreenChemistryꎬ2012ꎬ14(2):509-513.[30]MITTALNꎬNISOLAGMꎬCHUNGWJ.Facilecatalyticdehydrationoffructoseto5 ̄hydroxymethylfurfuralbyNiobiumpentachloride[J].TetrahedronLettersꎬ2012ꎬ53(25):3149-3155.[31]ZHANGZHꎬLIUBꎬZHAOZT.Conversionoffructoseinto5 ̄HMFcatalyzedbyGeCl4ꎬinDMSOand[Bmim]Clsystematroomtemperature[J].CarbohydratePolymersꎬ2012ꎬ88(3):891-895.[32]ZHOUXMꎬZHANGZHꎬLIUBꎬetal.Microwave ̄assistedrapidconversionofcarbohydratesinto5 ̄hydroxymethylfurfuralbyScCl3inionicliquids[J].CarbohydrateResearchꎬ2013ꎬ375(12):68-72.[33]YANLꎬLASKARDDꎬLEESJꎬetal.Aqueousphasecatalyticconversionofagaroseto5 ̄hydroxymethylfurfuralbymetalchlorides[J].RSCAdvancesꎬ2013ꎬ3:24090-24098.[34]THOMBALRSꎬJADHAVVH.Efficientconversionofcarbohydratesto5 ̄hydroxymethylfurfural(HMF)usingZrCl4catalystinnitromethane[J].BiofuelResearchJournalꎬ2014ꎬ3:81-84.[35]WRIGSTEDTPꎬKESKIVÄMꎬLESKELÄMꎬetal.TheroleofsaltsandBrønstedacidsinLewisacid ̄catalyzedaqueous ̄phaseglucosedehydrationto5 ̄hydroxymethylfurfural[J].ChemCatChemꎬ2015ꎬ7(3):501-507.[36]WANGCꎬZHANGLMꎬZHOUTꎬetal.SynergyofLewisandBrønstedacidsoncatalytichydrothermaldecompositionofcarbohydratesandcorncobacidhydrolysisresiduesto5 ̄hydroxymethylfurfural[J].ScientificReportsꎬ2017ꎬ7:40908-40917.[37]JIASYꎬHEXJꎬXUZW.Valorizationofanunderusedsugarderivedfromhemicellulose:Efficientsynthesisof5 ̄hydroxymethylfurfuralfrommannosewithaluminumsaltcatalystindimethylsulfoxide/watermixedsolvent[J].RSCAdvancesꎬ2017ꎬ7:39221-39227.[38]CRISCIAJꎬTUCKERMHꎬDUMESICJAꎬetal.Bifunctionalsolidcatalystsfortheselectiveconversionoffructoseto5 ̄hydroxymethylfurfural[J].TopicsinCatalysisꎬ2010ꎬ53(15/16/17/18):1185-1192.[39]QIXHꎬWATANABEMꎬAIDATMꎬetal.Efficientone ̄potproductionof5 ̄hydroxymethylfurfuralfrominulininionicliquids[J].GreenChemistryꎬ2010ꎬ12(10):1855-1860.[40]NIKOLLAEꎬROMÁN ̄LESHKOVYꎬMOLINERMꎬetal. One ̄pot synthesisof5 ̄(hydroxymethyl)furfuralfromcarbohydratesusingtin ̄betazeolite[J].ACSCatalysisꎬ2011ꎬ1(4):408-410.[41]WANGJJꎬXUWJꎬRENJWꎬetal.Efficientcatalyticconversionoffructoseintohydroxymethylfurfuralbyanovelcarbon ̄basedsolidacid[J].GreenChemistryꎬ2011ꎬ13(10):2678-2681.