氯化铁催化木糖降解制备糠醛反应动力学

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酸催化制备糠醛研究进展

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｕｒｆｕｒａｌａｎｄｌｔｓｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄａｓｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｏｆｒｅｓｉｎｓ，
ＬＩＵＦｅｉ，ＺＨＥＮＧＭｉｎｇｙｕａｎ，ＷＡＮＧＡｉｑｉｎ，ＺＨＡＮＧＴａｏ
（ＤａｌｉａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２３，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
摘要：糠醛及其衍生物在树脂、医药、农药、石油和新能源化工等多个领域中用途广泛。在世界各国高度重视开发利用可再生资源与环境保护的今天，糠醛产业发展显得尤为重要。在糠醛生产过程中，催化剂是影响糠醛收率的重要因素。本文综述了不同类型酸催化剂在生物质水解制备糠醛中的研究进展，讨论了目前无机酸、有机酸、路易斯酸和固体酸催化荆在制备糠醛过程中存在的问题。对制备糠醛的研究前景进行了展望，探讨了实现糠醛高效、经济、绿色生产工艺的可行途径。建议将糠醛生产工艺与现有生物炼制产业相整合。新反应工艺过程与新催化剂体系相整合，加强产学研相结合３个方面作为糠醛企业今后的发展方向。关键词：生物质：糠醛；催化剂：水解：催化中图分类号：ＴＱ３５３．６文献标志码：Ａ文章编号：１０００—６６１３（２０１７）Ｏ１ —０１５６—１０

[Bmim]Cl中CrCl3-AlCl3催化纤维素降解制取5-羟甲基糠醛

Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｉｔｅｍ：ｓｕｐｐｏｓｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲ＆Ｄ
Ｐｒｏｇｒａｍ（２０１５ＢＡＡ０４Ｂ０１）．
引言
纤维素是地球上最丰富的有机聚合物，将其高效地转化为燃料或化学品，对于缓解全球能源危机和环境污染问题具有重要意义［１＿２】。但是，纤维素分子内高度结晶化使其难溶于普通溶剂，从而阻碍了其转化利用［３＿４】。近年来，有学者研究发现咪唑类离子液体可以非常高效地溶解纤维素，其中在微波加
的作用机理也被给予了相应解释。
关键词：离子液体；纤维素；５．羟甲基糠醛；催化剂；金属氯化物；降解
中图分类号：ＴＫ６；ＴＱ３５
文献标志码：Ａ
文章编号：０４３８— １１５７（２０１８）０２—０８０１—０７
Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅｉｎｔｏ５－ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｈｙｌｆｕｒｆｕｒａｌｃａｔａｌｙｚｅｄｂｙＣｒＣｌａ—ＡＩＣｌ３
ｃｏｓｔｗａｓｒｅｄｕｃｅｄ．Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｏｎｉｃｌｉｑｕｉｄ；ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ；５－ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｈｙｌｆｕｒｆｕｒａｌ；ｃａｔａｌｙｓｔ；ｍｅｔａｌｃｈｌｏｒｉｄｅｓ；ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ
ＭＡｏＭｉｎｇ，ＬＥＮＧＥｒｗｅｉ，ＧｏＮＧＸｕｎ，ＸＵＭｉｎｇｈｏｕ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏａｌＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｏｎｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）

低温条件下氯化铌催化果糖有效转化制5-羟甲基糠醛

低温条件下氯化铌催化果糖有效转化制5-羟甲基糠醛
张恒;王紫微;贾松岩
【期刊名称】《化学工程师》
【年(卷),期】2022(36)9
【摘要】以金属氯化物为催化剂研究了果糖在低温条件下转化制5-羟甲基糠醛(5-HMF),筛选出适合的催化剂,考察了催化剂用量、果糖加入量、共催化剂、共溶剂、反应温度与反应时间等因素的影响,探究了可能的反应机理。

结果表明,以30mg果糖为原料,NbCl_(5)为催化剂,用量为果糖摩尔量的15%,500μL二甲基亚砜为溶剂,在50℃下反应240min,果糖转化率和5-HMF收率分别可达97%和75%。

