果糖转化过程催化剂的制备及活性评价
发布时间：2021-04-16 06:35
果糖是来源于生物质的重要原料,可以在酸催化下脱水选择性合成生物质平台化合物5-羟甲基糠醛（5-HMF）。5-HMF的衍生物2,5-呋喃二甲酸（FDCA）可以替代对苯二甲酸合成可降解的生物基聚酯。因此,果糖的转化利用已成为碳水化合物类生物质资源有效利用的一个关键。当前,以果糖为原料选择性催化合成5-HMF,以及进一步将5-HMF氧化为聚酯类材料的初始原料FDCA,为近年来生物质资源精细化利用研究热点。针对生物质高效转化的问题,本文对以果糖为原料制备5-HMF和FDCA两种生物质化合物的研究取得了如下结果:1.乙烯焦油基固体酸催化果糖脱水合成5-HMF利用石化副产物乙烯焦油重组分作原料,二乙烯基苯作交联剂,对甲苯磺酸作催化剂,浓硫酸作磺化剂,合成了乙烯焦油基固体酸。系统考察了交联反应过程中催化剂用量和交联剂用量对焦油树脂软化点的影响,确定了最优的软化点为150°C。探讨了焦油树脂磺化过程中磺化剂用量和磺化时间对催化剂酸量的影响,确定了最佳酸量为4.20 mmol/g。采用FT-IR、XRD、BET、Raman、SEM和TGA测试对催化剂的结构及性质进行表征。结果表明,所制备的催化剂为无定形...
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
-HMF的化学结构式Figure1.1Chemicalstructureof5-HMF
第 1 章 绪 论呋喃环体系上拥有芳醇和芳醛结构的 5-HMF 化学性质活泼，具有高的反应活性和聚合能力，可通过氧化、卤化、酯化、缩合或加氢等相应的反应合成多种高附加值的化学品，是可以替代不可再生资源的重要生物质平台有机物[16,17]，正如图 1.2 所示。5-HMF 对人体细胞具有低毒性和低诱变性，它的衍生物可用于生产杀真菌剂、树脂、涂料、香料、密封剂、腐蚀抑制剂、医药原料、胶黏剂和复合材料等[18-21]。例如，5-HMF经过氢化反应合成得到的 2,5-二甲基呋喃，由于其具有高沸点、高辛烷值和高的能量密度，以及不溶于水等优点，已被确定为一种很有前途的能代替汽油类的生物质液体燃料[22]。5-HMF 通过氧化反应可生成 FDCA，它可代替化学结构相似的对苯二甲酸来生产可降解的生物基聚酯[23]。5-HMF 水解后的产物乙酰丙酸可用作有机合成中间体来制成医药原料（乙酰丙酸钙）、香精（低级酯类）和树脂前体（双酚酸）[24]等。因此，5-HMF 作为重要的生物质平台化合物具有较大的发展潜力。
第 1 章 绪 论但具有两种生成机理，分别为非成环反应路径和成环反应路径。支持非成环反应路径的研究者们认为果糖首先异构成 1,2-烯二醇，然后再脱去三分子水生成 5-HMF[26]。支持成环路径的 Antal 等人[27]通过实验证明 5-HMF 生成过程中经历了一个中间环状产物过程，并且 Akien 等[28]通过实验进一步证明果糖在极性溶剂中进行脱水反应，存在成环反应路径的环状中间体。近年来大部分研究都是针对果糖作原料来评价催化剂体系和溶剂体系，且鲜有从反应液中分离提取 5-HMF 的报道。因此，从可再生的生物质资源出发合成 5-HMF，并开发成本低且高效的催化体系和反应溶剂体系来提高 5-HMF 的产率以及研究5-HMF 的分离提取方法有重大的现实意义。
【参考文献】：
期刊论文
[1]溴诱导法乙烯渣油基高软化点各向同性沥青的制备及表征（英文）[J]. 葛传长,孙振龙,杨海潇,龙东辉,乔文明,凌立成. 新型炭材料. 2018(01)
[2]A new approach for the aerobic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-furandicarboxylic acid without using transition metal catalysts[J]. Lu Zhang,Xiaolan Luo,Yebo Li. Journal of Energy Chemistry. 2018(01)