[42]DESꎬDUTTASꎬPATRAAKꎬetal.Self ̄assemblyofmesoporousTiO2nanospheresviaasparticacidtemplatingpathwayanditscatalyticapplicationfor5 ̄hydroxymethyl ̄furfuralsynthesis[J].JournalofMaterialsChemistryꎬ2011ꎬ21(43):17505-17510.[43]YANGYꎬXIANGXꎬTONGDMꎬetal.One ̄potsynthesisof5 ̄hydroxymethylfurfuraldirectlyfromstarchoverSO2-4/ZrO2 ̄Al2O3solidcatalyst[J].BioresourceTechnologyꎬ2012ꎬ116:302-306.[44]GUOFꎬFANGZꎬZHOUTJ.Conversionoffructoseandglucoseinto5 ̄hydroxymethylfurfuralwithlignin ̄derivedcarbonaceouscatalystundermicrowaveirradiationindimethylsulfoxide ̄ionicliquidmixtures[J].BioresourceTechnologyꎬ2012ꎬ112:313-318[45]LIURLꎬCHENJZꎬHUANGXꎬetal.Conversionoffructoseinto5 ̄hydroxymethylfurfuralandalkyllevulinatescatalyzedbysulfonicacid ̄functionalizedcarbonmaterials[J].GreenChemistryꎬ2013ꎬ15(10):2895-2903.[46]LIYꎬLIUHꎬSONGCHꎬetal.Thedehydrationoffructoseto5 ̄hydroxymethylfurfuralefficientlycatalyzedbyacidicion ̄exchangeresininionicliquid[J].BioresourceTechnologyꎬ2013ꎬ133:347-353.[47]JADHAVAHꎬKIMHꎬHWANGIT.Anefficientandheterogeneousrecyclablesilicotungsticacidwithmodifiedacidsitesasacatalystforconversionoffructoseandsucroseinto5 ̄hydroxymethylfurfuralinsuperheatedwater[J].BioresourceTechnologyꎬ2013ꎬ132:342-350. [48]ZHANGJHꎬLIJKꎬLINL.DehydrationofsugarmixturetoHMFandfurfuraloverSO2-4/ZrO2 ̄TiO2catalyst[J].Bioresourcesꎬ2014ꎬ9(3):4194-4204.[49]NANDIWALEKYꎬGALANDENDꎬTHAKURPꎬetal.One ̄potsynthesisof5 ̄hydroxymethylfurfuralbycellulosehydrolysisoverhighlyactivebimodalmicro/mesoporousH ̄ZSM ̄5catalyst[J].ACSSustainableChemistry&Engineeringꎬ2014ꎬ2:1928-1932.[50]LIUJꎬLIHꎬLIUYCꎬetal.Catalyticconversionofglucoseto5 ̄hydroxymethylfurfuralovernano ̄sizedmesoporousAl2O3 ̄B2O3ꎬsolidacids[J].CatalysisCommunicationsꎬ2015ꎬ62:19-23.[51]ZHAOJꎬZHOUCMꎬHECꎬetal.Efficientdehydrationoffructoseto5 ̄hydroxymethylfurfuraloversulfonatedcarbonspheresolidacidcatalysts[J].CatalysisTodayꎬ2016ꎬ264:123-130.[52]HANBꎬZHAOPꎬHERꎬetal.Catalyticconversionofglucoseto5 ̄hydroxymethyfurfuraloverB2O3supportedsolidacidscatalysts[J].WasteBiomassValorizationꎬ2018ꎬ9:2181-2190.