NbCl_(5)可能通过BrФnsted酸与Lewis酸协同作用催化反应,其主要与果糖端位
的羟基和羰基部分作用。

该反应体系也适用于菊糖在低温条件下转化制5-HMF。

【总页数】5页(P6-10)
【作者】张恒;王紫微;贾松岩
【作者单位】沈阳化工大学化学工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TK6
【相关文献】
1.氯化铝-助催化剂体系催化葡萄糖转化制备5-羟甲基糠醛
2.绿色溶剂γ-戊内酯中果糖催化转化为5-羟甲基糠醛
3.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4.分级有序多孔磺化碳催化果糖转化制5-羟甲基糠醛5.氧化石墨烯催化果糖-氯化胆碱低共熔物脱水制5-羟甲基糠醛
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木糖生成糠醛反应方程式

木糖生成糠醛反应方程式木糖（xylose）是一种简单的五碳单糖，常用于生物化学和有机化学研究中。

木糖具有广泛的应用价值，其合成方法也备受关注。

其中一种重要的合成方法就是糠醛反应。

糠醛（furfural）是一种有机酮化合物，它可以与木糖进行反应生成一种稳定的缩醛产物，该反应被称为糠醛反应。

这个反应对于木糖的转化和利用具有重要的意义。

糠醛反应的方程式如下：木糖 + 糠醛→ 缩醛产物这个方程式看起来非常简单，但实际情况远比这个方程式复杂。

糠醛反应需要特定的反应条件和催化剂才能顺利进行。

首先，为了促进木糖和糠醛的反应，我们需要将它们溶解在一个适当的溶剂中。

常用的溶剂包括水和有机溶剂，如乙醇、乙醚等。

选择合适的溶剂可以提高反应速度和产率。

其次，糠醛反应需要酸性条件才能进行。

常用的酸催化剂包括浓硫酸、盐酸等。

酸催化可使反应速率增加，并且有利于缩醛产物的生成。

然而，过高的酸浓度可能会导致副反应的发生，因此需要适量控制酸的浓度。

另外，温度也是糠醛反应中需要关注的因素。

通常情况下，较高的温度有利于反应的进行，但温度过高可能导致副反应和产物热解。

因此，寻找适宜的反应温度是至关重要的。

最后，糠醛反应的反应时间也不能忽视。

通常情况下，较长的反应时间也有利于产生更多的缩醛产物。

然而，过长的反应时间可能使副反应增加，而且增加了工艺过程的成本，因此需要找到一个合适的反应时间。

总之，糠醛反应是一种重要的合成方法，可用于制备缩醛产物。

通过选择适当的反应条件和催化剂，可以使这个反应高效进行。

探索糠醛反应的最佳条件对于促进木糖的转化和利用具有重要的指导意义。

希望今后的研究能够进一步推动糠醛反应的发展，为木糖的应用开辟新的途径。

均相铜盐催化剂高效转化木糖制糠醛

第53卷第1期辽宁化工 Vol.53，No. 1 2024年1月 Liaoning Chemical Industry January，2024基金项目：辽宁省自然科学基金指导计划项目（项目编号：2019-ZD -0083）；辽宁省教育厅科学研究项目（项目编号：LQ2019001)。

收稿日期： 2022-12-23均相铜盐催化剂高效转化木糖制糠醛刘英烨，崔天一，郑强，马亚丽，李雪，贾松岩*（沈阳化工大学化学工程学院，辽宁省镁钙无机功能材料工程研究中心，辽宁沈阳 110142）摘要：利用金属盐为均相催化剂转化木糖制糠醛。

通过对催化剂的筛选，发现铜盐是优良的催化剂，其中CuCl 2的催化性能最优。

研究了反应条件因素对木糖转化的影响，并对体系的循环利用性以及反应机理进行了探讨。

结果表明：在1 mL γ-戊内酯溶剂中，木糖加入量为50 mg，CuCl 2用量为木糖物质的量的10%，在150 ℃反应60 min，木糖转化率为100%，糠醛产率最高可达66%。