[3]SO42--TiO2/MOR新型固体酸催化果糖制备5-羟甲基糠醛[J]. 沈翔,魏小荣,王焰新,钱坤,李锐,胡志海. 化工学报. 2011(12)
[4]离子液体中Lewis酸催化葡萄糖和果糖脱水制备5-羟甲基呋喃甲醛[J]. 田玉奎,邓晋,潘涛,郭庆祥,傅尧. 催化学报. 2011(06)
[5]响应面法优化乙酸催化果糖制备5-羟甲基糠醛的研究[J]. 陈泽智,陈迁,杨金兰,冯达洪,王文鋉,宋光泉. 广东农业科学. 2011(09)
[6]果糖脱水制备5-羟甲基糠醛[J]. 黄世勇,王富丽,潘丽霞. 化学进展. 2009(Z2)
[7]High efficient acetalization of carbonyl compounds with diols catalyzed by novel carbon-based solid strong acid catalyst[J]. GAO Shan, LIANG XueZheng, WANG WenJuan, CHENG WenPing & YANG JianGuo Shanghai Key Laboratory of Green Chemistry and Chemical Process, East China Normal University, Shanghai 200062, China. Chinese Science Bulletin. 2007(21)
[8]合成3,4-二取代呋喃-2,5-二甲酸的简便方法[J]. 李伟杰,陆豫. 化学试剂. 2006(05)
[9]二乙烯基苯为交联剂COPNA树脂的研究[J]. 林起浪,李铁虎,单玲. 燃料化学学报. 2001(06)
博士论文
[1]5-羟甲基糠醛选择性氧化反应的新型催化剂合成及性能研究[D]. 桂振友.华东理工大学 2017
[2]生物质炭磺酸的制备及催化性能研究[D]. 徐琼.湖南师范大学 2008
硕士论文
[1]固体炭磺酸催化制备5-羟甲基糠醛[D]. 吴丽丽.华东交通大学 2015
[2]催化裂化油浆合成COPNA树脂的研究[D]. 王智杰.西安石油大学 2015
[3]多酸基催化材料在果糖脱水制备5—羟甲基糠醛中的应用研究[D]. 肖亚萍.北京化工大学 2015
[4]异丙醇体系中催化果糖制备5-羟甲基糠醛的研究[D]. 李珍珍.华南理工大学 2014
本文编号：3140934
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
-HMF的化学结构式Figure1.1Chemicalstructureof5-HMF
第 1 章 绪 论呋喃环体系上拥有芳醇和芳醛结构的 5-HMF 化学性质活泼，具有高的反应活性和聚合能力，可通过氧化、卤化、酯化、缩合或加氢等相应的反应合成多种高附加值的化学品，是可以替代不可再生资源的重要生物质平台有机物[16,17]，正如图 1.2 所示。5-HMF 对人体细胞具有低毒性和低诱变性，它的衍生物可用于生产杀真菌剂、树脂、涂料、香料、密封剂、腐蚀抑制剂、医药原料、胶黏剂和复合材料等[18-21]。例如，5-HMF经过氢化反应合成得到的 2,5-二甲基呋喃，由于其具有高沸点、高辛烷值和高的能量密度，以及不溶于水等优点，已被确定为一种很有前途的能代替汽油类的生物质液体燃料[22]。5-HMF 通过氧化反应可生成 FDCA，它可代替化学结构相似的对苯二甲酸来生产可降解的生物基聚酯[23]。5-HMF 水解后的产物乙酰丙酸可用作有机合成中间体来制成医药原料（乙酰丙酸钙）、香精（低级酯类）和树脂前体（双酚酸）[24]等。因此，5-HMF 作为重要的生物质平台化合物具有较大的发展潜力。