[53]DAIJHꎬZHULFꎬTANGDYꎬetal.Sulfonatedpolyanilineasasolidorganocatalystfordehydrationoffructoseinto5 ̄hydroxymethylfurfural[J].GreenChemistryꎬ2017ꎬ19(8):1932-1939.[54]WANGQfꎬHAOJQꎬZHAOZB.Microwave ̄assistedconversionoffructoseto5 ̄hydroxymethylfurfuralusingsulfonatedporouscarbonderivedfrombiomass[J].AustralianJournalofChemistryꎬ2018ꎬ71(1):24-31.22㊀林㊀产㊀化㊀学㊀与㊀工㊀业第39卷[55]DOUYWꎬZHOUSꎬOLDANICꎬetal.5 ̄HydroxymethylfurfuralproductionfromdehydrationoffructosecatalyzedbyAquivion@silicasolidacid[J].Fuelꎬ2018ꎬ214:45-54.[56]HUANGFMꎬSUYWꎬTAOYꎬetal.Preparationof5 ̄hydroxymethylfurfuralfromglucosecatalyzedbysilica ̄supportedphosphotungsticacidheterogeneouscatalyst[J].Fuelꎬ2018ꎬ226:417-422.[57]WANGLꎬZHANGLꎬLIHꎬetal.Highselectiveproductionof5 ̄hydroxymethylfurfuralfromfructosebysulfonicacidfunctionalizedSBA ̄15catalyst[J].CompositesPartB:Engineeringꎬ2019ꎬ156:88-94.[58]AGARWALBꎬKAILASAMKꎬSANGWANRSꎬetal.Traversingthehistoryofsolidcatalystsforheterogeneoussynthesisof5 ̄hydroxymethylfurfuralfromcarbohydratesugars:Areview[J].RenewableandSustainableEnergyReviewsꎬ2018ꎬ82:2408-2425. [59]LIYꎬYANXPꎬXUSQꎬetal.One ̄potsynthesisof5 ̄hydroxymethylfurfuralfromcarbohydratesusinganinexpensiveFePO4catalyst[J].RSCAdvancesꎬ2015ꎬ5(26):19900-19906.[60]RUBYMPꎬSCHÜTHF.SynthesisofN ̄alkyl ̄4 ̄vinylpyridinium ̄basedcross ̄linkedpolymersandtheircatalyticperformancefortheconversionoffructoseinto5 ̄hydroxymethylfurfural[J].GreenChemistryꎬ2016ꎬ18(11):3422-3429.[61]ZHOUJXꎬTANGZꎬJIANGXPꎬetal.Catalyticconversionofglucoseinto5 ̄hydroxymethyl ̄furfuraloverchromium ̄exchangedbentoniteinionicliquid ̄dimethylsulfoxidemixtures[J].WasteBiomassValorizationꎬ2016ꎬ7(6):1-12.[62]SAHABꎬABU ̄OMARMM.Advancesin5 ̄hydroxymethylfurfuralproductionfrombiomassinbiphasicsolvents[J].GreenChemistryꎬ2014ꎬ16(1):24-38.[63]BURKETCꎬSABESANS.Processforfurfuralproductionfrombiomass:US524924[P].2013 ̄09 ̄03.[64]ROSATELLAAAꎬSIMEONOVSPꎬFRADERFMꎬetal.5 ̄Hydroxymethylfurfural(HMF)asabuildingblockplatform:Biologicalpropertiesꎬsynthesisandsyntheticapplications[J].GreenChemistryꎬ2011ꎬ13(4):754-793.