该体系循环利用性良好。

催化剂通过Br önsted 和Lewis 酸协同作用催化反应的进行。

上述研究结果可为秸秆等生物质的高效利用提供有用的参考。

关键词：木糖；糠醛；铜盐；生物质；可持续发展中图分类号：O629.11+3 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2024）01-0031-05能源、生态已成为全球新时代发展最为关注的核心问题。

开发清洁的可再生能源替代化石能源将是支撑可持续发展的关键举措。

目前，生物质被视为一种十分具有潜力的替代能源[1]，尤其是能提供可再生碳源。

利用生物质获取化学产品是替代当前石化工艺的主要手段，并已成为热门研究课题。

糠醛是一种重要的生物质基化工中间体，可转化为近百种化学品，可用于燃料、高分子树脂、润滑剂和药物中间体等领域[2]。

糠醛一般由戊聚糖与稀酸作用，经水解、脱水转化而成。

戊聚糖是植物半纤维素的重要组分，其单体主要是木糖[3]。

木糖生成糠醛反应原理新解

木糖生成糠醛反应原理新解糠醛（furfural）是一种具有特殊香味和广泛应用价值的有机化合物。

传统的木糖生成糠醛反应是指将木糖通过酸催化转化为糠醛的过程。

然而，传统的解释并没有提供详细的原理解释，因此需要进行新的解释以增进我们对该反应的理解。

根据最新的研究，木糖生成糠醛反应的原理可以解释为下述几个步骤：1.酸性催化：反应开始时，在酸性条件下，木糖分子会与酸基发生反应，形成具有活性的酸基团。

这些酸基团在反应过程中会起到催化作用，加速反应的进行。

2.糠醛生成：在酸催化的作用下，木糖分子发生裂解，形成糠醛的中间体。

这个中间体通常是一个碳链，上面带有羟基（OH）和酮基（C=O）。

这个中间体是反应的关键物质，它可以进一步转化为最终的糠醛产物。

3.杂环形成：在反应过程中，酮基和羟基之间发生一系列的反应，导致杂环的形成。

这个杂环是糠醛分子的重要结构特征，给予其特殊的化学性质。

这个环结构是由酮基的碳原子和羟基的氧原子连接而成的。

4.分子排列：在反应过程中，糠醛分子会重新排列，形成更稳定的分子结构。

这个过程使得糠醛具有更高的抗氧化性能和更广泛的应用前景。

总结起来，木糖生成糠醛反应的原理可以解释为：在酸性催化下，木糖分子经过裂解和重组，形成糠醛的中间体。

这个中间体通过一系列的反应，形成具有杂环结构的糠醛分子。

最终，糠醛分子重新排列，形成更稳定的结构。

新的解释对我们理解木糖生成糠醛反应的机制和性质有重要意义。

首先，它提供了详细的步骤和中间体的形成过程，使我们能够更加准确地预测和控制反应的进行。

其次，新的解释还揭示了糠醛分子的重要结构特征，有助于我们进一步研究和开发其在化学工业和食品工业中的应用。

总之，木糖生成糠醛反应的新解释为我们深入理解该反应的原理提供了新的视角。

通过详细阐述酸催化、糠醛生成、杂环形成和分子排列等过程，我们能够更好地认识到该反应的重要性和应用潜力。

随着研究的不断深入，我们相信新的解释将为木糖生成糠醛反应的理解和应用带来新的突破。

木糖生成糠醛反应原理新解

木糖生成糠醛反应原理新解【知识文章】木糖生成糠醛反应原理新解1. 引言木糖生成糠醛反应是有机化学中一种经典的反应，早在20世纪初就已被发现。

长久以来，人们一直在探索其反应原理，为此，许多理论模型被提出。

近年来，科学家们通过深入研究该反应并结合先进的实验技术，提出了一个新的反应机制，可以更好地解释木糖生成糠醛反应的过程和规律。

