乙酰丙酸长链高碳酯的催化合成研究
发布时间：2021-06-11 19:32
生物质资源是地球上储量最为丰富的可再生资源,其开发利用对缓解当前能源短缺、促进可持续化发展具有重要意义。乙酰丙酸烷基酯类化合物（ALs）是由生物质资源转化得到的一种重要的有机化学品,在化工、食品、香料、医药等领域有重要的应用前景。近年来的研究显示,ALs可用作燃料添加剂,由于ALs中含有一定的氧,使其能够促进燃料充分燃烧,同时,还能够减少燃烧产生的NOx排放。通过对烷基碳链的调整,可以改变燃料的含碳量,提高燃料热值,乙酰丙酸高碳酯更是有望成为新一代的生物燃料。目前,生物质转化合成ALs受到普遍关注,但是主要集中在低碳酯的合成研究方面,高碳酯的合成研究报道较少。乙酰丙酸高碳酯的合成研究对生物质资源的进一步开发利用具有重要意义,本文以一种生物质基平台化合物乙酰丙酸（LA）为原料,主要研究其酯化合成乙酰丙酸正己酯（n-HL）的催化反应。以不同金属氯化物、金属负载杂多酸为催化剂,探究不同反应因素对催化剂活性和反应性能的影响,研究酯化过程的反应机理,为LA酯化合成乙酰丙酸高碳酯提供理论参考。主要研究内容如下:（1）以不同金属氯化物催化LA酯化合成n-HL,在考察的金属氯化物...
【文章来源】：沈阳化工大学辽宁省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纤维素(左)、半纤维素(右)和木质素(下)部分结构图[13]
?ㄉ杪躺?繁Ｉ缁峋哂兄匾?恼铰砸庖濉?1.2乙酰丙酸概述1.2.1乙酰丙酸的性质乙酰丙酸，又称为果糖酸、戊隔酮酸，英文名是LevulinicAcid，简称是LA，是一种同时含有羰基、α-氢和羧基的多官能团化合物，其化学结构式见图1.2。LA结构中的羰基(碳氧双键)具有很强的极性，羰基氧原子的电负性强，可形成羰基碳原子的正电荷中心。羰基碳原子的亲电中心对氧化还原反应的发生有着重要的作用，羰基氧原子由于有较强的电子受体效应，使得LA具有比普通饱和酸更高的解离常数。同时，由于羰基的存在，LA可以异构化为烯醇异构体[15]。图1.2LA的化学结构式Fig.1.2ChemicalstructureofLA表1-2LA的物性参数Table1-2PhysicalparametersofLA理化性质指标参数值CAS号123-76-2分子式C5H8O3分子量116.12沸点/℃245-246熔点/℃33-35密度(25℃)/g·ml-11.1335水溶性(20℃)/wt%互溶折光率(20℃)1.4396
第一章文献综述5LA在常温常压下是一种淡黄色液体，具有刺激性气味，易溶于水及部分有机溶剂，但不溶于汽油、煤油、松节油和四氯化碳等有机溶剂，LA具体物理性质参数见表1-2。LA常压蒸馏几乎不分解，长时间加热则脱水而生成γ-内酯。1.2.2乙酰丙酸的来源LA是由生物质转化得到的一种重要的化工中间体，可通过五碳糖-糠醇催化水解、六碳糖-糠醛催化水解、纤维素直接转化得到，其反应路径见图1.3。图1.3LA合成示意图Fig.1.3SynthesispathofLA半纤维素中的木糖是五碳糖的主要来源，木糖经酸催化脱水得到糠醛，加氢还原得到糠醇，再经水解、开环以及重排反应得到LA。Chamnankid等[16]以碱改性的Y型分子筛为催化剂，将木糖直接转化成LA。Y型分子筛是一种兼具Lewis酸性和Brnsted酸性的催化剂。转化过程中，Lewis酸中心有利于糖的异构化，而Brnsted酸中心有利于糖的脱水反应，Y型分子筛经不同浓度氢氧化钠处理，其硅铝含量改变，表面积明显减小，孔径和孔体积增大，且氢氧化钠处理液的浓度越大，形成的新的强酸性位点越多，酸性位点的数量影响LA产率。在170℃、15bar(N2)下反应3h，LA产率为30.4%。葡萄糖是纤维素中六碳糖的代表物，也是使用最为广泛的六碳糖，由六碳糖合成LA的流程与五碳糖合成法相似。生物质资源在酸性条件下水解得到葡萄糖(六碳糖)，经异构化得到果糖，果糖脱水得到羟甲基糠醛，再经水解、开环以及重排反应得到LA。Kumar[17]等以葡萄糖为原料，利用镓负载丝光沸石为催化剂，镓的加入增加了Lewis酸中心，提高了催化剂的酸性，将葡萄糖在175℃下反应6h，LA产率为59.9%。Acharjee等[18]为避免负载单元不均匀不理想、沸石负载形成延迟等问题，采用固相离子交换法合成V-Beta、Fe-Beta、La-Beta及Sn-Beta一系列