[65]VASUDEVANVꎬMUSHRIFSH.Insightsintothesolvationofglucoseinwaterꎬdimethylsulfoxide(DMSO)ꎬtetrahydrofuran(THF)andNꎬN ̄dimethylformamide(DMF)anditspossibleimplicationsontheconversionofglucosetoplatformchemicals[J].RSCAdvancesꎬ2015ꎬ5:20756-20763.[66]ZHANGTꎬKUMARRꎬWYMANCE.Enhancedyieldsoffurfuralandotherproductsbysimultaneoussolventextractionduringthermochemicaltreatmentofcellulosicbiomass[J].RSCAdvancesꎬ2013ꎬ3:9809-9819.[67]CAICMꎬZHANGTꎬKUMARRꎬetal.THFco ̄solventenhanceshydrocarbonfuelprecursoryieldsfromlignocellulosicbiomass[J].GreenChemistryꎬ2013ꎬ15(11):3140-3145.[68]CAICMꎬNAGANENꎬKUMARRꎬetal.Couplingmetalhalideswithaco ̄solventtoproducefurfuraland5 ̄HMFathighyieldsdirectlyfromlignocellulosicbiomassasanintegratedbiofuelsstrategy[J].GreenChemistryꎬ2014ꎬ16(8):3819-3829.[69]SHUAILꎬLUTERBACHERJ.Organicsolventeffectsinbiomassconversionreactions[J].ChemSusChemꎬ2016ꎬ9(2):133-155. [70]QILꎬMUIYFꎬLOSWꎬetal.Catalyticconversionoffructoseꎬglucoseꎬandsucroseto5 ̄(hydroxymethyl)furfuralandlevulinicandformicacidsinγ ̄valerolactoneasagreensolvent[J].ACSCatalysisꎬ2014ꎬ4(5):1470-1477.[71]ZHANGLXꎬYUHBꎬWANGPꎬetal.Productionoffurfuralfromxyloseꎬxylanandcorncobingamma ̄valerolactoneusingFeCl3 6H2Oascatalyst[J].BioresourceTechnologyꎬ2014ꎬ151:355-360.[72]GÜRBÜZEIꎬALONSODMꎬBONDJQꎬetal.Reactiveextractionoflevulinateestersandconversiontoγ ̄valerolactoneforproductionofliquidfuels[J].ChemSusChemꎬ2011ꎬ4(3):357-361.[73]MOTAGAMWALAAHꎬWONWꎬSENERCꎬetal.Towardbiomass ̄derivedrenewableplastics:Productionof2ꎬ5 ̄furandicarboxylicacidfromfructose[J/OL].ScienceAdvancesꎬ2018ꎬ4(1):1-8[2018 ̄04 ̄22].http:ʊadvances.sciencemag.org/content/4/1/eaap9722.full.DOI:10.1126/sciadv.aap9722.[74]ANTONYRAJCAꎬJEONGJꎬKIMBꎬetal.SelectiveoxidationofHMFtoDFFusingRu/γ ̄aluminacatalystinmoderateboilingsolventstowardindustrialproduction[J].JournalofIndustrial&EngineeringChemistryꎬ2013ꎬ19(3):1056-1059.[75]LIUBꎬRENYꎬZHANGZ.Aerobicoxidationof5 ̄hydroxymethylfurfuralinto2ꎬ5 ̄furandicarboxylicacidinwaterundermildconditions[J].GreenChemistryꎬ2015ꎬ17(3):1610-1617.