第 1 章 绪 论但具有两种生成机理，分别为非成环反应路径和成环反应路径。支持非成环反应路径的研究者们认为果糖首先异构成 1,2-烯二醇，然后再脱去三分子水生成 5-HMF[26]。支持成环路径的 Antal 等人[27]通过实验证明 5-HMF 生成过程中经历了一个中间环状产物过程，并且 Akien 等[28]通过实验进一步证明果糖在极性溶剂中进行脱水反应，存在成环反应路径的环状中间体。近年来大部分研究都是针对果糖作原料来评价催化剂体系和溶剂体系，且鲜有从反应液中分离提取 5-HMF 的报道。因此，从可再生的生物质资源出发合成 5-HMF，并开发成本低且高效的催化体系和反应溶剂体系来提高 5-HMF 的产率以及研究5-HMF 的分离提取方法有重大的现实意义。
【参考文献】：
期刊论文
[1]溴诱导法乙烯渣油基高软化点各向同性沥青的制备及表征（英文）[J]. 葛传长,孙振龙,杨海潇,龙东辉,乔文明,凌立成. 新型炭材料. 2018(01)
[2]A new approach for the aerobic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-furandicarboxylic acid without using transition metal catalysts[J]. Lu Zhang,Xiaolan Luo,Yebo Li. Journal of Energy Chemistry. 2018(01)
[3]SO42--TiO2/MOR新型固体酸催化果糖制备5-羟甲基糠醛[J]. 沈翔,魏小荣,王焰新,钱坤,李锐,胡志海. 化工学报. 2011(12)
[4]离子液体中Lewis酸催化葡萄糖和果糖脱水制备5-羟甲基呋喃甲醛[J]. 田玉奎,邓晋,潘涛,郭庆祥,傅尧. 催化学报. 2011(06)
[5]响应面法优化乙酸催化果糖制备5-羟甲基糠醛的研究[J]. 陈泽智,陈迁,杨金兰,冯达洪,王文鋉,宋光泉. 广东农业科学. 2011(09)
[6]果糖脱水制备5-羟甲基糠醛[J]. 黄世勇,王富丽,潘丽霞. 化学进展. 2009(Z2)
[7]High efficient acetalization of carbonyl compounds with diols catalyzed by novel carbon-based solid strong acid catalyst[J]. GAO Shan, LIANG XueZheng, WANG WenJuan, CHENG WenPing & YANG JianGuo Shanghai Key Laboratory of Green Chemistry and Chemical Process, East China Normal University, Shanghai 200062, China. Chinese Science Bulletin. 2007(21)
[8]合成3,4-二取代呋喃-2,5-二甲酸的简便方法[J]. 李伟杰,陆豫. 化学试剂. 2006(05)
[9]二乙烯基苯为交联剂COPNA树脂的研究[J]. 林起浪,李铁虎,单玲. 燃料化学学报. 2001(06)
博士论文
[1]5-羟甲基糠醛选择性氧化反应的新型催化剂合成及性能研究[D]. 桂振友.华东理工大学 2017
[2]生物质炭磺酸的制备及催化性能研究[D]. 徐琼.湖南师范大学 2008
硕士论文
[1]固体炭磺酸催化制备5-羟甲基糠醛[D]. 吴丽丽.华东交通大学 2015
[2]催化裂化油浆合成COPNA树脂的研究[D]. 王智杰.西安石油大学 2015
[3]多酸基催化材料在果糖脱水制备5—羟甲基糠醛中的应用研究[D]. 肖亚萍.北京化工大学 2015
[4]异丙醇体系中催化果糖制备5-羟甲基糠醛的研究[D]. 李珍珍.华南理工大学 2014
本文编号：3140934
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