【参考文献】：
期刊论文
[1]“一带一路”背景下我国生物质能源发展的机遇与挑战[J]. 曹曼. 低碳世界. 2019(08)
本文编号：3225152
【文章来源】：沈阳化工大学辽宁省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纤维素(左)、半纤维素(右)和木质素(下)部分结构图[13]
?ㄉ杪躺?繁Ｉ缁峋哂兄匾?恼铰砸庖濉?1.2乙酰丙酸概述1.2.1乙酰丙酸的性质乙酰丙酸，又称为果糖酸、戊隔酮酸，英文名是LevulinicAcid，简称是LA，是一种同时含有羰基、α-氢和羧基的多官能团化合物，其化学结构式见图1.2。LA结构中的羰基(碳氧双键)具有很强的极性，羰基氧原子的电负性强，可形成羰基碳原子的正电荷中心。羰基碳原子的亲电中心对氧化还原反应的发生有着重要的作用，羰基氧原子由于有较强的电子受体效应，使得LA具有比普通饱和酸更高的解离常数。同时，由于羰基的存在，LA可以异构化为烯醇异构体[15]。图1.2LA的化学结构式Fig.1.2ChemicalstructureofLA表1-2LA的物性参数Table1-2PhysicalparametersofLA理化性质指标参数值CAS号123-76-2分子式C5H8O3分子量116.12沸点/℃245-246熔点/℃33-35密度(25℃)/g·ml-11.1335水溶性(20℃)/wt%互溶折光率(20℃)1.4396
第一章文献综述5LA在常温常压下是一种淡黄色液体，具有刺激性气味，易溶于水及部分有机溶剂，但不溶于汽油、煤油、松节油和四氯化碳等有机溶剂，LA具体物理性质参数见表1-2。LA常压蒸馏几乎不分解，长时间加热则脱水而生成γ-内酯。1.2.2乙酰丙酸的来源LA是由生物质转化得到的一种重要的化工中间体，可通过五碳糖-糠醇催化水解、六碳糖-糠醛催化水解、纤维素直接转化得到，其反应路径见图1.3。图1.3LA合成示意图Fig.1.3SynthesispathofLA半纤维素中的木糖是五碳糖的主要来源，木糖经酸催化脱水得到糠醛，加氢还原得到糠醇，再经水解、开环以及重排反应得到LA。Chamnankid等[16]以碱改性的Y型分子筛为催化剂，将木糖直接转化成LA。Y型分子筛是一种兼具Lewis酸性和Brnsted酸性的催化剂。转化过程中，Lewis酸中心有利于糖的异构化，而Brnsted酸中心有利于糖的脱水反应，Y型分子筛经不同浓度氢氧化钠处理，其硅铝含量改变，表面积明显减小，孔径和孔体积增大，且氢氧化钠处理液的浓度越大，形成的新的强酸性位点越多，酸性位点的数量影响LA产率。在170℃、15bar(N2)下反应3h，LA产率为30.4%。葡萄糖是纤维素中六碳糖的代表物，也是使用最为广泛的六碳糖，由六碳糖合成LA的流程与五碳糖合成法相似。生物质资源在酸性条件下水解得到葡萄糖(六碳糖)，经异构化得到果糖，果糖脱水得到羟甲基糠醛，再经水解、开环以及重排反应得到LA。Kumar[17]等以葡萄糖为原料，利用镓负载丝光沸石为催化剂，镓的加入增加了Lewis酸中心，提高了催化剂的酸性，将葡萄糖在175℃下反应6h，LA产率为59.9%。Acharjee等[18]为避免负载单元不均匀不理想、沸石负载形成延迟等问题，采用固相离子交换法合成V-Beta、Fe-Beta、La-Beta及Sn-Beta一系列
【参考文献】：
期刊论文
[1]“一带一路”背景下我国生物质能源发展的机遇与挑战[J]. 曹曼. 低碳世界. 2019(08)
本文编号：3225152
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3225152.html
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