[76]HANXWꎬLICQꎬGUOYꎬetal.N ̄dopedcarbonsupportedPtcatalystforbase ̄freeoxidationof5 ̄hydroxymethylfurfuralto2ꎬ5 ̄furandicarboxylicacid[J].AppliedCatalysisA:Generalꎬ2016ꎬ526:1-8.[77]VENTURAMꎬLOBEFAROFꎬGIGLIOEDꎬetal.Selectiveaerobicoxidationof5 ̄hydroxymethylfurfuralto2ꎬ5 ̄diformylfuranor2 ̄formyl ̄5 ̄furancarboxylicacidinwaterbyusingMgO CeO2mixedoxidesascatalysts[J].ChemSusChemꎬ2018ꎬ11(8):1305-1315.[78]SCHOLZDꎬAELLIGCꎬHERMANSI.Catalytictransferhydrogenation/hydrogenolysisforreductiveupgradingoffurfuraland5 ̄(hydroxymethyl)furfural[J].ChemSusChemꎬ2014ꎬ7(1):268-275.[79]KONGXꎬZHENGRXꎬZHUYFꎬetal.RationaldesignofNi ̄basedcatalystsderivedfromhydrotalciteforselectivehydrogenationof5 ̄hydroxymethylfurfural[J].GreenChemistryꎬ2015ꎬ17(4):2504-2514.[80]YANGPPꎬXIAQNꎬLIUXHꎬetal.Catalytictransferhydrogenation/hydrogenolysisof5 ̄hydroxymethylfurfuralto2ꎬ5 ̄dimethylfuranoverNi ̄Co/Ccatalyst[J].Fuelꎬ2017ꎬ187:159-166.[81]LISSꎬCHENFꎬLINꎬetal.Synthesisofrenewabletriketonesꎬdiketonesꎬandjet ̄fuelrangecycloalkaneswith5 ̄hydroxymethylfurfuralandketones[J].ChemSusChemꎬ2017ꎬ10(4):711-719.。
5-羟甲基糠醛聚合物

5-羟甲基糠醛聚合物5-羟甲基糠醛聚合物是一种重要的聚合物材料,具有广泛的应用领域和潜在的商业价值。
它是通过将5-羟甲基糠醛单体进行聚合反应得到的高分子化合物。
本文将从5-羟甲基糠醛聚合物的合成方法、物理化学性质以及应用领域等方面进行详细介绍。
5-羟甲基糠醛聚合物的合成方法多样且相对简单。
一种常见的合成方法是通过将5-羟甲基糠醛单体溶解在适当的溶剂中,加入聚合催化剂,如硫酸铵或硫酸亚铁,进行缩合反应。
该反应通常在较高的温度下进行,可以得到高分子量的聚合物产物。
另外,还可以利用其他聚合方法如溶液聚合、乳液聚合等合成5-羟甲基糠醛聚合物。
5-羟甲基糠醛聚合物具有许多优异的物理化学性质。
首先,它具有良好的热稳定性和耐候性,能够在高温或恶劣环境下保持较好的性能。
5-羟甲基糠醛聚合物具有广泛的应用领域。
首先,在纺织行业,它可以用作纺织品的整理剂,提高织物的柔软度和手感。
其次,在涂料和胶粘剂领域,5-羟甲基糠醛聚合物可以作为增稠剂和粘合剂,提高涂料和胶粘剂的性能。
此外,它还可以应用于纸张和纸浆工业,作为纸张的强化剂和保湿剂。
另外,5-羟甲基糠醛聚合物还可以用于制备高性能的纤维素基复合材料,如纤维素基复合材料的增韧剂和增强剂等。
在总结上述内容之前,需要强调的是,5-羟甲基糠醛聚合物作为一种新型材料,具有广阔的应用前景和商业价值。
它的合成方法简单,物理化学性质优异,应用领域广泛。
然而,需要注意的是,目前对于5-羟甲基糠醛聚合物的研究还处于初级阶段,仍有许多未知的问题需要进一步探索和研究。
5-羟甲基糠醛聚合物作为一种新型的聚合物材料,具有广泛的应用领域和潜在的商业价值。
它的合成方法多样且相对简单,具有良好的物理化学性质。
目前,它已经在纺织、涂料、胶粘剂、纸张和纸浆以及复合材料等领域得到了广泛的应用。
然而,还需要进一步的研究和探索,以完善其性能和拓展更多的应用领域。
相信随着科技的进步和研究的深入,5-羟甲基糠醛聚合物将为人类社会的发展做出更大的贡献。
5-羟甲基糠醛及其衍生物的合成、化学及应用

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5-羟甲基糠醛的相关研究报告

