离子液体溶解和降解碳水化合物的研究

发布时间：2017-05-18 15:13

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【摘要】： 5-羟甲基糠醛(5-HMF)和乙酰丙酸(LA)可从生物质资源出发制备,可以衍生出多种有机物,应用广泛,因此有望成为新的平台化合物。在传统生物质资源酸性水解制备5-HMF和LA中,普遍使用硫酸和盐酸作酸催化剂,由于无机酸具有强烈的毒性和腐蚀性,产生的大量酸性废渣、废液和对设备的腐蚀都带来严重的问题。因此,本课题采用绿色溶剂-离子液体溶解、降解葡萄糖、果糖、蔗糖及纤维素等碳水化合物,来获得高收率的5-HMF和LA等化工原料物质。 本文合成一些离子液体,如[bmim]Cl、[bmim]Br、[ibmim]Br、[(CH_2)4SO_3Hmim][HSO_4]、[(Et)_3NH][HSO_4]和[bmim][CF_3SO_3],对离子液体[bmim]Cl、[bmim]Br、[ibmira]Br、[(CH_2)_4SO_3Hmim][HSO_4]、[(Et)_3NH][HSO_4]、[Hbim][BF_4]和[Hbim][CF_3SO_3]进行了IR、~1HNMR、~(13)CNMR表征,使产物的结构得到验证。将这些离子液体应用于溶解和降解碳水化合物(糖类)中。[bmim]Cl能溶解最多12wt%的纤维素,其次是[bmim]Br和[ibmim]Br,有能溶解最多7wt%的纤维素,而[Hbim][BF_4]、[Hbim][CF_3SO_3]、[bmim][CF_3SO_3]、[(Et)_3NH][HSO_4]和[(CH_2)_4SO_3Hmim][HSO_4]几乎对纤维素无溶解能力。微波能促进纤维素的溶解,明显缩短溶解时间。[bmim]Cl溶解纤维素后可以循环回收利用。离子液体直接降解纤维素,没有得到目标产物LA。在温度为112℃,硫酸三乙胺与水的质量比为2,纤维素占整个反应体系的4wt%时,反应时间为30hr,此时乙酰丙酸的收率为3.45%。应用离子液体降解果糖、葡萄糖、蔗糖得到5-HMF的较高收率分别为47.2%、29.2%、19.3%。 希望利用离子液体对碳水化合物的优良溶解性及离子液体的可调酸性均相溶解和降解纤维素,这是我们的最终目标。
【关键词】：5-羟甲基糠醛 乙酰丙酸 离子液体 降解 溶解 糖类
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：O621.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-8
• 前言8-9
• 第一章 文献综述9-23
• 1.1 离子液体简介9-14
• 1.1.1 离子液体定义9
• 1.1.2 离子液体的种类9-10
• 1.1.3 离子液体的物理化学特性10-13
• 1.1.3.1 离子液体的熔点10-11
• 1.1.3.2 离子液体的密度11
• 1.1.3.3 离子液体的热稳定性11
• 1.1.3.4 离子液体的黏度11
• 1.1.3.5 离子液体的溶解性11-12
• 1.1.3.6 离子液体的电化学性质12
• 1.1.3.7 酸碱性12-13
• 1.1.4 离子液体的合成13-14
• 1.2 离子液体在碳水化合物中的应用14-21
• 1.2.1 碳水化合物介绍14-17
• 1.2.2 碳水化合物的降解17-18
• 1.2.3 离子液体溶解碳水化合物18-19
• 1.2.4 离子液体降解碳水化合物19-21
• 1.3 本课题的研究内容21-23
• 第二章 离子液体的合成与表征23-32
• 2.1 前言23
• 2.2 离子液体的合成23-27
• 2.2.1 实验试剂23-24
• 2.2.2 实验仪器24
• 2.2.3 实验步骤24-27
• 2.2.3.1 [bmim]Cl的制备24
• 2.2.3.2 [bmim]Br的制备24-25
• 2.2.3.3 [ibmim]Br的制备25
• 2.2.3.4 [bmim][CF_3SO_3]的制备25-26
• 2.2.3.5 [(CH_2)_4SO_3Hmim][HSO_4]的制备26-27
• 2.2.3.6 [(Et)_3NH][HSO_4]的制备27
• 2.3 离子液体的表征27-31
