改性MCM-41固载席夫碱金属配合物催化糖类制备5-羟甲基糠醛的研究

发布时间：2018-07-08 08:00

  本文选题：5-羟甲基糠醛(HMF) + 己糖　； 参考：《江南大学》2017年硕士论文

【摘要】：化石能源已经无法满足世界经济快速发展的需求,寻求和开发清洁可再生的绿色能源来替代传统化石能源已经迫在眉睫。生物质作为一种储量丰富、来源广泛且可再生的能源已经引起了人们的广泛关注。碳水化合物作为生物质能源的主要组成部分,开发利用其降解制备一些高附加值的平台化合物具有重要的现实意义。其中5-羟甲基糠醛(HMF)作为连接生物质和石油工业化学的纽带,由碳水化合物脱水制备HMF具有十分深远的意义。本文主要研究席夫碱金属配合物和改性MCM-41协同催化单糖脱水制备HMF的反应,以下是本文的主要研究内容及成果:(1)首先合成了一种酸性功能化的离子液体1-(丙基-3-磺酸基)乙烯基咪唑硫酸氢盐([(CH2)3SO3HVIm]HSO4,IL1),并将其固载到改性后的MCM-41上,得到一种固体酸催化剂MCM-41-IL1。将所制备的催化剂用于果糖脱水反应制备HMF,发现具有较好的催化活性。以DMSO为溶剂,催化剂MCM-41-IL1用量为30 mg,在130℃下反应3 h,催化果糖反应活性最好,HMF产率可以达到86.3%。并对所制备的催化剂进行了分析表征,发现固载离子液体后的MCM-41具有良好的稳定性和较大的比表面积,可以作为良好的固体酸载体。(2)制备了席夫碱铬金属配合物并将其固载到不同基团改性的MCM-41上,制备得到不同种类的非均相催化剂,并将其用于葡萄糖转化制备HMF。考察了催化剂种类、反应温度、时间、催化剂用量和溶剂等因素对葡萄糖催化效果的影响。当以DMSO为溶剂,在140℃下反应4 h,催化剂Cr(Salten)-MCM-41-IL1的用量为50 mg时,催化剂的催化活性最好,葡萄糖的转化率为99.3%,HMF产率达到50.2%。当以此催化剂催化果糖、蔗糖和菊粉其他反应底物时,仍然具有较高的催化活性。催化剂Cr(Salten)-MCM-41-IL1在循环使用5次后,催化葡萄糖转化仍然保持较好的催化活性(HMF产率为42.2%)。(3)制备了一种氧锆基席夫碱配合物,并将其固载到MCM-41上得到一种非均相催化剂,考察了其催化果糖制备HMF的效果。以Zr(IV)-salen-MCM-41为催化剂,探究了不同反应因素对果糖转化HMF产率的影响;发现以DMSO为溶剂,140℃下反应4h,催化剂用量为50 mg时,催化果糖转化可以得到92.0%的HMF。将此催化剂用于催化其他反应底物,发现催化蔗糖和菊粉时活性较好,HMF产率分别为77.4%和84.7%。对催化剂Zr(IV)-salen-MCM-41进行了重复实验,发现催化剂经过4次循环使用仍然能保持较好的催化活性。
[Abstract]:Fossil energy has been unable to meet the rapid development of the world economy. It is urgent to seek and develop clean and renewable green energy to replace the traditional fossil energy. Biomass, as a kind of abundant and renewable energy, has attracted much attention. Carbohydrates are the main components of biomass energy. It is of great practical significance to develop and use carbohydrates to degrade and prepare some platform compounds with high added value. Among them, 5-hydroxymethylfurfural (HMF) is the link between biomass and petroleum industry chemistry. It is of great significance to prepare HMF from carbohydrate dehydration. The synthesis of HMF with Schiff base metal complexes and modified MCM-41 was studied in this paper. The main contents and achievements are as follows: (1) at first, a kind of acidic ionic liquid 1- (propyl-3-sulfonic acid) vinyl imidazole hydrogen sulfate ([(Ch _ 2) _ 3SO _ 3HVIm] HSO _ 4HSO _ 4I _ 1) was synthesized and immobilized on the modified MCM-41 to obtain a solid acid catalyst MCM-41-IL _ 1. The prepared catalyst was used in fructose dehydration to prepare HMF, and it was found that the catalyst had good catalytic activity. With DMSO as solvent, the amount of catalyst MCM-41-IL1 was 30 mg, and the reaction temperature was 130 鈩，

本文编号：2106756