5-羟甲基糠醛的相关研究摘要5-羟甲基糠醛(5-HMF)具有高活性的呋喃环、芳醇、芳醛结构,其衍生物被广泛的用作真菌剂、腐蚀抑制剂、香料,也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;因而,以生物质资源的糖类化合物为原料合成精细化工产品5-HMF的研究备受关注。
本课题主要从5-羟甲基糠醛(5-HMF)的性质、制备、用途、检测等方面,展示近年来对5-羟甲基糠醛(5-HMF)的研究成果。
关键词:5-羟甲基糠醛(5-HMF) 果糖葡萄糖紫外-分光光度法(UV)1、5-羟甲基糠醛的性质5-羟甲基糠醛(又名5-羟甲基-2糠醛,羟甲基糠醛,5-羟甲基呋喃甲醛或5-羟甲基-2-呋喃甲醛),英文名5-hydroxymethyl-2-furfural,可简写为5-HMF。
它是一种暗黄色针状结晶,具有甘菊花味,有吸湿性,易液化,需避光低温密封保存。
其物化性质如下[1]。
分子式: C6H6O3分子量: 126.116英文简写:5-HMF结构式:[2]5-HMF不能与强碱、强氧化剂、强还原剂共存。
加热时放出干燥刺激性的烟雾,燃烧和分解时释放一氧化碳和二氧化碳。
5-HMF易溶于水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、甲基异丁基甲酮、二甲基甲酰胺等,可溶于乙醚、苯、氯仿等,微溶于四氯化物,难溶于石油醚。
5-HMF是一种重要的化工原料,它的分子中含有一个醛基和一个羟甲基,可以通过加氢,氧化脱氢,酯化,卤化,聚合,水解以及其它化学反应,用于合成许多有用化合物和新型高分子材料,包括医药,树脂类塑料,柴油燃料添加物等。
5-HMF本身具有药物活性,是很多中药中的有效成分,由5-HMF出发制备的一系列呋喃衍生物也具有不同的功能,包括合成医药和农药方面的先导化合物;作为单体合成具有光学活性、可生物降解等特性的高分子材料,还可以合成具有强配位能力的大环化合物。
2、5-羟甲基糠醛的制备5-HMF可由六碳糖、低聚糖、高聚糖甚至可以是一些由工业废料转化而来的碳水化合物为原料,在酸性催化剂的作用下脱水而得。
果糖脱水制备5-羟甲基糠醛的研究

果糖脱水制备5-羟甲基糠醛的研究一、绪论1.1 研究背景与意义1.2 果糖脱水反应的机理和途径1.3 5-羟甲基糠醛的分子结构、性质及应用二、实验方法2.1 实验设备和试剂2.2 实验步骤和过程2.3 实验结果的分析和判断三、结果与分析3.1 制备5-羟甲基糠醛的收率3.2 不同条件下制备5-羟甲基糠醛的比较3.3 5-羟甲基糠醛的结构鉴定四、讨论与展望4.1 实验中存在的问题分析4.2 对实验结果的评价和分析4.3 实验的进一步研究方向和展望五、结论5.1 实验结果和成果的总结5.2 5-羟甲基糠醛的制备方法的优缺点5.3 实验研究的意义和应用前景一、绪论1.1 研究背景与意义随着生活水平不断提高,人们对于健康和营养的关注也越来越高。
糖是我们日常饮食中必不可少的营养物质,但是过量摄入糖分会导致多种健康问题,其中包括肥胖、糖尿病等。
因此,更健康、更天然的甜味剂成为了人们追求的目标。
果糖是一种天然的糖分,不仅具有良好的口感和甜度,而且还有助于控制血糖水平、减少胰岛素的分泌,被认为是一种更健康的甜味剂。
但是,果糖在加工和储存过程中会发生各种反应,其中之一是果糖脱水反应,产生5-羟甲基糠醛。
5-羟甲基糠醛是一种对人体无害的高甜度物质,而且环境友好、易于制备,因此受到了广泛的关注和研究。
1.2 果糖脱水反应的机理和途径果糖脱水反应是果糖分子内部不同位置的羟基之间的亲核取代反应,产生水分子和不稳定的糠醛衍生物。
这一过程可以通过两种不同途径来进行。
一种途径是酸催化,即通过将酸加入果糖溶液中来促进果糖脱水反应的发生,产生5-羟甲基糠醛。
通常使用硫酸、磷酸、氢氯酸等酸性物质来完成这一过程。
另一种途径是通过应用高温高压来实现果糖脱水。
在高温高压的条件下,果糖分子的内部结构被破坏,羟基之间的偶极作用力增强,从而使果糖脱水反应更容易进行。
此方法较为简单,但是存在一定的操作难度。
1.3 5-羟甲基糠醛的分子结构、性质及应用5-羟甲基糠醛是一种糠醛衍生物,其分子式为C7H10O4,分子量为158.15。
葡萄糖脱水制备5-羟甲基糠醛的研究

分数 8 5 , 天津市红岩化学试剂厂 ; 以上 试 剂 均 为分析 纯 。
源 合 成化 学 品路 线 的 突破 点 [ 3 ] 。 因此 , 如 何 以葡 萄糖 、 果糖 等 生 物 质 糖 为 原 料 高 效 合 成 HMF就