本文将介绍木糖生成糠醛反应原理的这一新解，并分享我的观点和理解。

2. 木糖生成糠醛反应的传统解释2.1 传统解释的主要观点传统上，木糖生成糠醛反应被解释为是一种酸催化的异构化反应。

这个观点认为，木糖在酸性条件下，通过羟醛亚硫酸盐的中间体转变为糠醛。

这个解释主要基于实验观察到的反应现象以及分析推测得出的机理。

2.2 传统解释的不足之处然而，随着实验和理论研究的深入，传统解释存在一些不足之处。

传统解释只是对反应过程进行了简单的描述，缺乏对反应机理的深入解释。

这导致人们对于木糖生成糠醛反应的理解程度比较有限。

传统解释无法解释一些实验结果和观察到的现象。

木糖生成糠醛反应的速率受到酸性条件、反应物浓度和温度的影响，但传统解释并不能很好地解释这些影响因素是如何作用的。

3. 木糖生成糠醛反应的新解3.1 过氧化硫酸对反应的影响最近的研究表明，过氧化硫酸（H2SO5）作为一种氧化剂，在木糖生成糠醛反应中起到了关键的作用。

过氧化硫酸可以与木糖发生反应，生成木糖-过氧化硫酸中间体，这个中间体具有较高的反应活性。

3.2 Overman碱的介入另外，研究人员还发现了Overman碱的介入对于该反应的重要性。

Overman碱可以在反应过程中调节过氧化硫酸与木糖的反应速率，并且通过与过氧化硫酸中间体发生反应，可以使得转化产率得到提高。

3.3 键合现象的解释新的解释还通过研究分子结构和键合现象，解释了木糖生成糠醛反应的速率受到酸性条件、反应物浓度和温度的影响。

这些影响因素可以调节反应的活性位点和反应的速率控制步骤，从而影响反应的速率和转化产率。

稻壳制备糠醛的研究

稻壳制备糠醛的研究摘要]研究了硫酸，无机盐催化稻壳水解制备糠醛的试验。

常压下采用反应-萃取的集成工艺，分别对无机盐催化剂的选择、硫酸浓度、反应时间、液固比（硫酸与稻壳质量比）四项参数进行了糠醛收率的研究。

研究得出生产糠醛的最佳水解工艺参数为：无机盐催化剂氯化铁（无水，适量），硫酸浓度8 %，水解时间10 h，液固比5︰1。

糠醛得率达到理论量的65 %。

[关键词]生物质稻壳糠醛多聚戊糖三氯甲烷0 引言长期以来化石资源的利用为人民生活以及工业生产提供了丰富的运输能源与物质资料，带动了人类社会的空前繁荣与经济的快速发展。

人类需求量的持续增长使国际原油价格一路飙升，几年来年世界原油价格居高不下。

但是，化石资源是不可再生的，近年来随着石油资源的日益枯竭，目前世界己探知原油储量约为一万亿桶，若考虑到今后新的油田发现、新的采油技术的运用和现有油田可能的扩容，世界原油储量可能会达到两万亿桶。

即使按目前世界原油每年300亿桶的速度消费，世界石油储量也只能维持几十年。

我国很多资源不足，油气、煤炭资源十分有限。

环境污染，能源危机等问题制约着经济的高速发展，迫使我们必须开拓新的领域，寻找新的能源替代方式。

目前，生物质资源被认为是替代化石资源的最佳选择。

生物质是指利用水、土地、大气等通过光合作用而产生的各种有机体。

即一切有生命的，可以生长的有机物质统称为生物质。

它包括植物、动物及微生物。

狭义上，生物质主要是指农林业生产过程中除果实以外的秸秆、粮食、农产品加工业的下脚料、树木等木质纤维素、农林废弃物以及畜牧业生产过程中的废弃物和畜禽粪等物质；广义上，生物质包括所有的微生物，植物以及以它们为食物的动物以及其生产的废弃物[1]。