• 2.3.1 红外光谱分析(IR)27-29
• 2.3.1.1 [bmim]Cl的红外解析27
• 2.3.1.2 [bmim]Br的红外解析27-28
• 2.3.1.3 [ibmim]Br的红外解析28
• 2.3.1.4 [(CH_2)_4SO_3Hmim][HSO_4]的红外解析28
• 2.3.1.5 [Hbim][BF_4]的红外解析28
• 2.3.1.6 [Hbim][CF_3SO_3]的红外解析28-29
• 2.3.2 核磁光谱分析(~1HNMR)29-31
• 2.3.3 核磁光谱分析(~(13)CNMR)31
• 2.4 小结31-32
• 第三章 纤维素在离子液体中的溶解和降解32-44
• 3.1 前言32
• 3.2 离子液体溶解纤维素32-37
• 3.2.1 实验部分32-34
• 3.2.1.1 原料32
• 3.2.1.2 纤维素的溶解32-33
• 3.2.1.3 纤维素溶解情况的观察33
• 3.2.1.4 纤维素的再生及离子液体的回收33
• 3.2.1.5 纤维素的热重分析33
• 3.2.1.6 纤维素溶解后分析33-34
• 3.2.2 结果与讨论34-37
• 3.2.2.1 纤维素在离子液体中溶解34-35
• 3.2.2.2 纤维素再生及离子液体的回收35-36
• 3.2.2.3 纤维素溶解过程伴随降解探讨36-37
• 3.3 离子液体降解纤维素37-43
• 3.3.1 实验部分38
• 3.3.1.1 降解纤维素38
• 3.3.1.2 分析方法38
• 3.3.2 乙酸丙酸的收率计算方法38-39
• 3.3.3 结果与讨论39-43
• 3.3.3.1 时间对LA收率的影响40-41
• 3.3.3.2 纤维素含量对LA收率的影响41
• 3.3.3.3 离子液体与水质量比对LA收率的影响41-43
• 3.4 小结43-44
• 第四章 离子液体降解单糖和二糖44-57
• 4.1 前言44-45
• 4.2 实验部分45-46
• 4.2.1 实验试剂45
• 4.2.2 实验仪器45
• 4.2.3 实验步骤45-46
• 4.2.4 检测方法46
• 4.2.5 产物收率计算46
• 4.3 结果与讨论46-56
• 4.3.1 HPLC分析结果46-48
• 4.3.2 离子液体降解单糖48-53
• 4.3.2.1 不同催化助剂对反应的影响48-50
• 4.3.2.2 催化助剂量对反应的影响50-51
• 4.3.2.3 反应温度对反应的影响51-52
• 4.3.2.4 时间对反应的影响52-53
• 4.3.3 离子液体降解二糖53-56
• 4.3.3.1 催化助剂量对蔗糖降解的影响54
• 4.3.3.2 温度对蔗糖降解的影响54-55
• 4.3.3.3 时间对蔗糖降解的影响55-56
• 4.4 小结56-57
• 第五章 结论和展望57-59
• 5.1 结论57-58
• 5.2 展望58-59
• 参考文献59-66
• 致谢66-67
• 附录67-79

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 柴连周;杨明妮;毕先钧;;微波助离子液体中松木屑稀酸水解性能的初步研究[J];云南化工;2011年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 巩桂芬;用于制备还原糖的植物纤维素的预处理方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

2 刘维娜;生物质在离子液体和高温液态水中转化为化学品的研究[D];北京化工大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 王晓玲;离子液体的体积性质和界面性能研究[D];河北科技大学;2011年

2 李富丽;淀粉在离子液体中的溶解及特性研究[D];华南理工大学;2011年

3 邢丽欣;离子液体溶解和降解稻秆纤维素制备还原糖的研究[D];哈尔滨理工大学;2011年

4 高尤剑;离子液体及杂多酸催化果糖制5-羟甲基糠醛的研究[D];浙江师范大学;2012年

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本文编号：376394