DF — l O I S集热 式 恒 温 加 热 磁力 搅 拌 器 : 郑 州 长城科 工 贸有 限公 司 ; UV7 5 5 B型 紫外 一 可见 分 光 光 度计 : 上 海精 密科 学 仪 器 有 限公 司 ; F A1 0 0 4型 电子天 平 : 上海 良平 仪 器 仪 表有 限公 司 ; 1 0 1 — 1型 电热 鼓 风干 燥 箱 : 天 津 市泰 斯 仪器 有 限公 司 ; 1 0 0 mL不 锈钢 高压 釜 : 大 连通 达反应 釜厂 。
m( C r C 1 3 ) 一5:1 , 下同 ] 、 2 0 mL正 丁醇 和 2 . 0 g 葡萄 糖加 入 1 0 0 mL高压 釜 中 , 在 油 浴 中加 热 至
2 0 0℃反应 1 5 mi n后 , 取 出反应 釜置 于 冰 水 中迅
1 实 验 部 分
1 . 1 试 剂 与仪 器 葡萄糖 : 质 量 分数 9 9 %, 正 丁醇 、 二 甲基 亚砜
1 . 2 5 一 羟 甲基 糠醛 的制备 将0 . 6 g复合催 化 剂 HC 1 一 C r C 1 。 E m( HC 1 ):
成为亟待解决的问题。 目前 , 用于葡萄糖脱水制 备 HMF 的催 化 剂 种 类 有 很 多 , 如 离 子 液 体 j 、 L e wi s 酸_ 5 ] 、 离 子交 换 树脂 [ 6 ] 、 有机酸L 7 等 。一 般 而言 , B r O n s t e d酸性 化 合 物 有 利 于质 子 化 反 应 的 进行 , 而L e wi s 酸性 化 合 物 对 脱 水 和 脱 质 子 更 为 有利_ 8 ] 。 因此 , 作 者 考 察 了 由常 规 B r 6 n s t e d酸 性 化 合物 和 L e wi s 酸 性化 合物 构成 的复合催 化 体 系催 化葡 萄糖 脱水 制备 HMF 。
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。
CrCl3催化果糖制备5-羟甲基糠醛的研究

第 2期
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21 0 2年 4月
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的工艺 。
在称取 1 g果糖 、0gD O、% 的 CC3・ H O 2 MS 5 r1 6 2
( 占果糖质量的比例)反应时间为6 i 时, , 0mn 不同反
应温 度条 件下 果糖转 化 为 5一羟 甲基 糠 醛 的产 率 变
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生 物质 资源 将担 当起重 要 的 角 色 . 掘 可 再 生 生 物 发
质 资 源 制 备 新 型 平 台 化 合 物 , 经 成 为 全 球 关 注 的 已
重 大 战 略方 向. 再生 生 物 质 资源 的主 要 成 分 是 半 可
纤 维 素 、 维 素 和 木 质 素 , 粉 等 . 们 可 以 水 解 生 纤 淀 它
究始 于 l 9世 纪 末 . 8 5年 , i 和 K eme e 相 继 19 Dr l l ir y r
源 使 用 量 相 当 . 此 , 未 来 的 资 源 和 能 源 结 构 中 因 在
1 羟 甲 基 糠 醛 的 结 构
5 羟 甲基糠 醛 ( 一 又名 5 羟 甲基一 2 糠 醛 、 一 一 羟
甲 基 糠 醛 、一 羟 甲基 呋 喃 甲 醛 或 HM F 分 子 式 是 : 5 ) c H O , 构 式 是 :H 。结 糖或果糖 脱水 得 到. 。
Th i c p eoft or to f5 h r y e hy — u f a se pl i d a l ki dsofpr p e prn i l he f ma i n o 一 yd ox m t lf r ur lwa x ane nd a l n e —
H. 可 从 葡 萄 并
成六 碳 糖 ( 萄糖 和 果 糖 ) 六 碳 糖 进 而 脱 水 生 成 葡 ,
收 稿 日 期 : 0 00 — 6 2 1—40
7 0
甘 肃 科 学 学 报
21 0 0年
第 4 期
2 羟 甲基 糠 醛 的 制备
对果 糖脱 水 生 成 5 羟 甲基 糠 醛 ( ~ HMF) 的研
( 州 医学院 烟台校 区, 东 烟台 滨 山 240) 6 0 3
摘 要 : 阐 述 了 5 羟 甲基 糠 醛 的 形 成 原 理 , 究 了其 各 种 制 备 方 法 及 其 在 不 同领 域 中 的 应 用 , 一 研 提
出 5 羟 甲基糠 醛 可 能 成 为 生 物 质 资 源 的 新 型 平 台化 合 物 的 方 法 , 广 阔 的 应 用前 景 和 深 远 的 一 有
化合 物— — 羟 甲基 糠 醛 , 有十 分 广 阔 的应 用前 景 具
和深 远 的意 义 .