糠醛由于其分子结构特殊，化学性质活泼，衍生物多，并且仅能由农林原料制得，是生物质加工产物中非常重要的一种。

0.1 糠醛综述0.1.1 糠醛物理化学性质简述0.1.1.1 糠醛的物理性质糠醛(2-furfuraldehyde或Furfural)，又名呋喃甲醛，其分子式为C5H402，分子量96.08，结构式为：糠醛是一种无色透明油状液体，具有类似杏仁浊的味道。

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（ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ；２ＴｉａｎｊｉｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｅｍｂｒａｎｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＤｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）
ｒ ห้องสมุดไป่ตู้ ｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｕｒｔｅａｎｄｓｈｏｒｔｔｉｍｅｗｅｒｅｂｅｎｅｉｃｆｉａｌｔｏ
关键词：氯化铁；木糖；糠醛；反应动力学
中图分类号：ＴＱ０１３．２
文献标志码：Ａ
文章编号：１０００— ６６１３（２０１５）０１ —０１０８— ０５
Ｄ０Ｉ：１０．１６０８５￣．ｉｓｓｎ．１０００．６６ｌ３．２０１５．０１．０１９
ｔｅｓｔｅｄ，ｔｈｅｎｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｒａｔｅｃｏｎｓｔａｎｔｓｏｆｘｙｌｏｓｅｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ，ｆｕｒｆｕｒａｌｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ
化
・１０８・
工
进
展
２０１５年第３４卷第１期
ＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹＡＮＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＰＲＯＧＲＥＳＳ
氯化铁催化木糖降解制备糠醛反应动力学
马赛～，李凭力～，朱涛～，林龙，
（天津大学化工学院化学工程研究所，天津３０００７２；天津市膜科学与海水淡化技术重点实验室，天津３０００７２）
摘要：研究了温度在４４３．１５￣４８３．１５Ｋ时０．１ｍｏｌ／Ｌ氯化铁催化木糖降解生成糠醛的反应动力学过程。首先建立并
Ｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓｆｒｏｍｘｙｌｏｓｅｔｏｆｕｒｆｕｒａｌｗｉｔｈｆｅｒｒｉｃｃｈｌｏｒｉｄｅａｓ
ｃａｔａｌｙｓｔ
ＭＡＳａｉ，２ＬＩＰｉｎｇｌｉ＇２ＺＨＵＴａｏ＇２ＬＩＮＬｏｎｇ１，
ｗｅｒｅｑｕａｎｔｉｉｅｆｄｖｉａＡｒｒｈｅｎｉｕｓｐｌｏｔｓ，ａｎｄｔｈｅｖａｌｕｅｓｗｅｒｅ１０７．９４ｋＪ／ｍｏｌ，６５．８６ｋＪ／ｍｏｌａｎｄ２６．３６ｋＪ／ｍｏｌ，
ｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏａｓｓｕｍｅｄｋｉｎｅｔｉｃｍｏｄｅ１．Ｔｈｅｅｖａｌｕａｔｅｄａｃｔｉｖａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｉｅｓｏｆｔｈｅｓｅｒｅａｃｔｉｏｎｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓｆｒｏｍｘｙｌｏｓｅｔｏｆｕｒｆｕｒａｌｗｉｔｈ０．１ｍｏｌ／Ｌｆｅｒｒｉｃｃｈｌｏｒｉｄｅａｓｃａｔａｌｙｓｔｗａｓｓｔｕｄｉｅｄａｔｔｅｍｐｅｒａｕｒｔｅｒａｎｇｅｆｒｏｍ４４３．１５Ｋｔｏ４８３．１５Ｋ．Ｔｈｅｋｉｎｅｔｉｃｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｎｄ
验证了反应的动力学模型，根据模型得到了木糖降解、糠醛降解和缩合反应的速率常数。由阿伦尼乌斯方程拟
合得到其表观活化能分别为１０７．９４ｋＪ／ｍｏｌ、６５．８６ｋＪ／ｍｏｌ和２６．３６ｋＪ／ｍｏｌ。结果表明，高温和较短反应时间有￣Ｊ＇Ｓ－糠醛收率的提高，在反应温度４８３．１５Ｋ、６０ｍｉｎ条件下，最大糠醛收率可达７８％。