不可 再 生 和环 境 污染 严 重而 不 再 是 一 种 便 宜 、 青 受 睐 的资 源. 相反 , 生物 质 资源 的量 丰 价 廉 、 被 生 物 可
降解 、 污 染 以及 可 再 生 的优 点 凸 显 出 来 , 着 使 无 随 用 量 的 不断 增 加 , 将 在 2 3 ~ 2 4 其 00 0 0年 与 石 化 资
a a i n m e h d n p l a i n r t d e . t i o c u e h t 5 H M F c n t r n o a n w l t o m r to t o s a d a p i to s we e s u i d I s c n l d d t a 一 c a u n i t e pa f r c e c l f b o s n r y, ih wil a e a w i e a d g o r s e t i p l a i n h mi a i ma se e g wh c l h v d n o d p o p c n a p i t . o c o
K e r s 5 h dr y e hylf f r l h xa os y wo d : - y ox m t — ur u a ; e n e;ne plt o m h m ia w a f r c e c l
众所周知, 目前 世 界所 需 能 源 和有 机 化 工原 料 绝大 部 分 来 源于 石 油 、 和 天 然 气 . 些 化 石 类 资 煤 这 源对 社 会 的发 展 和经 济 的繁 荣 作 出 了巨 大 的 贡 献 , 但 是 专 家 预 测 : 迟[ 到 2 4 最 1 ] 0 0年 石 油 将 因 为 它 的
LIFe g, n RONG a — u , Xi n g o HU ANG —i g Yu l n
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Ab t a t sr c :
第 2 2卷 第 4期 21 0 0年 1 2月
甘 肃 科 学 学 报
J u n lo n u S in e o r a fGa s ce c s
Vo1 2 NO 4 . 2 .
De . 0 0 c2 1
5 羟 甲基 糠 醛 的 制 备 及 应 用 研 究 一
李 凤 , 先 国 , 玉 玲 荣 黄
意 义.
关键 词 : 5 羟 甲基 糠醛 ; 一 己糖 ; 型 平 台 化 合 物 新 中 图 分 类 号 : O6 1 3 2. 文 献 标 志 码 : A 文 章 编 号 :0 4O 6 ( O 0 0 —0 90 1 0 一3 6 2 1 ) 40 6 —4
Th e r to a d Ap i a i n o - y r x m e h lf r u a e Pr pa a i n n plc to f 5 h d o y t y- u f r l
5 羟 甲基 糠 醛 , 一 被认 为 是 “ 系碳 水 化 合 物 和 矿物 联 油基 有 机 化学 品 的 关 键 物 质 ” 因此 羟 甲基 糠 醛 , 有望 成 为 基 于 生 物 质 资 源 的 新 型 平 台 化 合 物 . 可
见 , 究 和 利 用可 再 生 生物 质 资源 来 制 备新 型 平 台 研